单片机应用系统的设计与开发ppt课件.ppt

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1、第9章单片机应用程序开发9.1单片机应用系统开发的一般方法9.2交通灯模拟控制系统案例实现9.3空调制冷控制系统案例实现学习目标1．掌握应用MCS-51单片机进行系统开发的方法和步骤；2．掌握交通灯模拟控制系统、空调制冷控制系统的设计。重点内容单片机应用系统开发的方法9.1单片机应用系统开发的一般方法单片机应用系统是为完成某项具体任务而研制开发的用户系统，可以分为智能仪器仪表和工业测控系统两大类。虽然每个系统都有很强的针对性，结构和功能也不相同，但它们的开发过程和方法大致相同，1．确定任务开发任何一个应用系统，都必须以市场需求为前提。因此，在系统设计前，首先要进行广泛的市

2、场调查，了解该系统的市场应用概况，分析系统当前存在的问题，研究系统的市场前景，确定系统开发设计的目的和目标。在此基础上，再对系统的具体实现进行规划，包括应该采集的信号的种类、数量、范围，输出信号的匹配和转换，控制算法的选择，技术指标的确定等。2．总体设计在对应用系统进行总体设计时，应根据应用系统提出的各项技术性能指标，拟定出性价比最高的一套方案。首先，应根据任务的繁杂程度和技术指标要求选择机型。选定机型后，再选择系统中要用到的其它外围元器件，如传感器、执行器件等。在选取定单片机机型和器件时，应注意：（1）性能特点要适合所要完成的任务，避免过多的功能闲置。（2）性能价格比要

3、高，以提高整个系统的性能价格比。（3）结构原理要熟悉，以缩短开发周期。（4）货源要稳定，有利于批量的增加和系统的维护。硬件和软件如何分工？用硬件实现速度比较快，节省CPU的时间，但系统的硬件接线复杂、系统成本较高。用软件实现则较为经济，但要更多地占用CPU的时间，原则上，能够由软件实现的任务就尽量用软件来实现，以降低成本，简化硬件结构。如果系统回路多、实时性要求强，则要考虑用硬件完成。同时，还要求大致规定各接口电路的地址、软件的结构和功能、上下位机的通信协议、程序的驻留区域及工作缓冲区等。总体方案一旦确定，系统的大致规模及软件的基本框架就确定了。3．硬件设计硬件的设计是根

4、据总体设计要求，在选择完单片机机型的基础上，具体确定系统中所要使用的元件，并设计出系统的电路原理图，经过必要的实验后完成工艺结构设计、电路板制作和样机的组装。主要硬件设计包括：（1）单片机电路设计：主要完成时钟电路、复位电路、电源电路的设计。（2）扩展电路和输入/输出通道设计：主要完成程序存储器、数据存储器、I/O接口电路、传感器电路、放大电路、多路开关、A/D转换电路、开关量接口电路、驱动及执行机构的设计。(3）控制面板设计：主要完成按键、开关、显示器、报警等电路的设计。硬件设计应注意：1）程序存储器。一般选用容量较大的EPROM芯片，如2764（8KB）、27128（

5、16KB）或27256（32KB）等。2）数据存储器和I/O接口。根据系统功能的要求，如果需要扩展外部RAM或I/O口，那么RAM芯片可选用6116（2KB）、6264（8KB）或62256（32KB）。I/O接口芯片一般选用8255或8155（带有256KB静态RAM）。这类芯片具有口线多、硬件逻辑简单等特点。若口线要求很少，且仅需要简单的输入或输出功能，则可用不可编程的TTL电路或CMOS电路。A/D和D/A电路芯片主要根据精度、速度和价格等来选用，同时还要考虑与系统的连接是否方便。3）地址译码电路。通常采用全译码、部分译码或线选法，应考虑充分利用存储空间和简化硬件逻

6、辑等方面的问题。MCS-51系统有充分的存储空间，包括64KB程序存储器和64KB数据存储器，所以在一般的控制应用系统中，主要是考虑简化硬件逻辑。当存储和I/O芯片较多时，可选用专用译码器74LS138或74LS139等。硬件设计应注意：4）总线驱动能力。MCS-51系统单片机的外部扩展功能很强，但4个8位并行口的负载能力是有限的。P0口能驱动8个TTL电路，P1～P3口只能驱动4个TTL电路。在实际应用中，这些端口的负载不应超过总负载能力的70%，以保留一定的余量。如果驱动较多的TTL电路，则应采用总线驱动电路（目前应用较多的一种是CAN总线），以提高端口的驱动能力和系

7、统的抗干扰能力。数据总线宜采用双向8路三态缓冲器74LS245作为总线驱动器，地址和控制总线可采用单向8路三态缓冲区74LS244作为单向总线驱动器。4．软件设计单片机应用系统的软件设计是研制过程中任务最繁重的一项工作，难度也比较大。单片机应用系统的软件主要包括两大部分：用于管理单片机微机系统工作的监控程序：应尽可能利用现成微机系统的监控程序。许多单片机开发系统的监控软件功能相当强，并附有丰富的实用子程序，可供用户直接调用，例如键盘管理程序、显示程序等，可以直接选用。用于执行实际具体任务的功能程序。要根据应用系统的功能要求来编