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
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）
单片机原理及应用
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
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
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？
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
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
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
第1章 单片机基础知识概述
应用：SCM硬件+少量外围电路+SCM软件→嵌入式微 机系统+被控对象→微电脑控制产品
嵌入式微机系统
微电脑控制产品
单片机分布式控制
第1章 单片机基础知识概述
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位机）、
MCS-51（8位机）和MCS-96（16位机）3大系列单片机。 由于51 系列单片机具有开放的系统架构、灵活可靠的工
Y接法
星角切换方法
需要“大马”时采用Δ方式，“小马”时采用Y方式
←
负 载
Δ起动
O
第1章 单片机基础知识概述
过载停机 Δ形状态 Y形状态
控制方案
实时监测电机功率并与其 极限值比较，从而实施双 向动态切换
时间→
节能原理2——间歇式抽油控制
第1章 单片机基础知识概述
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
数码管显示器
薄膜式按键
单片机
数据存储器
第1章 单片机基础知识概述
节能控制仪 抽油机电控柜
试验结果
在未使用间抽控制功能的 情况下，平均有功功率降 低约15%
获得国家授权专利
第1章 单片机基础知识概述
第1章 单片机基础知识概述
3、怎样学习单片机
教学目标——掌握单片机原理与应用系统设计技能 需要具备——单片机硬件、软件、接口、开发工具 四方面知识
作性能、低廉的价格，因而获得了很大的成功。
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。
51系列、PIC系列、AVR系列、ARM系列、DSP系列….
第1章 单片机基础知识概述
单片机发展趋势：高集成度、高性能、低功耗、高性价比 位数不断增加：4位 → 8位 → 16位 → 32位 外设接口内置化：ADC、DAC、PGA、USB……
开机T1小时
停机T2小时
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
开机
开机
时间
总节电效果 ∝ 节电率△Y + 节电率间抽
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
电源开关
抽油机电控箱
节能控制仪
交流接触器 电动机
功率变送器
A/D转换器
中间继电 器
数码管
键盘电路
键盘
模数转换
数模转换 可编程接口
单片机自身没有编程开发 能力，必须借助软件开发 工具编写调试应用软件。
第1章 单片机基础知识概述
386
486 Pentium Ⅳ Pentium
Conroe II
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
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）
Single Chip Microcomputer
Micro Controller Unit
单片机（SCM）→微控制器（Micro Controller Unit）
8位基于51内核的单片机仍然是主流机型。
第1章 单片机基础知识概述
2. 为什么要学单片机？
• 单片机是高技术领域，可实现机电产品的 升级换代；
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
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↓
第1章 单片机基础知识概述
节能原理1——Y-△切换
电动机绕组的两种接线方法
Δ接法
第1章 单片机基础知识概述
Y接法
Δ接法
Δ与Y理论功耗相差约33%
• 单片机人才社会需求广泛，具有很好的就 业前景 ；
• 单片机知识与具体专业技术相结合 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 游梁式抽油机是原油开采的主要设备，但能耗十分突出。
游梁式抽油机
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；
硬件系统 软件系统
接口系统
开发工具
各组成部分既相对独立，又相互交叉
第1章 单片机基础知识概述
硬件系统（RAM，IO，T/C，INT，UART）
存储器
输入/输出单元 定时/计数器
中断系统 串行通信
软件系统
第1章 单片机基础知识概述
汇编语言程序
C51语言程序
第1章 单片机基础知识概述
接口系统（LED，KEY，AD，DA，IO扩展）
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
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