第9章 单片机应用系统开发技术

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1、1第9章单片机应用系统开发技术总体要求：●了解单片机的开发系统及开发工具●掌握单片机应用系统软、硬件设计的基本方法●了解单片机应用系统抗干扰设计的基本方法●理解单片机应用系统调试的基本方法●了解应用实例软、硬件设计过程2学习重点：●单片机应用系统的设计原则与过程目前，MCS-51系列单片机以其独特优越的性能和低廉的价格，在工业实时控制、智能化仪表、数据采集、计算机通信等各个领域得到了极为广泛的应用。本章将结合单片机的特点，从应用角度出发，对单片机应用系统的设计、开发工具和应用实例作进一步的分析和讨论。9.

2、1单片机的开发系统及开发工具9.2单片机应用系统的设计原则与过程9.3单片机应用系统的抗干扰设计9.4单片机应用系统实例349.1单片机的开发系统及开发工具9.1.1单片机的开发系统1.概述5⑴在线仿真功能在线仿真器简称ICE（InCircuitEmulator），是由一系列硬件组成的单片机开发装置。①仿真功能在线仿真时，开发系统应能将在线仿真器中的单片机完整地出借给目标系统，不占用目标系统单片机的任何资源。②模拟功能在开发目标系统的过程中，单片机的开发系统允许用户使用它内部的RAM存储器和I/O来替代目

3、标系统中的ROM程序存储器、RAM数据存储器和I/O，使用户在目标系统样机还未完全配置好以前，便可以借用开发系统提供的资源进行软件的开发。2.单片机开发系统的功能6⑵调试功能开发系统的调试功能应包含以下几个方面：①运行控制功能开发系统应能使用户有效地控制目标程序的运行，以便检查程序运行的结果，对存在的硬件故障和软件错误进行修改。至少应具有下列运行模式：a)单步运行：从任意的程序地址开始执行一条指令后停止运行。b)断点运行：允许用户任意设置断点，从规定地址开始运行后，遇到符合条件的断点后停止运行。c)连续运

4、行：从指定地址开始，连续地、全速地运行目标程序。d)起停控制：允许用户根据需要启动或停止运行目标程序。7②对目标系统状态的读出、修改功能当CPU停止执行目标系统的程序后，允许用户方便地读出或修改目标系统所有资源的状态，以便检查程序运行的结果。可供用户读出、修改的目标系统资源应包括：a)程序存储器(开发系统中的仿真ROM或目标机中的ROM)；b)单片机片内资源(工作寄存器、特殊功能寄存器、I/O口、RAM及位存储单元)；c)系统中扩展的RAM和I／O口。③跟踪功能8⑶辅助设计功能单片机开发系统的辅助设计功能

5、体现在以下几个方面：①程序编辑②程序设计语言③其他软件功能⑷程序固化功能当单片机应用系统程序调试完成后，需要把目标程序写入目标机的ROM中，这个过程称为程序固化。固化时需要有适当的编程电压和硬软件条件，开发系统应具有这种功能。93.开发系统的分类目前国内用于MCS-51系列单片机的开发系统很多，大致可分为以下四种：（1）通用型单片机开发系统（2）实用型开发系统（3）通用机开发系统（4）模拟开发系统109.1.2单片机应用系统的开发工具1.开发工具概述一个单片机应用系统经过预研，总体设计、硬件设计、软件设计

6、、制版、元器件安装后，在系统程序存储器中写入编制好的应用程序，系统即可运行。但一次性成功几乎是不可能的，多少会出现一些硬件或软件上的错误，需通过调试来发现和改正错误。然而单片机应用系统本身并无自开发能力，仅靠万用表、示波器等常规工具显然是不够的，通常要借助于一个特殊的计算机系统来完成，这个特殊的计算机系统称为单片机开发系统或单片机开发机（仿真器）。112．开发工具的主要作用单片机开发系统与一般的通用计算机系统相比，在硬件上增加了目标系统在线仿真器、编程器，所提供的软件除计算机系统一般的操作系统外，还增加了

7、汇编、反汇编和调试程序等。其主要作用是：①对系统硬件电路诊断、检查；②应用程序的输入和修改；③程序调试、单步运行、设置断点运行，各寄存器状态查询；④将程序固化到ROM中去。129.2单片机应用系统的设计原则与过程9.2.1单片机应用系统的设计原则通常我们要求单片机系统应具有可靠性高、性价比高、操作维护方便和设计周期短等特点，下面我们将对这几点作详细讨论。131．高可靠性①使用可靠性高的元器件，以防止器件的损坏影响系统的可靠运行。②对供电电源采用抗干扰措施。③采用双机系统。④设计电路板时布线和接地要合理，严

8、格安装硬件设备及电路。⑤输入输出通道抗干扰措施。⑥进行软硬件滤波。⑦采用必要的冗余设计或增加系统自诊断功能。142．高性能价格比单片机除体积小、功耗低等特点外，最大的优势在于高性能价格比。一个单片机应用系统能否被广泛使用，性价比是其中一个关键因素。因此，在设计时，除了保持高性能外，简化外围硬件电路，在系统性能和速度许可的范围内，尽可能用软件程序取代硬件功能电路，以降低系统的制造成本。3．操作维护方便操作方便表现在操作简单、直观