单片机应用系统开发【更齐全】.ppt

　　单片机应用系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分以MCU芯片为核心，包括了扩展存储器、输入/输出接口电路及设备；软件部分包括了监控程序和各种应用程序(可统称为控制程序)。硬件电路和控制程序只有密切配合、协调一致，才能组成一个高性能的单片机应用系统。在系统的开发过程中，软/硬件的功能总是在不断地调整，以相互适应。硬件设计和软件设计不能分开，硬件设计时应考虑系统资源及软件实现方法，而软件设计时又必须了解硬件的工作原理。图7-1描述了单片机应用系统开发的一般过程。 　　 图7-1 单片机应用系统开发过程 　　单片机应用系统开发过程包括总体设计、硬件设计、软件设计、仿真调试、可靠性实验和产品化等几个阶段，但各阶段不是绝对独立的，有时是交叉进行的。 　　设计人员在接到某项单片机应用系统的研制任务后，一般先进行总体设计。总体设计包括以下内容。　　1. 理解系统功能和技术指标　　设计人员接到研制任务后，应先对用户提出的任务进行深入细致的分析和研究，参考国内外同类或相关产品的有关资料和标准，根据系统的工作环境、用途、功能和技术指标拟定出性价比最高的一套方案。这是系统设计的依据和出发点，也是决定系统设计是否成功的关键。 　　2. 选择单片机类型　　自从20世纪70年代单片机诞生以来，其发展便十分迅速。目前世界上生产单片机的厂商有几十家，单片机芯片的型号有上千种，其中应用较多的产品有Intel公司的MCS-51及其兼容芯片(如Philips公司的51系列、ATMEL公司的89S5X系列等)、MCS-51派生型芯片(如P89C51RD2系列、SST公司的89E5XRD2系列、华邦Winbond的W78与W77系列、 Philips公司的LPC76X与LPC900系列等)、ATMEL公司的AVR系列、Microchip公司的PIC系列及其兼容芯片、Motorola公司的M68HC系列、Zilog公司的Z80系列等8位MCU芯片以及以ARM为内核的32位MCU芯片。 　　一般来说，在选择单片机类型时应综合考虑以下几个因素：　　1) 货源充足、稳定　　所选单片机芯片在国内元器件市场上货源要稳定、充足，并且有成熟的开发设备(主要指仿真器和编程器)。 　　对于MCS-51及其兼容芯片来说，在研制阶段可选择带Flash ROM存储器的CPU芯片，如89C5X系列中的89C51/52/54/58、89C5XX2系列中89C51X2/52X2/54X2/58X2、89C51RX系列中的89C51RD2芯片、SST89E5XRD2系列芯片等，借助通用编程器即可反复修改监控程序，便于调试；在小批量试产时，可换上相应型号、价格较低的OTP ROM 存储器芯片，如87CXX系列中的87C51/52/54/58或87C5XX2系列芯片，无需修改硬件(如PCB)和软件。 　　2) 性价比高　　在保证性能指标的情况下，所用芯片价格要尽可能低，使系统有较高的性价比。　　3) 芯片加密功能完善　　这点非常重要，因为系统硬件无密可守。如果所选芯片加密功能不完善，容易破解，这对委托方与开发者的利益都可能造成潜在损害。 　　4) 研发周期短　　在研制任务重、时间紧的情况下，应考虑采用设计人员比较熟悉的系列，这样可以较快地进行系统设计。原则上应选择用户广泛、技术成熟、性能稳定而设计人员又熟悉的单片机类型。 　　3. 关键器件的选择　　在选定单片机类型后，通常还需要对系统中一些严重影响系统性能指标的器件(如传感器、微弱信号放大器等)进行选择。例如，一个设计合理的测控系统往往因传感器的精度或使用条件等因素的限制而达不到应有的效果。 　　4. 软/硬件功能划分　　同一般的计算机系统一样，单片机应用系统的软件和硬件在逻辑功能上是等效的。具有相同功能的单片机应用系统，其软/硬件功能可以在很宽的范围内变化。一些硬件电路的功能可以由软件来实现，反之亦然。例如，系统日历时钟既可用实时时钟/日历芯片(如MC146818、PCF8563)实现，也可用定时中断方式实现；又如无线或红外解码电路，既可由相应解码芯片承担，也可通过软件定时方式实现。 在应用中，系统的软/硬件功能划分要根据系统的要求而定，用硬件来实现某些功能可提高系统反应速度、减少存储容量、缩短软件开发周期，但会增加系统硬件成本、降低硬件的利用率，使系统的灵活性与适应性变差；相反，若用软件来实现某些硬件功能，可以节省硬件开支，增强灵活性和适应性，但系统反应速度会下降，软件设计费用和所需存储器容量也相应增加。对于产品量大、价格敏感的小产品，原则上能用软件实现的功能，不靠硬件电路完成。在总体设计时，必须权衡利弊，仔细划分好硬件和软件的功能。 　　　　硬件设计的任务就是依据总体设计的要求，在选定单片机类型的基础上规划出