单片机原理及其接口技术--第10章 单片机系统开发ppt课件.ppt

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1、第10章单片机系统开发教学目标10.1单片机系统设计步骤10.2单片机应用系统开发工具10.3单片机开发系统应用实例10.4课程设计本章小结思考题与习题1.了解单片机应用系统设计的过程和要求；知道单片机应用系统硬件设计的内容和要求；知道单片机应用系统软件设计的步骤和要求；理解软件设计与硬件设计的关系。2.了解单片机开发工具的主要作用；了解单片机开发系统的分类；知道单片机开发系统的功能；理解单片机应用系统软、硬件调试的方法。教学目标3.理解单片机应用系统设计实例：数码管数字时钟电路的设计、数字式音乐盒

2、设计设计步骤、设计方案、硬件设计、软件设计等知识。举一反三，具备简单常用单片机系统的设计开发能力。10.1单片机系统设计步骤一个完备的单片机应用系统包括硬件和软件两大部分，硬件是躯体，软件是灵魂。只有系统的软、硬件紧密配合、协调一致才能发挥其高性能作用。在单片机应用系统的开发过程中，涉及多种开发技术和工具，需要反复修改调整软、硬件，以便尽可能提高系统的工作效率。单片机应用系统的功能不同，其硬件和软件结构也不相同，但研制、开发的方法和步骤基本一致。10.1.1总体设计1.可行性调研可行性调研的目的，是

3、分析完成该项目的可能性。进行这方面的工作，可参考国内外有关资料，看是否有人进行过类似的工作。如果有，则可分析他人是如何进行的，有什么优缺点，有何值得借鉴的地方；如果没有，则需作进一步的研究，此时的重点应放在能否实现目标这个环节，首先从理论上进行分析，探讨实现的可能性，所要求的客观条件是否具备（环境、测试手段、仪器设备、资金、人员等），然后结合实际情况，确定能否立项的问题。2.拟制设计任务书设计者首先应对系统的任务、控制对象、工作环境作周密的调查研究，必要时还要勘察工业现场，明确系统的各项指标。进而编

4、写设计任务书，整个系统的设计开发都要围绕着如何达到技术指标来进行。3.建立数学模型设计任务书拟定后，接下来应对被控对象的物理过程和计算任务进行全面分析，并从中抽象出数学表达式，即建立数学模型。数学模型的形式是多种多样的，可以是一系列的数学表达式，可以是数学推理和判断，也可以是运行状态的模拟等。数学模型要能真实描述客观控制过程，要精确而简单。4.总体方案设计在上述基础上，对系统各部分构成进行总体规划。主要考虑以下几个问题：①系统组成：根据系统功能，确定系统主要由哪些功能模块构成：如键盘、显示、输入/输

5、出通道、通信等。②单片机选型：根据系统的精度和速度要求合理选择单片机机型。可以综合考虑单片机的实用性、性价比、开发工具和研发人员的熟悉程等方面因素。③软硬件功能分配：确定哪些功能由硬件实现，哪些功能由软件完成。在不影响系统技术指标的前提下，提倡尽量用软件实现。10.1.2硬件设计根据总体方案画出硬件电路原理图，然后在单片机开发仪或实验板上搭出电路，并且在调试和运行软件中随时加以修改和补充，最后制作印制电路板并装成样机。为使硬件设计合理，系统的电路设计应注意以下几个方面：①尽可能选择标准化、模块化的典

6、型电路，提高设计的成功率和结构的灵活性。②尽量选用功能强、集成度高的电路或芯片。③选择通用性强、市场货源充足的元器件。④系统扩展及各功能模块在设计满足应用系统功能要求基础上，应适当留有余地。⑤尽量采用新技术。⑥充分考虑各部分的驱动能力。⑦系统的抗干扰设计。10.1.3软件设计在进行应用系统的总体设计时，软件设计和硬件设计应统一考虑，相互结合。当系统硬件电路确定后，软件的任务也就明确了。系统中的应用软件是根据系统功能要求设计的。一般地讲，软件的功能可分为两大类：一类是执行软件，它能完成各种实质性的功能

7、，如测量、计算、显示、打印、输出控制等；另一类是监控软件，它是专门用来协调各执行模块和操作者的关系，在系统软件中充当组织调度角色。由于应用系统种类繁多，程序编制者风格不一，因此应用软件因系统而异。尽管如此，作为优秀的系统软件还是有其共同点及规律的。1.程序的总体设计程序总体设计是指从系统的高度考虑程序结构、数据形式和程序功能的实现方法和手段。在拟定总体设计方案时，设计者必须合理选择切合实际的程序设计方法。常用的程序设计方法有三种：①模块化程序设计：把一个复杂的应用程序按整体功能划分成若干相对独立的程

8、序模块，各模块可以单独设计、编程、调试，然后装配起来联调，最终成为一个有实用价值的程序。③结构化程序设计：在编程过程中，对程序结构进行适当限制，特别是限制转移指令的使用，用于控制程序的复杂程序，使程序上下文与执行流程保持一致。这是一种比较理想的程序设计方法。②自顶向下程序设计：从系统一级的主干程序开始，集中精力解决全局问题，然后层层细化逐步求精，最终完成一个复杂的程序。2.画程序流程图不论采用哪种设计方法，程序总体结构确定后，应结合数学模型确立各子任务的具体算法和步骤