第1章单片机.ppt

第一章 绪论 1.1 计算机控制系统的组成 1.2 计算机控制系统分类 1.3 计算机控制系统种类 1.4 常用的51系列单片机 1.5 单片机的应用领域 1.1 计算机控制系统的组成 计算机控制系统是由计算机（工业控制计算机）和工业对象两大部分组成。图1-1给出了按偏差进行控制的闭环控制系统框图。 如果把图1-1中的控制器用微型计算机来代替，就可以构成微型计算机控制系统，其基本框图如图1-2所示。在微型计算机控制系统中，只要运用各种指令，就能编出符合某种控制规律的程序。微处理器执行这样的程序，就能实现对被控参数的控制。 1.1.1 计算机控制系统的硬件 计算机控制系统的硬件一般是由被控对象、微型计算机、外部设备、输入/输出通道和操作台等组成，如下图1-3所示。 1.1.2 计算机控制系统的软件 软件是指能完成各种功能的计算机程序的总和。它是微型计算机控制系统的神经中枢，整个系统的工作都是在程序的指挥下进行协调工作的。软件通常分为两大类：一类是系统软件，另一类是应用软件。 1.2 微型计算机控制系统分类 1、操作指导控制系统 （OIS） 2、直接数字控制系统（DDC） 3、计算机监督控制系统（SCC） 4、集散控制系统 （DCS） 5、 现场总线控制系统（FCS） 1、操作指导控制系统 OIS （Operational indicate system） 2、直接数字控制系统DDC （Direct Digital Control） 3、计算机监督系统SCC （ Supervisory Computer Control） SCC系统是一种两级控制系统。 DDC级微机完成生产过程的直接数字控制；SCC级微机则根据生产过程的工况和已定的数学模型进行优化分析计算，产生最优化给定值，送给DDC级执行。 4、集散控制系统 DCS (Distributed Control System) 计算机集散控制系统是一个三级系统，各级计算机的功能如图1-7所示。 现场控制级（DDC级） 控制管理级（SCC级） 生产管理级（MIS） 5、现场总线控制系统FCS （Fieldbus Control System) FCS是新一代分布式控制结构。20世纪80年代发展起来的DCS，其结构模式为“操作站－控制站－现场仪表”三层结构，系统成本较高，而且各厂商的DCS有各自的标准，不能互连。FCS与DCS不同，它的结构模式为“工作站－现场总线仪表”二层结构，完成了DCS三层结构的功能，降低了成本，提高了可靠性，国际标准统一后，实现了真正的开放式互连系统结构。如图1-8。 1.4 常用的51系列单片机 　　单片微型计算机就是将CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。因此，一块芯片就构成了一台计算机。它已成为工业控制领域、智能仪器仪表、尖端武器、日常生活中最广泛使用的计算机。也叫微控制器（Microcontroller)。 1.4.1 单片机的发展过程 一、原始阶段 1971年1月，INTEL公司的特德·霍夫在与日本商业通讯公司合作研制台式计算器时，将原始方案的十几个芯片压缩成三个集成电路芯片。其中的两个芯片分别用于存储程序和数据，另一芯片集成了运算器和控制器及一些寄存器，称为微处理器（即Intel 4004）。 三、发展现状 单片机经过约30年的发展，已经形成有几千种型号上百种品牌的半导体产业，对电子信息技术、工业控制技术、军事技术的发展起到巨大的推动作用。 目前主流的单片机： 51内核的系列单片机 Microchip公司的PIC系列单片机 Motorola公司的68系列 Texas Instrument公司的MSP16bit系列单片机 ARM内核的32bit系列单片机 1.4.2 常用的51系列单片机 PHILIPS公司推出了许多增强型的单片机产品。其产品以低功耗、高集成度和高稳定性而著称，其价格相对于其他公司的产品来说也较高。 PHILIPS公司的51系列单片机产品主要有8051系列和51LPC系列。 Philips 8位8051系列单片机提供完整的产品类型，包括Flash、OTP（一次性编程）、ROM和无ROM器件。由于为实时应用而设计，这些80C51器件可以广泛应用于从消费类产品、计算机外设到自动化系统的各种领域。 CYPRESS近几年推出了许多高集成度、增强型的51系列单片机。如基于51内核的SOC单片机C8051F系列等。 * *