单片机应用系统讲解材料.ppt

第10章 单片机应用系统的设计 ; 由于单片机的特殊结构，使之具有小巧、低功耗、成本低、控制功能强、易于产品化、抗干扰能力强以及便于实现多机和分布式通信控制等特点，其应用范围十分广泛，如智能家电、智能仪表、计算机外设、工业测控系统等。通过前面的学习，我们懂得了单片机的工作原理和应用基础，本章讲述如何设计及调试单片机应用系统。;10.1系统设计的原则与步骤 ;XTAL1 P0 P1 XTAL2 P2 P3 RST 8051 8751 EA; 二 、最小功耗应用系统 最小功耗应用系统是指为了保证正常运行，系统的功率消耗最小。这是单片机应用系统中的一个引人入目的构成方式。在单片机芯片结构设计时，一般为构成最小功耗应用系统提供了必要条件，例如，各种系列的单片机都有CMOS工艺类型，而且在这类单片机中都设置了低功耗运行的WAIT和STOP方式。 设计最小功耗应用系统时，必须使系统内的所有器件、外设都有最小的功耗，而且能充分运用WAIT和STOP方式运行。 最小功耗应用系统常用在一些袖珍式智能仪表、野外工作仪表以及在无源网络、接口中的单片机工作子站。 ; 三、典型应用系统 典型应用系统是指单片机要完成工业测、控功能所必须具备的硬件结构系统。 由于单片机主要用于工业测、控，因此，其典型应用系统应具备用于测、控目的的前向传感器通道、后向伺服控制通道以及基本的人机对话手段。它包括了系统扩展与系统配置两部分内容。 系统扩展是指在单片机中的ROM、RAM及I/O口等片内部件不能满足系统要求时，在片外扩展相应的部分。扩展多少视需要选择。 系统配置是指单片机为满足应用要求时，应配置的基本外部设备，如键盘、显示器等。 单片机的典型应用系统如图10-2所示。整个系统包括基本部分和测、控增强部分以及外设增强部分。 ; I/O; 现在我们知道单片机的应用范围和应用方式，但如何才能研制出一个较完整的单片机产品是我们下一步所关心的问题。简单地说，必须经过以下几步工作： ⑴系统硬件电路设计、组装、调试； ⑵系统应用软件的编制、调试； ⑶系统应用软件的链接调试、固化、脱机(脱离开发装置)运行。 下面介绍单片机应用系统软、硬件开发的有关问题。 ; 二、应用软件设计原则 单片机应用系统中的应用软件是根据系统功能要求设计的，应可靠地实现系统的各种功能。应用系统种类繁多，应用软件各不相同，但一个优秀的应用系统的软件应具有下列特点： ⑴软件结构清晰、简洁、流程合理。 ⑵各种功能程序实现模块化、子程序化。这样，既便于调试、链接，又便于移植、修改。 ⑶程序存储区、数据存储区规划合理，既能节约内存容量，又使操作方便。 ⑷运行状态实现标志化管理。各个功能程序运行状态、运行结果以及运行要求都设置状态标志以便查询，程序的转移、运行、控制都可状态标志条件来控制。 ⑸经过调试修改后的程序应进行规范化，除去修改“痕迹”。规范化的程序便于交流、借鉴，也为今后的软件模块化、标准化打下基础。 ⑹实现全面软件抗干扰设计。软件抗干扰是计算机应用系统提高可靠性的有力措施。 ⑺为了提高运行的可靠性，在应用软件中设置自诊断程序，在系统工作运行前先运行自诊断程序，用以检查系统各特征状态参数是否正常。 ;10.1.3系统设计的步骤 ;10.2 系统设计举例 ;10.2.2总体方案设计 ; 以产生正弦波为例，采用定点法来生成波形，即将一个周期的正弦波按360o等分为若干点，计算出各点的正弦函数值，并转化相应的D/A转换器输入数值，这样得到一个正弦函数表。通过程序将该表存于单片机的程序存储器中，利用单片机的定时器来产生定时，每当定时时间到时，查表得到该点对应的输出值，然后通过D/A转换得到该点的对应电压值。如此，周而复始地查表输出，就得到所要的正弦波。由于一个周期正弦波的点数固定，改变定时器的定时值，就改变相邻两点的间隔时间，从而改变正弦波的频率。 三角波和锯齿波的产生方法与正弦波类似。方波的产生较简单，只要交替地将最大值和最小值输出给D/A进行转换即可，它们的延续时间为周期的一半。 ;10.2.3具体电路设计 ;