单片机原理及应用 第2版 教学课件 作者 张伟 第6章.ppt

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1、第6章单片机应用系统的开发与可靠性设计MCS-51单片机的开发与开发系统单片机应用系统的设计单片机系统的可靠性设计单片机应用系统举例MCS-51单片机的开发与开发系统单片机开发系统的构成MCS-51单片机的开发与开发系统单片机开发系统的功能1、程序编辑功能2、排错功能3、仿真功能MCS-51单片机的开发与开发系统单片机开发系统的分类单片单板开发机强化开发系统模拟开发系统单片机应用系统的设计总体设计在进行系统设计之前，首先应根据对系统的功能要求及其应用环境等确定合理的、具体的功能和技术指标，对应用系统的可靠性、通用性、先进性、可维护性以及成本等进行综合考虑，以尽量合理并符合相应的标准。然

2、后根据市场上各种单片机的货源情况和单片机的性能及开发工具等因素选择合适的机型。接下来要根据系统中可能涉及到的传感器、模拟电路、I/O接口、存储器、打印机和显示器等器件和设备进行器件选择，使之符合系统在精度、速度和可靠性等方面的要求。最后确定硬件和软件的功能划分。由于在系统设计中某些功能用硬件和软件都能实现，在设计中应综合考虑研制周期和成本等因素具体划分软硬件功能单片机应用系统的设计硬件设计硬件设计的任务是根据总体要求，在所选的MCU和各个元器件型号的基础上设计出系统的电路原理图，做一些必要的部件实验，以及工艺结构的设计加工，印刷电路板的设计制作和样机的组装等。在硬件设计中，需要考虑系统

3、总线的负载能力、系统扩展时的片选方式、模拟电路的速度和精度等，如需扩展存储器则尽量用一片完成，这样既降低了成本，又减小了线路板的面积，同时提高了系统的可靠性。单片机应用系统的设计软件设计单片机应用系统的软件（监控程序）设计是系统设计中最基本而且工作量较大的任务。和系统机上操作系统支持下的纯软件设计不同，单片机的软件设计是在裸机的条件下进行的，而且随应用系统的不同而不同。在软件设计中一般需考虑以下几个方面：1、根据要求确定软件的具体任务细节，然后确定合理的软件结构。一般系统软件由主程序和若干个子程序及中断服务程序组成，详细划分主程序、子程序和中断服务程序的具体任务，确定各个中断的优先级。

4、主程序是一个顺序执行的无限循环的程序，不停地顺序查询各种软件标志，以完成对事务的处理。在子程序和中断服务程序中，要考虑现场的保护和恢复以及它们和主程序之间的信息交换方法。2、程序的结构一般常用模块化结构，即把监控程序分解为若干个功能相对独立的较小的程序模块分别设计，以便于调试。具体设计时可采用自底向上或自顶向下的方法。3、在进行程序设计时，先根据问题的定义描述出各个输入变量和输出变量之间的数学关系，即建立数学模型，然后绘制程序流程图，再根据流程图用汇编语言或高级语言进行具体程序的编写。4、在程序设计完成后，利用相应的开发工具和软件进行程序的汇编（或编译），生成程序的机器码。系统的调试1

5、、硬件调试单片机应用系统的软硬件调试是分不开的，通常是先排除明显的硬件故障后再和软件结合起来进行调试。常见的硬件故障有逻辑错误、元器件失效、可靠性差和电源故障等。在进行硬件调试时先进行静态调试，用万用表等工具在样机加电前根据原理图和装配图仔细检查线路，核对元器件的型号、规格和安装是否正确。然后加电检查各点电位是否正常。接下来再借助仿真器进行联机调试，分别测试扩展的RAM、I/O口、I/O设备、程序存储器以及晶振和复位电路，改正其中的错误。2、软件调试软件调试就是排查系统软件中的错误。常见的软件错误有程序失控、中断错误（不响应中断或循环响应中断）、输入/输出错误和处理结果错误等类型。通常

6、是把各个程序模块分别进行调试，通过后再组合到一块进行综合调试。达到预定的功能技术指标后即可将软件固化。单片机系统的可靠性设计1、硬件的可靠性设计单片机应用系统可靠性设计中首先应考虑硬件设计的可靠性。第一要考虑元件的失效问题，如元件本身的缺陷和工艺问题。第二是在设计中要特别注意元器件的正确选择、使用和替换。对于电阻和电容，要考虑其标称值和误差、额定功率、频率特性及耐压值等；对于CMOS集成电路，应注意输入电压不能超过其电源电压，也不能低于0V，未用的输入端必须与电源或地端相接，而输出端则不许短路，在焊接时如用交流电烙铁则应先切断电源，利用余热进行焊接；对于TTL集成电路，其电源不能超过5

7、+0.25V，未用的门电路的输入端应并接到该片要使用的输入端上，输出端则接高电平，并注意加上适当的去耦电容等。第三是在设计中应考虑环境条件对硬件参数的影响，如温度、湿度、电源及各种干扰等。所以在设计中元器件的选择应遵循降额使用的原则，留出一定的余地。在结构中要控制工作环境的条件，如通风、除湿、除尘等，注意对噪声的抑制，必要的时候可以考虑采用冗余设计。2、软件的可靠性设计在单片机应用系统中，软件就是系统的监控程序。软件和硬件是密切相关的，软件错误