AT89C51单片机应用系统的设计与调试.ppt

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1、第13章AT89C51单片机应用系统的设计与调试13.1AT89C51单片机应用系统的设计步骤设计一个单片机测控系统，一般可分为四个步骤：（1）需求分析，方案论证和总体设计需求分析: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。方案论证:根据要求，设计出符合现场条件的软硬件方案，又要使系统简单、经济、可靠，这是进行方案论证与总体设计一贯坚持的原则。（2）器件选择，电路设计制作，数据处理算法，软件的编制阶段。（3）系统调试与性能测定。（4）文件编制。文件包括：任务描述、设

2、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、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、维修以及进一步再设计的依据。因此，一定要精心编写，描述清楚，使数据及资料齐全。13.2应用系统的硬件设计为使硬件设计尽可能合理，应重点考虑以下几点。1．尽可能采用功能强的芯片（1）单片机的选型。随着集成电路技术的飞速发展，许多外围部件都已集成在芯片内，本身就是一个系统，这样可以省去许多外围部件的扩展工作，设计

3、工作大大简化。例如，美国Cygnal公司的C8051F0208位单片机，片内集成有8通道A/D、两路D/A、两路电压比较器，内置温度传感器、定时器、可编程数字交叉开关和64个通用I/O口、电源监测、看门狗、多种类型的串行总线（两个UART、SPI）等。（2）优先选用片内带有闪烁存储器的产品。例如，使用ATMEL公司的89C51/89C52/89C55，PHILIPS公司的89C58（内有32KB的闪烁存储器），可省去扩展单片机程序存储器的工作，减少芯片数量，缩小体积。（3）考虑EPROM空间和RAM空间。目前EPROM容量越来越大，一般尽量选用容

4、量大的EPROM。89C51内部的RAM单元有限，当需增强软件数据处理功能时，往往觉得不足，这就要求系统配置外部RAM，如6264，62256芯片等。如果处理的数据量大，需要更大的数据存储器空间，可采用数据存储器芯片DS12887，其容量为256KB，内有锂电池保护，保存数据可达10年以上。（4）对I/O端口的考虑。在样机研制出来进行现场试用时，往往会发现一些被忽视的问题，而这些问题是不能单靠软件措施来解决的。如有些新的信号需要采集，就必须增加输入检测端；有些物理量需要控制，就必须增加输出端。如果在硬件设计之初就多设计出一些I/O端口，这些问题就

5、会迎刃而解了。（5）预留A/D和D/A通道。和I/O端口同样的原因，留出一些A/D和D/A通道将来可能会解决大问题。2．以软代硬原则上，只要软件能做到且能满足性能要求，就不用硬件。硬件多了不但增加成本，而且系统故障率也会提高。以软带硬的实质，是以时间换空间，软件执行过程需要消耗时间，因此这种代替带来的问题就是实时性下降。在实时性要求不高的场合，以软代硬是很合算的。3．工艺设计包括机箱、面板、配线、接插件等。必须考虑到安装、调试、维修的方便。另外，硬件抗干扰措施也必须在硬件设计时一并考虑进去。13.3AT89C51单片机系统设计举例首先介绍单片机应

6、用系统设计时的地址空间分配和总线驱动问题，最后举一个应用系统设计的例子供读者参考。13.3.1应用系统设计中的地址空间分配与总线驱动系统往往是多芯片系统，这时要遇到两个问题：一是如何把64KB程序存储器和64KB数据存储器的空间分配给各个芯片；二是如何实现89C51单片机对多片芯片的驱动。1．地址空间分配图13-1是一个全地址译码的系统实例。各器件芯片所对应的地址如表13-1所示。地址空间分配的两种方法：线选法和译码法。下面通过一个例子来说明如何解决这个问题。图13-1因6264、2764都是8KB，故需要13条低位地址线（A12～A0）进行片内

7、寻址，低8位地址线A7～A0经8D锁存器74LS373输出，图中没有画出。其他三条高位地址线A15～A13经3-8译码器74LS138译码后作为外围芯片的片选线。图中尚剩余三条地址选择线Y7*～Y5*，可扩展三片存储器芯片或外围I/O接口电路芯片。2．总线驱动设计时，有时要扩展多片芯片，注意AT89C51的I/O口驱动能力。AT89C51有4个并行双向口，P0、P1、P2、P34个口的驱动能力不同，P0口的驱动能力较大，每位可驱动8个LSTTL输入，当其输出高电平时，可提供400A的电流；当其输出低电平（0.45V）时，可提供3.2mA的灌电流

8、，如低电平允许提高，灌电流可相应加大。P1、P2、P3口的每一位只能驱动4个LSTTL。所以，任何一个口要想获得较大的驱动能力，只能用低