汽車單片機認知主講教師：李曉艷《汽車單片機應用技術》汽車智能技術專業(yè)教學資源庫1、了解汽車電子技術的發(fā)展歷史；2、掌握單片機的基本知識；3、掌握單片機的發(fā)展歷史、特點、應用領域及發(fā)展趨勢等；4、了解單片機在汽車中的應用。知識目標1、能對89S51的引腳進行說明；2、能進行單片機內(nèi)外存儲器的選擇設置；3、能對各特殊功能寄存器進行功能說明。能力目標學習目標汽車單片機認知1、汽車電子技術發(fā)展從20世紀60年代中期開始，微電子技術的迅猛發(fā)展使其在汽車上被廣泛應用，給汽車工業(yè)的進一步發(fā)展帶來了新的生機。電子控制系統(tǒng)具有控制精度高、響應速度快，集成度高、體積小、重量輕、應用更加靈活等特點用于汽車后，可使汽車有關系統(tǒng)在各種工況下都處在最佳的工作狀況，各項受控指標均能獲得較大的改善，是任何機械控制系統(tǒng)都難以達到的。電子技術在汽車上的應用將使汽車很容易滿足日益嚴格的各項法規(guī)和人們對駕駛舒適性與方便性的要求。汽車的電子化不僅開拓了電子技術新的應用領域，更重要的是將成為現(xiàn)代汽車技術進步的重要手段，在某些系統(tǒng)甚至是唯一途徑。汽車單片機認知1、汽車電子技術發(fā)展50年代到70年代末，主要用電子裝置改善部分機械部件的性能：50年代，汽車上開始安裝電子管收音機，這是汽車電子裝置的雛形；1953年，沒過汽車公司著手開發(fā)汽油電噴裝置，這是電子控制汽油噴射發(fā)展的起點；1955年，晶體管收音機開始在汽車上安裝；1960年，結構緊湊、故障少、成本低的二極管整流式交流發(fā)電機投入使用，取代了直流發(fā)電機；1963年，美國公司采用IC調(diào)節(jié)器，并在汽車上安裝晶體管電壓調(diào)節(jié)器和晶體管點火裝置，接著又逐步實現(xiàn)集成化；1969年，開始研制汽車變速器的電子控制裝置，并于1970年裝車使用。70年代末到90年代中期，汽車電子控制技術開始形成，大規(guī)模集成電路得到廣泛應用，減小了汽車電子產(chǎn)品的體積，特別是8位、16位單片機的廣泛應用，提高了電子裝置的可靠性和穩(wěn)定性。另外，汽車電子裝置還解決了機械裝置所無法解決的復雜的自動控制問題：1973年，美國通用汽車公司采用IC點火裝置并逐漸普及；1976年，美國克萊斯勒公司研制出由模擬計算機對發(fā)動機點火時刻進行控制的電子控制點火系統(tǒng)；1977年，美國通用公司開始采用數(shù)字式點火時刻控制系統(tǒng)，這就是電噴點火系統(tǒng)的雛形；80年代，電噴技術在日本、美國和歐洲一些國家的得到飛速發(fā)展，并開始規(guī)模使用。80年代中期到90年代末被認為是電子技術在汽車上應用的第三階段，在這一階段中，以微處理器為核心的危機控制系統(tǒng)在汽車上大規(guī)模的應用趨于成熟和可靠，并向智能化發(fā)展，汽車全面進入電子化時代。2000年以后，汽車電子化被認為已進入第四階段——智能化和網(wǎng)絡化時代，在這一階段中，汽車產(chǎn)品將大量采用人工智能技術，并利用網(wǎng)絡進行信息的傳遞和交換。

汽車電子技術的重點由解決汽車部件或總成問題開始向廣泛應用計算機網(wǎng)絡與信息技術發(fā)展，使汽車更加自動化、智能化，并向解決汽車與社會融為一體等問題轉(zhuǎn)移。汽車電子設備成本占汽車總成本的比重越來越大，汽車制造技術由機械制造逐步進入電子控制技術時代。汽車單片機認知

