单片机嵌入式系统原理及应用 教学课件 作者 贾好来ch11.ppt

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1、1第11章单片机应用系统开发及实例本章内容11.1单片机应用系统的开发过程11.2电喷汽车喷油嘴清洗机控制系统11.3基于实时操作系统RTX51的万年历设计211.1单片机应用系统的开发过程11.1.1开发者必须具备的知识和能力1.必须具有一定的硬件基础知识2.需要有一定的动手能力3.需要具备一定的软件设计能力4.具有综合运用新知识和新技术的能力5.搜集、检索、提炼有用知识和资料的能力6.必须了解生产工艺或制造工艺311.1.2单片机应用系统开发的步骤1.确定系统的目标任务开发设计一个单片机应用系统或者设计智能化的仪器，首先要明白做什么，然后才是怎么做。目标任务即系统要求实现的功能以及技术

2、指标。应用的场合不同，具体的要求会有区别。这些目标任务的提出一般由开发系统的投资方提出，开发设计人员认可。目标任务要尽可能清晰、完善，完整的目标任务为后续系统的设计和开发奠定坚实的基础。有些目标任务在开始设计时并不是非常清楚、完善，随着系统的研制开发、现场的应用以及市场的变化可能会有不断的更新和变化，设计方案要尽可能适应这些变化。42.系统的总体设计系统的总体设计包括单片机的选择、重要环节关键器件的选型、技术指标的实现、硬件软件功能的划分等。单片机以及关键器件的选择一定要考虑技术是否成熟，是否满足系统的精度、速度和可靠性要求，货源是否充足等，如出现问题是否有可以替代的器件等。技术指标与整个

3、系统的硬件与软件都有关系，所以要综合考虑，硬件选择满足精度要求的产品，软件采用合适的数学模型和算法。5硬件、软件功能在一定程度上具有互换性，即有些硬件电路的功能可用软件实现，反之亦然。具体采用什么方法，要根据具体要求及整个系统的性能价格比，加以综合平衡后确定。一般而言，使用硬件完成速度较快，可节省CPU的时间，但价格相对昂贵，而且系统比较复杂，势必增加硬件设计和调试的工作量和难度。用软件实现则相对经济，但占用CPU较多的时间。所以一般的原则是：在CPU时间允许的情况下，尽量采用软件。所以总体设计时，必须权衡利弊，仔细划分硬件和软件的功能。63.系统的结构框图系统的总体结构设计完成后，将整个

4、系统划分成若干模块，利用框图表示出各模块之间的关系、数据流向、控制流向，说明各模块的工作原理、采用的核心技术以及实现的功能。结构框图将整个系统的结构图形化、清晰化、简单化，有助于对系统的进一步理解和掌握，并为硬件和软件设计的模块化打下基础。74.系统的硬件设计系统的硬件设计是根据总体设计方案以及结构框图，在所选择的单片机以及关键元器件的基础上，再进一步确定系统中所要使用的元器件，分模块绘制系统的电路原理图，最后将各模块的电路图综合起来，得到系统的总体电路图，并依据电路图设计、制作印刷电路板以及组装样机等。设计时要综合考虑各元件的驱动和带负载能力，要根据情况进行扩展，必要时做一些部件环节实验

5、以验证电路的正确性。电路板设计时要综合考虑模拟电路、数字电路；高频电路、低频电路；高压电路、低压电路的布线规则，地线的布线方法和原则，以及印刷电路板导线宽度与所能承受的电压、电流关系等，并要综合考虑抗干扰设计。85.系统的软件设计根据系统总体设计方案中软件实现的功能，明确数学模型和算法，遵循自顶向一下、模块化设计的原则，综合顺序程序设计、分支程序设计、子程序设计、中断服务程序设计的各种方法，绘制程序流程图，并编写相应的程序。96.系统的Proteus仿真应用传统方法开发单片机应用系统开发时，只有当硬件制作完成后才能执行检验软件设计的正确性，这无疑延长了开发时间。Proteus提供了软件和硬

6、件同时开发的可能性，开发者应尽可能使用Proteus仿真系统功能，确认在硬件制作前，系统设计满足要求，以减少联机调试困难。107.系统的联机调试、运行和维护分模块调试，且大的模块又可以分成小的模块。硬件是软件的工作平台，软件只有工作在正确无误的硬件平台上才能验证其正确性，所以一般的调试过程是硬件调试成功后再调试软件。软件利用开发系统先进行模拟仿真后，再进行在线仿真调试。整个系统联机调试成功后，需要先在实验环境运行，认真仔细地记录其运行状态、故障状态、连续运行时间等，最后写出书面报告，根据运行报告再进行相应的硬件或软件改动。11实验环境运行满足要求后，还要在现场环境运行，现场环境相对实验环境

7、要复杂得多，一定要认真观察运行情况，分析出现的各种故障及原因，此时出现故障时，尽量采用软件的方法修正。系统在实际工作过程中，可能会受到来自系统内部和外部的各种各样的干扰，使系统发生异常状态。通常把瞬时的不加修理也能恢复正常的异常状态称为错误；而必须通过修理才能恢复正常的异常状态称为故障。128.可靠性设计单片机应用系统的可靠性指在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力。规定的条件包括环境条件（如温度、湿度、振动、