第10章单片机应用系统设计.ppt

* 第10章 单片机应用系统设计 第十章 单片机应用系统设计 10.1 单片机应用系统的基本结构 10.1.1 单片机应用系统的硬件组成 被 控 对 象 单 片 机 光电隔离 A/D 光电隔离 光电隔离 D/A 扩展存储器 显示器、键盘 接口 功能芯片 接口 数字量输入 模拟量输入 开关量输入 开关量输出 模拟量输出 输 入 输 出 接 口 I/O 接 口 10.1.2 单片机应用系统开发的基本过程 一．系统需求与方案调研 系统需求与方案调研的目的是通过市场或用户了解用户对拟开发应用系统的设计目标和技术指标。通过查找资料，分析研究，解决以下问题： 1）了解国内外同类系统的开发水平、器材、设备水平、供应状态；对接收委托研制项目，还应充分了解对方技术要求、环境状况、技术水平，以确定课题的技术难度。 2）了解可移植的硬、软件技术。能移植的尽量移植，以防止大量低水平重复劳动。 3）摸清硬、软件技术难度，明确技术主攻方向。 4）综合考虑硬、软件分工与配合方案。单片机应用系统设计中，硬、软件工作具有密切的相关性。 可行性分析的目的是对系统开发研制的必要性及可行性作出明确的判定结论。根据这一结论决定系统的开发研制工作是否进行下去。 可行性分析通常从以下几个方面进行论证： 1）市场或用户的需求情况。 2）经济效益和社会效益。 3）技术支持与开发环境。 4）现在的竞争力与未来的生命力。 二．可行性分析 系统功能设计包括系统总体目标功能的确定及系统硬、软件模块功能的划分与协调关系。 系统功能设计是根据系统硬件、软件功能的划分及其协调关系，确定系统硬件结构和软件结构。系统硬件结构设计的主要内容包括单片机系统扩展方案和外围设备的配置及其接口电路方案，最后要以逻辑框图形式描述出来。系统软件结构设计主要完成的任务是确定出系统软件功能模块的划分及各功能模块的程序实现的技术方法，最后以结构框图或流程图描述出来。 三．系统方案设计 系统详细设计与制作就是将前面的系统方案付诸实施，将硬件框图转化成具体电路，并制作成电路板，软件框图或流程图用程序加以实现。 四．系统详细设计与制作 系统调试是检测所设计系统的正确性与可靠性的必要过程。单片机应用系统设计是一个相当复杂的劳动过程，在设计、制作中，难免存在一些局部性问题或错误。系统调试可发现存在的问题和错误，以便及时地进行修改。调试与修改的过程可能要反复多次，最终使系统试运行成功，并达到设计要求。 五．系统调试与修改 六．生成正式系统或产品 系统硬件、软件调试通过后，就可以把调试完毕的软件固化在EPROM中，然后脱机（脱离开发系统）运行。如果脱机运行正常，再在真实环境或模拟真实环境下运行，经反复运行正常，开发过程即告结束。 10.2 单片机应用系统的硬件设计 10.2.1 硬件系统设计原则 一个单片机应用系统的硬件电路设计包括三个部分内容：一是单片机芯片的选择，二是单片机系统扩展，三是系统配置。 一、是单片机芯片的选择 二、是单片机系统扩展 单片机系统扩展是指单片机内部的功能单元(如程序存储器、数据存储器、I/O口、定时器/计数器、中断系统等)的容量不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，这时应选择适当的芯片，设计相应的扩展连接电路；系统配置是按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D转换器、D/A转换器等，设计相应的接口电路。 三、是系统配置 系统扩展和配置设计遵循的原则： （1）尽可能选择典型通用的电路，并符合单片机的常规用法。 （2）系统的扩展与外围设备配置的水平应充分满足应用系统当前的功能要求，并留有适当余地，便于以后进行功能的扩充。 （3）硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。 （4）整个系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配。 （5）可靠性及抗干扰设计是硬件设计中不可忽视的一部分。 （6）单片机外接电路较多时，必须考虑其驱动能力。 10.2.2 硬件设计 一．程序存储器 二．数据存储器 三．I/O接口 四．译码电路 五．总线驱动器 六．抗干扰电路 10.3 单片机应用系统的软件设计 一个应用系统中的软件一般是由系统监控程序和应用程序两部分构成的。其中，应用程序是用来完成诸如测量、计算、显示、打印、输出控制等各种实质性功能的软件；系统监控程序是控制单片机系统按预定操作方式运行的程序，它负责组织调度各应用程序模块，完成系统自检、初始化、处理键盘命令、处理接口命令、处理条件触发和显示等功能。 软件设计时，应根据系统软件功能要求，将软件分成若干个相对独立的部分，并根据它们之间的联系和时间上的关系，设