MCS-51单片机应用教程谭浩强主编清华大学出版社第5章节.pptVIP

第5章 单片机实用开发步骤;单片机应用系统是以单片机为核心，配以相应的外围电路和软件，能实现某种功能的应用系统，它由硬件部分和软件部分组成。硬件是系统的基础，软件则是在硬件的基础上对其合理的调配和使用，从而完成应用系统所要完成的任务。;单片机应用系统的研制过程主要包括总体设计、硬件设计、软件设计、仿真调试等几个阶段，图5-1为单片机应用系统设计过程框图。单片机应用系统一般要求可靠性好、系统具有自诊断功能、操作维修方便、性能价格比较高。这些要求在进行应用系统设计的过程中要根据不同的需要和应用场合予以考虑。 ; 图5-1 单片机应用系统设计过程框图;1. 总体设计 （1） 总体方案设计、确定技术指标对于一个待开发的单片机应用系统，应收集相关的技术资料，查看过去是否有类似项目、产品。如果有，则可分析这些项目、产品有什么优点、缺点，有什么值得借鉴。如果没有，则应首先从理论上分析、探讨实现的可能方案，根据客观条件如环境、测试手段、仪器设备、资金成本等，选择一种最佳方案。;总体方案确定后，对应用对象的工作过程进行深入调查和分析，了解课题的要求、信号的种类和数量、应用环境等。不管是老产品改造还是新产品的设计，都应对产品性能改善的程度、成本、可靠性、可维护性及经济效益等进行综合考虑，提出合理可行的技术指标。主要技术指标是系统设计的依据和出发点，此后的整个设计与开发过程都要围绕如何能达到技术指标的要求来进行。 ;（2） 具体方案设计（软硬件功能划分）具体方案设计是将总体设计方案具体化、细化。画出各部分功能框图，大致给出各框图的实现方法，明确哪些部分由软件完成，哪些部分由硬件完成。系统的硬件配置和软件的设计是紧密地联系在一起的，且硬件和软件具有一定的互换性。多用硬件完成一些功能，可以提高工作速度，减少软件研制工作量，但增加了硬件成本。若用软件替代某些硬件的功能，可使硬件成本降低，但增加了软件的复杂性，而且降低了系统的工作速度。因此，总体设计时，应综合考虑以上因素，合理搭配软硬件的比重。;（3?? 机型和器件选择在选择机型和器件时应考虑以下几点。 ① 货源充足稳定，便于批量生产。 ② 在考虑性能/价格比的前提下，选择最容易实现应用系统技术指标的机种。 ③ 所选机型功能强、性能价格比好、有便于使用的开发装置。 ④ 要选择设计者最熟悉的机种和元器件，以缩短研制周期。 ⑤ 按照系统的精度、速度和可靠性等方面的要求合理选择包括传感器、模拟电路、输入输出电路和存储器等器件。;2. 硬件设计 硬件设计的任务是根据总体设计要求，确定系统扩展所需的扩展部分和各功能模块，包括存储器（EPROM、E2PROM、FLASHROM和RAM）的扩展、I/O电路、A/D、D/A电路以及有关外围电路（键盘、显示器、打印机）等，然后设计出系统的硬件电路原理图。;（1） 程序存储器 可作为程序存储器的芯片有EPROM、E2PROM及FLASHROM等。从性能和价格方面考虑，对于大批量生产已成熟的应用系统宜选用EPROM、FLASHROM。调试阶段以及样机的研制可选用FLASHROM、E2PROM。;（2） 数据存储器和I/O接口 对于数据存储器的容量需求，各个系统之间差别较大，对于常规的智能仪器和实时控制系统，MCS-51单片机片内RAM已能满足要求。若需要扩充少量RAM，可以考虑选用RAM/IO扩展芯片8155，不仅扩充了RAM，而且增加输入输出接口。对于数据采集系统，往往需要有较大容量的RAM存储器，这时RAM芯片的选择原则是尽可能减少芯片的数量。 ;在选择I/O接口电路时，应从体积、价格、功能、负载等方面考虑。标准的可编程接口电路8255、8155接口简单，使用方便，对总线负载小，可优先选用，但对要求口线扩充较少的系统，则可用TTL或CMOS电路，以提高口线的利用率。需要注意的是，CPU的I/O口负载能力有限，扩展以后，不宜满载，应留有余量，否则会降低系统抗干扰能力。 对于A/D和D/A电路芯片的选择原则,应根据系统对它的速度、精度和价格的要求来确定。 外围模拟电路应根据系统的要求，在速度、精度和价格等方面选用，同时还应注意它们与传感器等的匹配问题。 ;（3） 总线驱动 MCS-51系列单片机的外部扩展空间可达64KB，但扩展总线口（P0、P2）的负载能力有限（P0口为8个LSTTL电路，P2口为4个LSTTL电路）。若负载过重，系统便不能可靠地工作，这时可在P0口增加双向三态缓冲器74LS245，在P2口加单向三态缓冲器74LS244。;3. 软件设计 软件设计的任务是在总体设计和硬件设计的基础上确定程序结构，分配单片机内部RAM资源，划分功能模块，然后进行主程序和各模块程序的设计，最后连接起来成为一个完整的应用程序。软件设计的一般步骤如图5-2所示。 ; 图5-2 软