2、汽車電子系統(tǒng)在整車中的地位從世界范圍看，汽車工業(yè)向電子化發(fā)展的趨勢，在20世紀90年代初已十分明顯，由于汽車工業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)，因而是國際經(jīng)濟競爭的重要領域，而電子技術在汽車上的應用促進了汽車各項性能的發(fā)展，世界各大汽車公司紛紛投入巨資開發(fā)自己的額汽車電子產(chǎn)品以贏取更大的市場空間，因此，汽車電子化將是奪取汽車市場的重要手段。1991年一輛車上電子裝置的平均費用是825美元，1995年上升到1125美元，2000年達到2000美元，占汽車成本的30%行，且還以5%的速度逐年遞增，甚至增長速度還會加快，盡管電子產(chǎn)品的成本還以每年10%-30%的比例下降。2000年以后，全世界汽車電子產(chǎn)品的市場規(guī)模將突破600億美元。在如今生產(chǎn)的中檔以上汽車中，電子裝置所占的成本已經(jīng)達到整車成本的30%-35%；在豪華轎車中已經(jīng)占到50%以上。單片機是什么？3、單片機基本知識汽車單片機認知

3、單片機基本知識微型計算機是指把中央處理器（CPU），半導體存儲器，I/O接口和中斷系統(tǒng)等集裝在一塊或數(shù)塊印刷電路板上所構成的計算機，通常包括三種類型：單片微型計算機（SingleChipMicrocomputer）、單板微型計算機（SingleboardMicrocomputer）、多板微型計算機（MultiboardMicrocomputer）。單片機即為單片微型計算機（SingleChipMicrocomputer）的簡稱，它是微型計算機的一個重要分支，單片機經(jīng)常用于工業(yè)控制領域。例如礦井下的機器的運作，人不可能長時間在井低下操作，它的控制是由井上的單片機控制系統(tǒng)控制的；再如現(xiàn)在一般居民樓的智能電表一塊電表可以控制整個樓洞的用電情況，有的甚至可以控制整座樓的用電情況，還有我們熟悉的水表，煤氣表等等，都可以用單片機來控制。單片機主要功能部件：中央處理器（CPU），隨機存取存儲器（RAM），只讀存儲器（ROM），輸入輸出接口（I/O接口），定時器/計數(shù)器，串行通信接口。單片機是什么？單片機是單片微型計算機的簡稱，它是在一塊半導體芯片上，集成了CPU、半導體存儲器、I/O(Input/Output)接口、中斷系統(tǒng)和定時器等計算機必備部件，所構成的一個完整的數(shù)字電子計算機。單片機認知體積小巧重量輕

可靠性高控制能力強價格低開發(fā)方便簡單，易于產(chǎn)品化單片機的特點鞏固和發(fā)展階段完善階段探索階段初始階段第四階段（1983—1990）

第三階段（1979—1982）

第二階段（1976—1978）

第一階段（1974—1976）

全面發(fā)展階段第五階段（1990—至今）

單片機的發(fā)展歷史

單片機的發(fā)展歷史單片機技術發(fā)展十分迅速?？v觀整個單片技術發(fā)展過程，可以分為以下5個主要階段：

1971年11月，美國Intel公司首先設計出集成度為2000只晶體管／片的4位微處理器Intel4004，并且配有隨機存取存儲器RAM、只讀存儲器ROM和移位寄存器等芯片，構成第一臺MCS-4微型計算機。

1972年4月，Intel公司又研制成功了處理能力較強的8位微處理器——Intel8008。

這些微處理器雖說還不是單片機，但從此拉開了研制單片機的序幕。單片機的發(fā)展歷史第一代單片機（1974－1976）

在第一代單片機出現(xiàn)之前，1971年Intel公司首次推出4位機，這是單片機的最初形式，第一代單片機是單片機的發(fā)展起步階段。在這時期生產(chǎn)的單片機特點是，制造工藝落后，集成度低，采用了雙片形式，典型產(chǎn)品有Fairchild公司的F8和Mostek公司的3870等。單片機的發(fā)展歷史第二代單片機（1976－1978）

