单片机原理及应用 教学课件 作者 匡忠辉 第12章--单片机应用系统设计.ppt

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1、第十二章单片机应用系统设计12．0你知道吗12．1单片机应用系统设计概述12．2单片机应用系统抗干扰技术你知道吗单片机本身不能完成特定任务，只有与某些器件、设备有机组合在一起，并配有相应的程序，才能构成一个真正的单片机应用系统，完成特定的任务。一个单片机应用系统从提出任务到正式使用的过程，我们称为单片机应用系统设计。回目录12．1单片机应用系统设计概述12.1.1单片机应用系统设计步骤单片机应用系统设计步骤如下图所示N分析用户要求编写设计任务书根据任务书设计硬件电路程序设计电路板制作、调试利用计算机及

2、仿真机进行软硬件综合调试将程序写入单片机，并把单片机插入电路板Y满足要求？求？首先对应用系统进行全面分析，根据用户提出的具体功能确定各项技术指标，编写设计任务书，经修改后，再根据任务书设计硬件电路和编写软件，最后进行软/硬件的综合调试。12.1.2单片机应用系统硬件开发根据设计任务书，首先确定应用系统的总体设计方案，然后再按照总体设计方案要求，选定单片机机型，确定系统中所需器件，画出硬件电路。根据硬件电路设计印制板图，然后给印制板生产商制作印制电路板。最后将系统中所要使用的元器件焊接在印制板上，至此，

3、应用系统硬件部分初步完成。硬件制作完成后，需进行软/硬件综合调试，如果发现问题，则需修改软件或硬件，直至满足用户要求为止。12.1.3单片机应用系统软件开发在2.5节“简单程序设计”中，我们已经介绍过简单程序设计可以分为任务分析、确定算法、画程序流程图、编写源程序以及程序调试五个步骤，这种开发思路同样也适用于较复杂的单片机应用系统软件开发，但考虑到实际应用系统的复杂性和多变性，这就要求开发者在编程时必须认真考虑每一个步骤，尤其是画程序流程图。画出的程序流程图，要求结构清晰、简洁、合理。这样，在编写各个

4、功能程序时容易实现模块化、子程序化。这样做，既便于调试、链接，又便于修改和移植。回目录12．2单片机应用系统抗干扰技术单片机应用系统的工作环境复杂多变，常常容易受到各种干扰的侵袭，特别是在工业环境下工作的单片机系统，恶劣的工业环境往往会给单片机带来各种各样的干扰。因此，单片机应用系统必须采取一定措施，减少或消除干扰，抗干扰设计现已成为单片机应用系统整体设计中的一部分。常见干扰有电源干扰、过程通道干扰以及电磁干扰等。12.2.1电源系统抗干扰措施电源干扰是单片机应用系统中干扰的主要来源之一。由于电源直接

5、与电网相连，因此，电源系统容易受到干扰，我们可以采取以下措施：采用独立电源供电。各种大功率设备通常容易产生干扰，如电机，若将单片机与这些大功率设备分开供电，在一定程度上可以减少干扰。增加隔离变压器，由于隔离变压器在初次级之间增加了一层屏蔽层，并将屏蔽层与铁心一起接地，这样，可以防止干扰通过初次级之间的分布电容进入单片机。在整流元件上并接滤波电容，可在很大程度上削弱高频干扰，滤波电容一般选用1000pF~0.01µF。增加低通滤波电路，通过低通滤波电路，可以滤除电路中的高频干扰信号。添加交流稳压器稳定供

6、电电压，减少电源干扰12.2.2过程通道干扰及其抑制过程通道干扰的抑制通常采用隔离和滤波技术。常用的隔离器件有隔离变压器、光耦、继电器和隔离放大器等，其中，光耦应用最广。在过程通道中采用光耦将单片机系统与各种传感器、开关、执行机构隔离。在模拟通道中使用光耦时，应保证被传送信号的变化范围始终在光耦的线性区内，否则会产生较大误差。尽可能将隔离器件设置在执行部件或传感器附近，通常是将光耦放在A/D、D/A附近。光耦前后两部分电路应分别采用两组独立电源供电。当数字通道输出的开关量用于控制大负荷设备时，一般不宜

7、用光耦，而采用继电器隔离输出。此时，要在单片机输出端的锁存器74LS373与继电器之间设置一个OC门驱动器，用以提供较大的驱动电流。硬件滤波电路常采用RC低通滤波电路，将它接在一些低频信号传送电路中，可以大大削弱各类高频干扰信号。回目录