单片机应用系统设计与实例

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1、本章内容：0.1单片机应用系统的设计0.2单片机应用系统的开发与调试附篇单片机应用系统设计与实例0.3单片机应用系统实例9.1单片机应用系统设计单片机应用系统是指以单片机为核心，配以一定的外围电路和软件，能实现某种或几种功能的应用系统。单片机应用系统的设计应包括：硬件设计和软件设计。单片机应用系统由硬件和软件两部分组成。一、需求分析、方案论证和总体设计阶段9.1.1设计步骤需求分析: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

2、。方案论证：根据用户要求，设计出符合现场条件的软硬件方案。既要满足用户要求，又要使系统简单、经济、可靠总体设计：根据方案论证的结果，进行系统的总体设计二、硬件设计单片机基本系统设计主要完成时钟电路、复位电路、供电电路的设计。单片机系统的扩展部分设计主要包括：存储器扩展和接口扩展。存储器的扩展指程序存储器和数据存储器的扩展；接口的扩展指I/O接口和其它功能器件的扩展。人机界面设计主要完成按键、开关、显示器、报警等电路的设计绘制系统的电路原理图、底板图手工、PROTEL组装样机制电路板、购买元件、焊接三、软

3、件设计应用软件数据采集数据处理控制算法实现人机联系数据管理设计方法模块化设计自顶向下设计设计单片机应用系统时，在完成硬件设计之后，必须配备相应的应用软件。设计注意绘制程序流程图合理分配系统资源9.2单片机应用系统开发与调试9.2.1单片机应用系统的开发与开发工具一、单片机应用系统的开发正确无误的硬件设计和良好的软件功能设计是一个实用的单片机应用系统的设计目标。完成这一目标的过程称为单片机应用系统的开发。二、单片机应用系统的开发工具目前，使用较多的仿真开发系统分为两类：通用型单片机开发系统PC机+仿真软件

4、在线仿真器目标板仿真头软件模拟开发系统这种系统是由通用PC加模拟开发软件构成。常用的模拟开发软件有：1、Keil公司的μVision2、Proteus9.2.2单片机应用系统的开发过程一、电路板(用户样机)制作硬件电路原理图底板图制板电路板焊接二、目标文件生成利用PC上的集成开发软件编写用户源程序，经汇编(或编译)生成目标文件(.hex)三、仿真调试仿真调试包括：对用户源程序的软件调试对用户样机的硬件调试仿真调试可以分为两种方式：软件模拟：模拟开发软件硬件仿真：硬件仿真器四、目标程序写入单片机程序仿真通

5、过后，可将最终生成的目标文件(.hex)装入到单片机芯片或存储器芯片中。常用的方法：利用编程器PC机及编程软件编程器及芯片利用在系统编程（ISP）技术PC机及ISP应用软件目标板及具有ISP功能的CPU用ISP应用软件将程序写入到CPU中五、运行写入了目标程序的单片机或存储器芯片插到单片机应用系统电路板上，这一应用系统就可以独立运行了。设计开发过程：9.2提高系统可靠性的一般方法9.2.1电源干扰及其抑制一、交流电源干扰及其抑制交流电源综合配置：二、直流电源抗干扰措施集成稳压路单独供电采用低纹波高质量集

6、成稳压电路。每个稳压电路单独对电压过载进行保护。直流开关电源无工频变压器，体积小、重量轻、效率高、电网电压范围宽、变化时不易输出过电压和欠电压，同时还具有较好的初、次级隔离作用。DC－DC变换器输入电压范围大、输出电压稳定且可调整、效率高、体积小、有多种封装形式。9.2.2地线干扰及其抑制一、一点接地和多点接地的应用低频电路，采用一点接地寄生电感影响小，一点接地可以减少地线造成的地环路。高频电路，采用多点接地寄生电感及分布电容将造成各接地线间的耦合，影响突出。频率小于1MHz时，采用一点接地；频率高于1

7、0MHz时，采用多点接地；频率处于1至10MHz时，若采用一点接地，其地线长度不应超过波长的二十分之一。否则，应采用多点接地。二、数字地与模拟地的连接原则数字地是数字逻辑电路的接地端，以及A/D、D/A转换器的数字地。模拟地是指放大器、采样保持器和A/D、D/A中模拟信号的接地端。数字地和模拟地应分别接地。避免数字回路通过模拟电路的地线再返回到数字电源对模拟信号产生影响。三、印刷电路板的地线分布原则逻辑器件接地线呈辐射网状，避免环形地线尽量加宽。最好不小于3mm旁路电容地线不要太长功率地应较宽，必须与小

8、信号地分开四、信号电缆屏蔽层最佳的接地点在信号源侧（一点接地）。双绞线，有抑制电磁干扰的作用屏蔽线，有抑制静电感应干扰的作用。一、使用微处理器监控电路基本功能：上电复位监控电压变化Watchdog功能片使能备份电池切换开关等9.2.3其它提高系统可靠性的方法典型产品MAX703～MAX709/813L，MAX791等。二、软件抗干扰措施输入/输出抗干扰开关量输入，多次读入，比较无误再确认。开关量输出，进行回读，比较无误再输出。按钮、开关，软