单片机技术应用 教学课件 作者 朱运利 主编 第八章.ppt

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1、单片机技术应用第8章单片机应用系统的开发流程第8章单片机应用系统的开发流程8.1单片机应用系统开发的一般方法8.1.1确定任务8.1.2总体设计8.1.3硬件设计8.1.4软件设计8.2单片机应用系统的调试8.2.1硬件调试方法8.2.2软件调试方法第8章单片机应用系统的开发流程单片机应用系统是为了完成某项任务而研制开发的用户系统，虽然每个系统具有很强的针对性，但其开发过程和方法基本相同，下面简单介绍用户系统开发的方法和步骤。8.1.1确定任务单片机应用系统的开发需要确定系统的功能和技术指标，应该细致分析和研究实际问题，明确各项任务与要求，综合考虑系统的先进性、可靠性、可维护性和经济效

2、益，拟订出合理可行的技术性能指标。8.1单片机应用系统开发的一般方法8.1.2总体设计应用系统的硬件规模和软件的基本框架通常在总体方案设计过程中确定。应用系统的总体设计首先根据具体任务和技术指标选择机型，然后选择系统需要的外围器件。在总体方案的设计过程中，首先需要对软件和硬件进行分工，原则上能够由软件完成的任务就尽量用软件实现，以降低硬件成本，简化硬件结构，同时还应该大致规定各接口电路的地址、软件的结构和功能和上下位机的通信协议等等。8.1单片机应用系统开发的一般方法8.1.3硬件设计硬件设计指应用系统的电路设计，包括主机、控制电路、存储器、I/O接口、A/D和D/A转换电路等。硬件设

3、计时应留有充分余量，由于在系统调试中不易修改硬件结构电路，所以应该尽量保证硬件结构电路正确无误。在单片机应用系统的硬件电路设计中需要注意以下几个问题。1.I/O接口应用系统中的I/O接口，一般选用可编程接口芯片8155或8255A，这类芯片具有口线多、硬件逻辑简单等特点。若口线要求很少，且仅需要完成简单的输入或输出功能，则可选用不可编程的TTL电路或CMOS电路。8.1单片机应用系统开发的一般方法A/D和D/A电路芯片主要根据精度、速度和价格等因素选用，同时还要考虑与系统的连接是否方便。2.地址译码电路通常采用全译码、部分译码或线选法，由于MCS-51单片机应用系统有充分的存储空间，所

4、以在系统设计时可以主要考虑简化硬件逻辑，当I/O芯片较多时，可选用专用译码器74LS138或74LS139等。3.总线驱动能力在实际应用中，MCS-51单片机的端口负载不应超过总负载能力的70%，以保证留有一定的余量。在系统驱动CMOS芯片负载的情况下，负载消耗电流很小，对8.1单片机应用系统开发的一般方法系统影响不大；如果系统驱动较多的TTL电路，则应采用总线驱动电路，以提高端口的驱动能力和系统的抗干扰能力。数据总线宜采用74LS245做为双向总线驱动器，地址和控制总线可采用74LS244做为单向总线驱动器。4.系统速度匹配MCS-51单片机的时钟频率可在2-12MHz之间任选，在不

5、影响系统技术性能的前提下，时钟频率应该选择较低的参数，这样可降低系统对元器件工作速度的要求，从而提高系统的可靠性。8.1单片机应用系统开发的一般方法5.抗干扰措施MCS-51单片机应用系统的工作环境可能具有多种干扰源，抗干扰措施在硬件电路设计中是一个重要因素。根据干扰源引入的途径，抗干扰措施可以从两个方面考虑。（1）电源供电系统为了克服电网等因素的干扰，可采用隔离变压器、交流稳压、线滤波器、稳压电路等防干扰措施。（2）电路设计的考虑8.1单片机应用系统开发的一般方法为了进一步提高系统的可靠性，在硬件电路设计时应采取防干扰措施。大规模IC芯片电源供电端VCC都应加高频滤波电容，根据负载电

6、流的情况，在各级供电节点还应加足够容量的退耦电容；开关量I/O通道与外界的隔离可采用光电耦合器件，特别是与继电器、可控硅等连接的通道，一定要采用隔离措施；可采用CMOS器件提高工作电压（+15V），这样干扰门限也相应提高；8.1单片机应用系统开发的一般方法传感器后级的变送器尽量采用电流型传输方式，以提高抗干扰能力；电路应有合理的布线及接地方式；与环境干扰的隔离可采用屏蔽措施。8.1单片机应用系统开发的一般方法8.1.4软件设计单片机应用系统的软件设计是系统研制过程的一项重要任务，对于某些复杂的应用系统，不仅要使用汇编语言编程，有时还要使用高级语言完成程序的编制。单片机应用系统的软件包括

7、用于管理系统工作的监控程序和用于执行实际具体任务的功能程序两大部分。目前，单片机开发系统的监控软件功能相当强，并附有丰富的实用子程序，可供用户直接调用，可大大减少软件设计的工作量，提高编程效率；后者需要根据应用系统的功能完成程序的编制，例如外部数据采集、控制算法的实现、外设驱动、故障处理和报警程序等。8.1单片机应用系统开发的一般方法软件开发时尽可能采用模块化结构，把整个系统软件划分成多个功能独立和大小适当的模块。在具体的模块设计时，尽量使每个