单片机的应用设计与调试

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1、第13章AT89S51单片机的应用设计与调试1成都理工大学工程技术学院自动化工程系2第13章目录13.1单片机应用系统的设计步骤13.2单片机应用系统设计13.2.1硬件设计应考虑的问题13.2.2典型的单片机应用系统13.2.3系统设计中的地址空间分配与总线驱动13.2.4AT89S51单片机的最小应用系统13.2.5应用设计举例—水温测控系统的硬件设计13.2.6软件设计考虑的问题13.2.7软件的总体框架设计13.3单片机应用系统的仿真开发与调试13.3.1仿真开发系统简介13.3.2用户样机的仿真调试13.4单片机应用系统的抗干扰与可靠性设计13.

2、4.1AT89S51片内看门狗定时器的使用13.4.2指令冗余和软件陷阱13.4.3软件滤波13.4.4开关量输入/输出软件抗干扰设计13.4.5过程通道干扰的抑制措施--隔离313.4.6印刷电路板抗干扰布线的基本原则13.4.7掉电保护设计和硬件“看门狗”13.5单片机应用系统的I/O功率驱动13.5.1AT89S51与外围集成数字驱动电路的接口13.5.2AT89S51与光电耦合器的接口13.5.3AT89S51与集成功率电子开关输出接口4内容概要本章介绍AT89S51单片机应用系统的设计。主要内容：设计步骤和方法，硬件设计，程序的总体框架设计以及设

3、计举例。此外，介绍目前仿真开发工具以及如何利用仿真开发工具对单片机应用系统进行开发调试。最后介绍单片机应用系统的抗干扰和可靠性设计。513.1单片机应用系统的设计步骤以单片机为核心，配以一定的外围电路和软件、能实现用户所要求的测控功能的系统。设计工作，需经过深入细致需求分析，周密科学方案论证才能使系统设计工作顺利完成。需求分析包括：被测控参数的形式（电量、非电量、模拟量、数字量等）、被测控参数的范围、性能指标、系统功能、工作环境、显示、报警、打印要求等。注意，方案确定时候，简单的方法往往可以解决大问题，切忌“简单的问题复杂化”。6一个应用系统设计，一般可分

4、为4个阶段。（1）明确任务和需求分析以及拟定设计方案阶段明确系统要完成的任务十分重要，是设计工作的基础以及系统设计方案正确性的保证。（2）硬件和软件设计阶段根据拟定的方案，设计系统硬件电路。硬件设计的前提是必须能够完成系统的要求和保证可靠性。在硬件设计时，如能将硬件电路设计与软件设计结合起来考虑效果会更好。因为当有些问题在硬件电路中无法完成时，7当软件编写程序很麻烦时，通过稍改动硬件电路（或尽可能不改动）可能会使软件变得简单。另外在要求系统实时性强、响应速度快的场合，往往必须用硬件代替软件来完成某些功能。可直接由软件来完成（如软件滤波、校准功能等）。所以硬

5、件设计时，最好与软件的设计结合起来，统一考虑，合理地安排软、硬件的比例，使系统具有最佳性价比。当硬件电路设计完成后，就可以进行硬件电路板绘制和焊接工作了。接下来介绍软件设计。正确编程方法就是根据需求分8析，先绘制出软件的流程图，该环节十分重要。流程图绘制往往不能一次成功，需多次修改。绘制可由简到繁逐步细化，先绘制系统大体上需要执行的程序模块，然后将这些模块按照要求组合在一起（如主程序、子程序以及中断服务子程序等），在大方向没问题后，再将每个模块细化，最后形成流程图，程序编写速度就会很快，同时为后面的调试工作带来很多方便，如调试中某模块不正常，就可以通过流程

6、图来查找问题的原因。一定要克服不绘制流程图直接在计算机上编写程序的习惯。9设计者也可在上述软硬件设计完成后，先使用单片机的EDA软件仿真开发工具Proteus，来进行仿真设计。用软件仿真开发工具Proteus设计的系统与用户样机在硬件上无任何联系，是一种完全用软件手段来对单片机硬件电路和软件进行设计、开发与仿真调试的开发工具。如果先在软件仿真工具的软环境下进行系统设计并调试通过，虽然还不能完全说明实际系统就完全通过，但至少在逻辑上是行得通的。软件仿真通过后，再进行软硬件设计与实现，可大大减少设计上所走的弯路。这也是目前世界上流行的一种开发方10法。（3）硬

7、件与软件联合调试阶段下一步就是软硬件的联合调试。需通过硬件仿真开发工具来进行，具体的调试方法和过程，在本章后面介绍。所有软件和硬件电路全部调试通过，并不意味系统设计成功，还需通过运行来调整系统的运行状态，例如系统中的A/D转换结果是否正确，如果不正确，是否要调零和调整基准电压等。（4）资料与文件整理编制阶段系统调试通过，就进入资料与文件整理编制阶段。11资料与文件包括：任务描述、设计的指导思想及设计方案论证、性能测定及现场试用报告与说明、使用指南、软件资料（流程图、子程序使用说明、地址分配、程序清单）、硬件资料（电原理图、元件布置图及接线图、接插件引脚图、

8、线路板图、注意事项）。文件不仅是设计工作的结果，而且是以后使用、维