单片机应用系统的设计与开发91课程设计.ppt

第9章 单片机应用系统的设计与开发 图9.1 显示方式框图(a) 静态显示框图；(b) 动态显示框图 图9.2 电脑钟硬件原理图 图9.3 主程序流程图 图9.4 计时程序流程图 图9.5 时间设置/闹钟定时流程图 图9.6 键盘设置子程序流程图 图9.7 键盘扫描流程图 图9.8 显示流程图 图9.9 定时比较流程图 9.2 应用系统设计实例——单片机温度控制系统 图9.10 电烤箱控制系统结构框 图9.11 电烤箱控制系统硬件电路原理图 图9.12 键盘管理子程序流程图 图9.13 温度检测子程序流程图 图9.14 温度控制流程图 图9.15 报警子程序流程图 图9.16 系统程序总体结构框图 9.3 单片机应用系统开发的一般方法 9.4 单片机应用系统实用技术 图9.18 门电路硬件加密原理图 图9.19 密钥阵列加密原理图 9.5 抗干扰设计 图9.20 光电耦合器符号 图9.21 光电隔离技术 图9.22 光电耦合器的隔离电路和电平转换电路 图9.23 典型系统监控电路(a)? MAX705/706/813L系统监控电路； 图9.24 MAX703~709的复位输出时序 图9.25 MAX705/706/813L“看门狗”定时器时序 下面介绍几种常用的接地方法。 1) 一点接地和多点接地的应用 通常，频率小于1 MHz时，可采用一点接地，以减少地线造成的地环路；频率高于10 MHz时，应采用多点接地，以避免各地线之间的耦合；当频率处于1~10 MHz之间时，如采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地。 2) 数字地和模拟地的连接原则 在单片机应用系统中，数字地和模拟地必须分别接地，即使是一个芯片上有两种地（如A/D、D/A、S/H），也要分别接地，然后仅在一点处把两种地连接起来，否则数字回路通过模拟电路的地线再返回到数字电源，将会对模拟信号产生影响。 3) 印刷电路板的地线分布原则 为了防止系统内部地线干扰，在设计印刷电路板时应遵循下列原则： (1) TTL、CMOS器件的地线要呈辐射网状，避免环形。 (2) 要根据通过电流的大小决定地线的宽度，最好不小于3 mm。在可能的情况下，地线尽量加宽。 (3) 旁路电容的地线不要太长。 (4) 功率地通过的电流较大，地线应尽量加宽，且必须与小信号地分开。 9.5.2 硬件抗干扰措施 为提高系统的可靠性，除了对系统供电、接地及传输过程抗干扰以外，更重要的是在系统硬件设计时，根据不同的干扰采取相应的措施。 1．隔离技术 单片机应用系统的干扰很大程度上来源于模拟输入通道，如传感器，A/D转换电路等。传统的方法是抑制相应的模拟信号干扰，如在输入回路中接入模拟滤波器，使用双积分式A/D转换器、V/I转换，采用专用隔离放大器等。由于单片机应用系统是一个数字—模拟混合的系统，所以，采用数字隔离技术，即光电隔离技术将是更好的选择。 光电隔离是通过光电耦合器实现的。光电耦合器是将一个发光二极管和一个光敏三极管封装在一个外壳里的器件，其电路符号如图9.20所示。发光二极管与光敏三极管之间用透明绝缘体填充，并使发光管与光敏管对准，则输入电信号使发光二极管发光，其光线又使光敏三极管产生电信号输出，从而既完成了信号的传递，又实现了信号电路与接收电路之间的电气隔离，割断了噪声从一个电路进入另一个电路的通路，如图9.21所示。除隔离和抗干扰功能以外，光电耦合器还可用于实现电平转换，如图9.22所示。光电耦合的响应时间一般不超过几微秒。采用光电隔离技术，不仅可以把主机与输入通道进行隔离，而且还可以把主机与输出通道进行隔离，构成所谓“全浮空系统”。 2．系统监控技术 虽然采取了各种抗干扰措施，但由于各种原因，仍然可能出现掉电、飞程序、死机等系统完全失灵的情况。系统监控（也称作μP即microprocessor监控）是针对上述情况而设置的最后一道防线，用以确保系统的可靠性。 系统监控电路完成以下任务： (1) 上电复位； (2) 监控电压变化； (3) ?Watchdog，即程序运行监控功能； (4) 片使能； (5) 备份电池切换； (6) 掉电保护等。 下面