电子教案---单片机原理及应用——基于Proteus和

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第1章 单片机基础知识概述1.1 单片机概述 1.2 单片机学习的预备知识 1.3 Proteus应用简介

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第1章 单片机基础知识概述丁贤庆ahhfdxq@

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第1章 单片机基础知识概述

1.1 单片机概述 1.2 单片机学习的预备知识 1.3 Proteus应用简介

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第1章 单片机基础知识概述

1. 什么是单片机？ 2. 为什么要学单片机？ 3. 怎样学习单片机？

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第1章 单片机基础知识概述

1. 什么是单片机？——从微型计算机技术的两大 发展分支谈起

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第1章 单片机基础知识概述

分支一：通用微型计算机系统 (Universal microComputer System )UCS——为满足众多普通应用场合需要而发展的一类 个人计算机系统 技术要求: 高速计算 + 海量存储

发展方向: CPU速度不断提升，存储容量不断扩大386 486Pentium Ⅳ Pentium

Conroe II

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第1章 单片机基础知识概述

个人计算机(Personal Computer)

CPU+存储器+主板+显卡+声卡+网卡+显示器+鼠标+键盘… 基本功能部件

接口部件

外部设备

支持它的软件五花八门，应有尽有

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第1章 单片机基础知识概述

分支二：嵌入式计算机系统 (Embedded Computer System)ECS——能嵌入到对象体系中，以实现对象体系智 能化为目的的一类专用计算机系统 技术要求：必须满足对象体系的物理、电气和环 境以及产品成本等要求 发展方向: 与对象系统密切相关的嵌入性能、控制 能力与控制可靠性

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第1章 单片机基础知识概述

工业计算机(Industrial Personal Computer) PC→ 电气加固、机械加固，并配置各种接口板卡 → IPC(工控机)→ 嵌入到大型对象系统中(实现智能化)

船舶驾驶室集中控制台

自动配料控制系统

电站锅炉控制系统

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第1章 单片机基础知识概述

众多小型对象系统(如家电、仪器、工控单元…)无法使用IPC→ 需要发展一类特殊的嵌入式计算机系统

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第1章 单片机基础知识概述

单片计算机(Single Chip Microcomputer) SCM——将通用微计算机基本功能部件集成在一块芯片 上构成的一种专用微计算机系统

应用：SCM硬件+SCM软件+少量外围电路→嵌入式微 机系统+被控对象→微电脑控制产品

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第1章 单片机基础知识概述

单片机的发展： 从1976年起，Intel公司先后推出MCS-48(4位)、 MCS-51 (8位)和MCS-96(16位)3大系列单片机。 迄今为止，世界各地厂商已相继研制出大约50个系列300 多个品种的单片机产品。

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第1章 单片机基础知识概述

单片机的发展趋势是高集成度、高性能、低功耗

单片机(SCM)→微控制器(Micro Controller Unit)

Single Chip Microcomputer

Micro Controller Unit

8位的51内核单片机仍然是目前主流机型。

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第1章 单片机基础知识概述

汽车电控系统中的单片机应用

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第1章

单片机基础知识概述

2. 为什么要学单片机？ 单片机属于高新技术领域，是机电产品智能化 的重要途径，可实现产品的升级换代 单片机应用领域宽，单片机技能人才社会需求 广泛，具有很好的就业前景 单片机知识与具体专业技术相结合可产生更大 的创造力和发展潜力

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第1章 单片机基础知识概述

单片机应用实例——抽油机节能控制仪研制 国内约有10万多台游梁式抽油机，电能消耗问题十分突出！ 高能耗原因1: “大马拉小车” 正常抽油时仅需配备较 小功率电机；

为应对起动、稠油、结 蜡、结冻等偶然事件， 需要配备大功率电机 游梁式抽油机

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第1章 单片机基础知识概述

高能耗原因2: “产抽不平衡” 油田开采后期，地层供液能力↓ →抽油能力大于供液能力 →抽油机工作效率↓

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第1章 单片机基础知识概述

节能原理1——Y-△切换← 负 载Δ起动

过载停机 Δ形状态

控制方案 根据实际工况，确定最适 接线方式，实施双向动态 切换时间→

Y形状态

O

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第1章 单片机基础知识概述

节能原理2——间歇式抽油控制开机 停机 开机 停机 开机

时间

根据间抽规律设置开机时间T1和停机时间T2

开机T1小时

停机T2小时

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第1章 单片机基础知识概述

综合上述两种原理——

抽油机自动双向切换与间抽控制技术

停机

停机 开机 时间

开机

开机

总节电效果 ∝ 节电率△Y + 节电率间抽

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第1章 单片机基础知识概述

基于单片机的抽油机节能控制方案抽油机电控箱 电源开关

节能控制仪

功率变送器

A/D转换器

数码管显示器薄膜式按键

交流接触器

中间继电 器 单片机

数据存储器

电动机