第9章 单片机应用系统开发.ppt

MCS-51单片机原理与应用 第9章 单片机应用系统开发 本章导读 本章主要介绍单片机应用系统的开发，进一步熟悉和掌握单片机应用系统的开发流程和方法。以电缆充气机系统的开发为实例，介绍了“单片机+CPLD”的开发模式；以AT89C2051控制的单灯闪烁项目的开发为实例，介绍了MedWin软件的使用和用ME-52HU仿真器进行用户系统仿真调试的过程。 9.1 单片机应用系统开发步骤 设计、调试单片机应用系统称为单片机开发。单片机本身一般不带开发系统,需要借助于8051MCU开发工具来进行软、硬件的设计与调试。设计时应着重考虑应用现场的各种因素,尽量减轻和避免现场的各种干扰,使系统能够正常地运作。要组建一个应用系统,还需要给它配备必要的外围部件。 9.1.1　单片机应用系统设计要求 1. 熟悉应用对象,确定控制范围 设计之前需要了解现场的环境,全面详细地了解被控制对象的特点和生产工艺过程。 2. 提高可靠性和抗干扰能力 设计时应充分考虑到系统的故障检测和自我保护功能。 9.1.2　单片机应用系统设计流程 1. 选择合适的单片机 按要求挑选合适的单片机, 选择性价比高的单片机。 2. 软硬件的合理划分 对于实时性要求高,又耗CPU执行时间的可以考虑用硬件实现。在CPU负载不重的情况下,可尽量通过软件的方式来完成。采用“单片机+CPLD”的模式 。 3. 硬件电路设计 硬件电路的设计是根据系统的要求,确定要用的外围设备和元件,设计系统的电原理图, 经必要的实验,完成工艺结构设计、印刷线路板的制作和样机的组装。 4. 软件程序设计 采用结构化的程序设计方法,程序的算法要正确、结 9.2 单片机应用系统开发实例9.2.1　系统开发的目的和要求 1 1. 系统开发的目的和原理 目的: 保证通信线路所在管道的气压和湿度能维持在正常的范围内,一旦发现气压或湿度超常,将启动空压机,对其充压和抽干,在系统产生故障的时候能自动报警和紧急处理。 工作原理:通过采集储气管的压力来控制空压机供气系统的工作。 2. 系统开发要求 系统开始工作,或系统检测到储气管的压力小于压力下限2.0Kg时, 空压机供气系统开始工作。当一个系统的空压机过流报警,湿度报警时,只能选择另一套系统工作。当两套系统均无报警信息时,应选择连续 9.2.1　系统开发的目的和要求 2 工作时间短的一套系统工作。 空压机供气系统先以一套供气系统进行工作,当储气管的压力达到压力上限5.0Kg时停止工作。当一套系统无法在5分钟内使储气管的压力达到压力上限时,应启动另一套系统同时工作,如两套系统同时工作10分钟仍无法使储气管的压力达到压力上限,认为供气系统有故障,应停止两套系统工作,设立流量（大漏气）报警标记,由打印机打印故障记录,启动蜂鸣器报警,同时通过电话网络呼叫报警中心。 在使用两套空压机供气系统时,在正常应使两套系统轮换工作每套系统工作2小时。但在一套系统已开始工作储气管的压力未达到压力上限时不受2小时的限 9.2.2　系统的整体架构 1 制应工作到压力达到上限以免高压开机。空压机供气系统开始工作时应先启动放水阀门3秒,使系统管道内的水得以释放,3秒后启动空压机电机,同时使干燥筛以30秒的间隔轮换工作。如在正常工作的情况下,系统达到压力上限而停止工作,某干燥筛的工作时间未达到30秒,则下次启动时,仍应使用该干燥筛,到30秒后再切换。以上工作参数均可用PC机进行异地设置调整。 1. 充气机系统的架构 系统的架构示意图如图9.1,选用89C52单片机,配以并行和串行电路/A/D转换电路/RAM掉电保护电路和一个看门狗电路等。实际使用的电缆管道用一组拨盘开关或远程的PC机来设置。 9.2.2　系统的整体架构 2 配备打印机和显示面板, 实时显示系统工作情况和 9.2.2　系统的整体架构 3 记录故障信息 。系统通过控制MODEM,经由电话网络跟PC机建立通信连接。 2. 充气机系统输入模拟量 储气管压力P范围为0.0 ～9.9 Kg,1 Kg相当于输入模拟电压1V。用于判断空压机供气系统的工作。 总气管压力P01～P04范围为0.0 ～0.9 Kg1 Kg相当于输入模拟电压5V。用于监视充气机的输出量,不足0.2 Kg时作低气压报警。 支气管压力p1～p40范围为0.0 ～0.9 Kg,1Kg相当于输入模拟电压5V。用于监视每条电缆的供气量,不足0.2 Kg时作低气压报警。 3. 充气机系统的报警量由传感器转换为开关量输入 9.2.2　系统的整体架构 4 电网电压异常报警:如空压机供气在工作,停止供气系统,打印出错信息,呼叫报警中心。设置电网电压标记,十分钟后检查是否恢复正常,如正常继续工作。 空压机过流报警:停止供气系统,打印出错信息,呼叫报警中心。设置该系统的空压