這是單片機的第二發(fā)展階段，在這個時期生產(chǎn)的單片機已能在單塊芯片內(nèi)集成基本部件（CPU,RAM,ROM,I/O等），但是性能低，品種少，應用范圍也不廣，屬于低檔的8位機。最典型的產(chǎn)品是1976年Intel公司推出8位機MCS-48系列單片機。這個系列單片機內(nèi)集成有8位CPU、I/O接口、8位定時器／計數(shù)器，尋址范圍不大于4KB，且無串行口。這是第一臺完全的8位單片機。MCS-48的推出是在工控領域的探索，此后，各種8位單片機紛紛應運而生。單片機的發(fā)展歷史單片機的發(fā)展歷史第三代單片機（1979－1982））

這是8位單片機的成熟階段。這一代單片機和前兩代相比，在硬件上，不僅存儲容量和尋址范圍增大了，而且一些外設的個數(shù)也增加了。在軟件上，指令系統(tǒng)普遍增設了乘除法和比較指令。這一時期生產(chǎn)的單片機品種齊全，可以滿足各種不同領域的需要。最具有代表性的是1980年Intel公司推出MCS-51系列單片機。這是一款非常經(jīng)典的單片機，至今仍然被廣泛應用。在這款單片機出現(xiàn)之后世界各大電子公司，例如：Motorola公司的MC6801系列機，TI公司退出的TMS7000系列機，以及SIEMENS,Atmel等公司也相繼推出明目繁多的單片機第四代單片機（1983年到20世紀末）

這是16位單片機和8位高性能單片機并行發(fā)展的時代。16位單片機的特點是，工藝先進，集成度高，內(nèi)部功能強，加法運算速度科達1us以上，而且允許用戶采用面向工業(yè)控制的專用語言，這一時期是以1983年Intel公司推出16位機為開始的。現(xiàn)在國內(nèi)用的16位機有凌陽單片機，MSP430。DSP也可以算是一種專用的16位單片機。單片機的發(fā)展歷史第五代單片機（20世紀末-至今）單片機的發(fā)展歷史鞏固和發(fā)展階段完善階段探索階段初始階段第四階段（1983—1990）

第三階段（1979—1982）

第二階段（1976—1978）

第一階段（1974—1976）

全面發(fā)展階段第五階段（1990—至今）

單片機的發(fā)展歷史單片機的應用（1）單片機在智能儀器儀表中的應用

單片機用于各種儀器儀表的硬件結構，減小體積，提高其性價比。例如：溫度智能控制儀表、醫(yī)用儀表、汽車電子設備、數(shù)字示波器等。單片機的應用（2）單片機在工業(yè)測控中的應用單片機廣泛用于導彈的導航裝置、飛機上各種儀表的控制、機器人、工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理。例如，在這些實時控制系統(tǒng)中，都可以用單片機作為控制器，單片機的實時數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。單片機的應用單片機的應用（3）單片機在計算機網(wǎng)絡與通信技術中的應用

單片機與通信技術相結合促使通信設備的智能控制水平大大提高，廣泛應用于通信的各個領域。例如：調(diào)制解調(diào)器、傳真機、復印機、打印機、移動電話機、固定電話等。

傳統(tǒng)的電話機只能實現(xiàn)簡單的撥號、響鈴、通話等功能，使用單片機后，可以開發(fā)出來電顯示、存儲電話號碼、時鐘顯示、免提、重撥、聲控等功能。功能更多的無繩電話機、錄音電話機、可視電話機等多功能電話機也已經(jīng)走進人們的生活。單片機的應用單片機的應用（4）單片機在日常生活及家用電器中的應用

