第9章单片机应用系统的设计与实例ppt课件.ppt

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1、主编范立南谢子殿副主编刘彤尹授远李雪飞单片机原理及应用教程第9章单片机应用系统的设计与实例9.1单片机应用系统的设计方法9.2单片机应用系统的开发过程9.3单片机系统应用实例第9章单片机应用系统的设计与实例9.1单片机应用系统的设计方法单片机应用系统设计的一般过程9.1单片机应用系统的设计方法系统总体方案的确定可行性调研系统总体方案设计设计方案细化9.1单片机应用系统的设计方法应用系统的硬件设计确定各输入输出数据的传送方式是中断方式、查询方式还是无条件方式等。根据系统需要确定使用何种结构，确定系统中主要电路是最小系统，还是扩展系统。除单片机外，系统中还需要哪些扩展

2、芯片、模拟电路等。资源分配：各输入输出信号分别使用哪个并行口、串行口、中断、定时器/计数器等。电路连接：根据以上各步完成完整的线路连接图。9.1单片机应用系统的设计方法应用系统的软件设计划分功能模块及安排程序结构。例如，根据系统的任务，将程序大致划分成数据采集模块、数据处理模块、非线性补偿模块、报警处理模块、标度变换模块、数据控制、计算模块、控制器输出模块、故障诊断模块等，并规定每个模块的任务及其相互间的关系。画出各程序模块详细流程图。选择合适的语言(如高级语言或汇编语言)编写程序。编写时尽量采用现有模块子程序，以提高程序设计速度。将各个模块连结成一个完整的程序。9.

3、1单片机应用系统的设计方法应用系统的抗干扰设计电压检测及掉电保护技术切断来自传感器、各功能模块部分的干扰对系统中用到的元器件要进行筛选，要选择标准化以及互换性好的器件或电路电路设计时要注意电平匹配软件的抗干扰设计加密保护技术9.2单片机应用系统的开发过程单片机的开发与开发工具单片机的开发是一门综合技能，需要相关的数学基础知识、模拟及数字电子技术基础知识，甚至是计算机控制技术、智能控制等知识。单片机的开发是一项实践性很强的技能，只有不断的动手实践才能掌握，因此一般需要有计算机及相关的开发工具，如编程器、实验板等。单片机学习的初期如果有人指点则可以事半功倍、少走弯路。单片

4、机入门后技能的提高只能靠自己的勤奋与努力，很少有人能帮得上忙9.2单片机应用系统的开发过程单片机开发系统的功能在线仿真功能单片机仿真功能模拟功能调试功能允许控制功能对目标系统状态的读出修改功能跟踪功能辅助设计功能9.2单片机应用系统的开发过程单片机应用系统的调试、运行与维护调试工具硬件调试软件调试运行与维护9.3单片机系统应用实例电阻炉温度控制系统在很多行业有大量的用电加热设备，如用于热处理的加热炉，用于融化金属的坩埚电阻炉及各种不同用途的温箱等，人们都需要对它们的温度进行监测和控制。采用单片机对它们进行控制不仅具有控制方便、简单和灵活性大等特点，而且可以大幅度提高被

5、控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此，智能化温度控制技术正被广泛地采用。对电阻炉温度控制，可以采用适用于工业控制的8051单片机组成的控制系统。该系统的被测参数是电阻炉的温度，由单片机PID运算得出的控制量去控制双向可控硅的导通和关断，以便切断或接通加热电源，调整电工功率，从而控制电阻炉的温度稳定在设定值上。本系统采用过零触发方式，干扰小、器件运行可靠，同时省去了传统的D/A变换器件，简化了硬件设备。1.系统组成及工作原理图9.2所示为电阻炉温度控制系统原理图。图中主要包括8051单片机、温度检测元件和变送器、A/D转换器、键盘与显示电路、温度控制

6、电路和报警电路等几个部分。因为8051单片机内部有4K字节的程序存储器，空间足够，所以不必再扩展程序存储器。其工作过程为，热电偶可将检测的温度转变成mV级的电压信号，经温度变送器放大后，送入A/D转换器，转换成数字量送入计算机，与设定值进行比较，经PID调节后，输出驱动信号，控制可控硅的导通与关断，从而达到调节温度的目的。若检测的实际值与设定值相比较越限，则产生报警信号。1.系统组成及工作原理图9.2电阻炉温度控制系统原理图1.系统组成及工作原理(1)温度检测元件和变送器温度检测元件和变送器的类型选择与被控温度及精度等级有关。0~1000范围内的温度可以选用镍铬/镍铝

7、热电偶，其输出电压为0~41.32mV。这个信号比较小，故需要变送器将其变换成A/D转换器所需的电压范围。变送器由毫伏变送器和电流/电压变送器组成。毫伏变送器用于把热电偶输出的0~41.32mV变换成0~10mA范围内的电流；电流/电压变送器用于把毫伏变送器输出的0~10mA电流变换成0~5V范围内的电压。为了提高测量精度，变送器可以进行零点迁移。例如：若温度测量范围为400~1000，则热电偶输出为16.4~41.32mV，毫伏变送器零点迁移后输出0~10mA范围电流。这样，采用8位A/D转换器就可使量化温度误差达到±2.34以内。1.系统组成及工