应用系统设计方法课件.ppt

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1、第11章80C51应用系统设计方法单片机应用系统设计过程11.1提高系统可靠性的一般方法11.2数据采集系统的设计11.3智能二线制温度变送器设计实例11.42021/7/301可靠性高11.1.1系统设计的基本要求处于前端数据采集、控制输出系统规划时要考虑可靠性措施设计时要考虑故障自动检测和处理环节11.1单片机应用系统设计过程使用方便设计观念：注重使用和维修功能设置：开关简洁、顺序明了、符号直观性价比高2021/7/302确定任务11.1.2系统设计的步骤前提：市场需求目标：克服旧缺点、开发新功能规划：系统功能、技术指标、系统构成方案设计单片机型号选择硬件与软件的功能划

2、分应采取的可靠性措施2021/7/303硬件设计单片机基本系统设计扩展电路和输入/输出通道设计人机界面设计软件设计功能模块化：信号采集、控制算法、人机交互设计方法：模块化设计、自顶向下设计开发流程见下图2021/7/3042021/7/30511.2提高系统可靠性的一般方法11.2.1电源干扰及其抑制交流电源干扰及其抑制电网上的尖峰干扰现象持续时间：几个纳秒幅度约在50V～4000V使系统的程序“跑飞”2021/7/306抑制措施使系统尽量远离干扰源采用交流电源滤波器采用交流稳压器采用1:1隔离变压器2021/7/307直流电源抗干扰措施采用高质量集成稳压电路单独供电采用直

3、流开关电源采用DC－DC变换器2021/7/30811.2.2地线干扰及其抑制一点接地和多点接地的应用数字地与模拟地的连接原则印刷电路板的地线分布原则信号电缆屏蔽层的接地2021/7/30911.2.3其他提高系统可靠性的方法使用微处理器监控电路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软件抗干扰措施输入/输出抗干扰避免系统“死机”的方法2021/7/301011.3数据采集系统的设计11.3.1模拟输入通道的组成传感器多路开关放大器采样保持器A/D转换器2021/7/3011工作方式设置及状态字格式方式设置76543210TM2TM1IEBIEAPC

4、2PC1PBPA地址：000PA：A口方向。0--输入；1--输出PB：B口方向。0--输入；1--输出2021/7/301211.3.2设计示例设计要求温度数据采集系统，被测温度范围是0～500℃，被测点为4个。要求测量的温度分辨率为0.5℃，每2秒测量一次。器件选择镍铬-镍硅热电偶，分度号为K（500℃→20.64mV）A/D转换器：5G14433，分辨率1/2048放大器：增益为2000/20.64＝96.9多路开关选用CD40522021/7/3013硬件电路2021/7/3014软件流程2021/7/301511.4智能二线制温度变送器设计实例11.4.1智能温度

5、变送器简介2021/7/3016电源管理模块11.4.2硬件设计MAX1616+24V→+5V外围器件供电MAX619+5V→+3V微处理器供电A/D参考电压2021/7/3017信号处理模块2个TLC27L2信号放大数字电位器X9c104和X9c504调零及满量程调整△V=V1-V2经放大输出非线性由软件补偿2021/7/3018数据运算模块单片机：C8051F017与80C51完全兼容4路10位A/D32K片内Flash2304字节RAM2路12位D/A等四个操作键LCD显示器SMS04082021/7/3019V/I变换模块ILC7660提供运放电源2021/7/30

6、20系统功耗MAX1616的静态电流为80μAMAX619的静态电流为100μAX9c104静态电流为500μAX9c504静态电流为500μATLC27L2的静态电流为120μAC8051F017的静态电流近似为1mATLE2021的静态电流为230μAICL7660的静态电流近似为200μA其他部分散件的静态电流大约为500μA总体静态电流IA=3.23mA2021/7/302111.4.3软件设计2021/7/3022线性化处理A/D转换(程序略）2021/7/3023D/A转换voidDAC_SET(unsignedintda_data){DAC12CTL0=REF

7、2_5+REFON；//选择内部2.5V参考源DAC12_0CTL=DAC12IR+DAC12AMP_5+DAC12ENC；}2021/7/3024LCD显示（程序略）二线式串行接口的LCD液晶显示器测试结果温度℃电流mA温度℃电流mA温度℃电流mA04.0001059.59821015.200154.80412010.40322515.996305.60113511.19924016.803456.39915012.00525517.598607.19716512.79827018.404758.00018013