傳統(tǒng)的家電配上單片機以后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛；單片機使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。例如：照相機、錄像機、電視機、智能壓力鍋、電磁爐、程控玩具、電冰箱、洗衣機等。單片機的應用（1）智能儀器儀表（2）工業(yè)測控（3）計算機網(wǎng)絡與通信技術（4）日常生活及家用電器

單片機的應用發(fā)展趨勢※CMOS化※多功能微型化※主流和多品種共存常規(guī)單片機一般約功耗為650mW現(xiàn)行單片機一般采用CMOS，HMOS，CHMOS工藝，其功耗均約為100mW。常規(guī)單片機將CPU，RAM，ROM，I/O，中斷，串行通信等集成在一起現(xiàn)行單片機一般有A/D，D/A，WTD，PWM，LED，紅外接口，LCD驅(qū)動電路等都集成在一起，因此體積很小，集成度很高。主流單片機以80C51為核心的各種兼容單片機多品種單片機其它不兼容單片機以及各公司的專用單片機共存。汽車單片機認知

4、單片機在汽車中的應用單片機在汽車中的引入，最早應用在汽車發(fā)動機的控制。首推1976年通用汽車公司研發(fā)的利用單片機對發(fā)動機的點火時間進行控制（MASIR）。它能更好的根據(jù)發(fā)動機運轉(zhuǎn)工況，對點火調(diào)速器提前角與負壓提前角作出精確的點火時間控制。汽車電子控制電腦也從模擬時代進入到了數(shù)字時代。1984年豐田推出速度密度型的T-LCS（ToyotaLeanCombustionSystem）豐田稀薄燃燒系統(tǒng)的汽油噴射裝置能在各種運轉(zhuǎn)工況下，對噴射時間和調(diào)貨時間進行有效、出色的控制。由于微機的運用，以及微機計算、存儲、分析、學習等功能的發(fā)展，可進行復雜的邏輯、智能控制計算，對發(fā)動機運轉(zhuǎn)速度和進氣流量及其他工況的變化能作出敏捷的反應，使單片機型汽油噴射漸漸成為主要的噴射方式，同時在柴油噴射方式中也得到了充足的發(fā)展?？v觀現(xiàn)在的汽油噴射汽車，已經(jīng)集高科技、高精密度于一身。其所控制的廢氣排放，如CO、HC在用廢氣儀測量時達到了0.00數(shù)量級的水平，幾近“零”排放。另外，在汽車額其他系統(tǒng)中，也開始采用基于單片機的控制技術，這使得汽車的性能得到極大的提高，另外也稱為汽車向節(jié)能化、信息化、智能化等方向發(fā)展的有力推動力量。汽車單片機認知

4、單片機在汽車中的應用汽車由許多子系統(tǒng)如動力傳動系統(tǒng)、底盤車身系統(tǒng)、制動系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向機構及車在通訊系統(tǒng)和娛樂系統(tǒng)等組成，在控制功能較為簡單或者僅僅在局部幾個系統(tǒng)采用了電子控制、往往采用一個單片機就可以了，但這種單片機要求功能較為強大，像PowerPC、68K以及Siemens和Infineon公司的一些高端芯片，但是對于比較復雜的子系統(tǒng)如發(fā)動機控制系統(tǒng)，其本身就需要較為強大的芯片來滿足其復雜的控制功能，如在20世紀90年代Intel公司的8098和196系列芯片就有管飯的應用。隨著時代的發(fā)展，特別是計算機總線技術的日益成熟。在車上使用的芯片也越來越多，比如ABS、EBD、ASR、懸掛、電子防盜和衛(wèi)星導航等系統(tǒng)上的應用，而在這些系統(tǒng)中有的使用的芯片功能較為簡單，甚至一片8位的芯片就完全能腕足使用要求。因而有許多汽車上開始采用基于總線的多芯片系統(tǒng)，大家通過布置在車上的總線系統(tǒng)，共享信息，使汽車能非常自如地工