第8章-单片机应用系统开发与实例.ppt

第八章 单片机应用系统开发与实例 单片机是面向工业控制设计的微型计算机，由于其“面向控制”、使用灵活等一系列特点而广泛应用于工业自动控制系统、智能化产品、家电、通信和军事等领域。单片机在工业控制中是以单片机系统形式来运行的。在前面的章节中已经系统地介绍了MCS-51系列单片机的内部结构、指令系统、存储器扩充和主要接口技术。这一章主要介绍单片机应用系统的开发设计，内容包括开发过程、开发工具以及实用设计分析等，这些内容能够说明如何应用单片机组成一个实用的系统。 8．1 单片机应用系统的开发步骤和过程 1.课题、项目的提出 2.项目总体分析与论证 3.总体方案设计 4.硬件设计与软件设计 5.联机调试 6.脱机运行考核 7.产品（项目）定型 8.交付使用或投入批量生产 8.1.1 项目总体分析和论证 1、对项目的可行性进行调研分析，即对所研制任务的功能和技术指标详细分析、研究，明确功能的要求；对技术指标进行一些调查、分析和研究 。 2、对产品或项目的先进性、可靠性、可维护性、可行性以及功能/价格比进行综合考虑；同时还要对国内外同类产品或项目的应用和发展情况予以了解。 8.1.2 系统总体方案设计 单片机应用系统的总体方案设计主要包括：1、系统功能(任务)的分配 2、确定软硬件任务及相互关系 3、单片机系统的选型和拟定调试方案和手段 8.1.3 硬件设计 硬件部分是单片机系统的运行平台，设计开发的第一步是电路原理图的设计，主要是对单片机及其外围功能电路进行原理设计，设计可以采用多种EDA软件，如常用的PROTEL99、PROTUS等等，根据软件版本和功能还可以采用软件模拟仿真。 8.1.4 软件设计 首先是设计语言的选择，单片机设计语言常规的主要是采用厂家提供的针对单片机的汇编语言进行的，也就是说不同系列的单片机汇编语言也是不同的，但是汇编语言语法冗长，内容抽象，还需了解内部的硬件结构，学习应用有一定难度，随着单片机的广泛应用，出现了能用高级语言C进行编程的解决办法。目前针对不同单片机的C编译器能编译多种常用的单片机程序，如Franklin/Keil编译器。 8.1.5 联机调试 联机调试，就是借助开发工具对所设计应用系统的硬件进行检查，排除设计和焊接装配的故障。确认应用系统的硬件没有问题后，可将软件装入进行综合调试阶段。该阶段主要任务是排除软件逻辑设计错误，也解决硬件遗留下的问题。 8.1.6 脱机运行 联机调试完成后，可将程序写入EPROM或片内ROM中，脱机运行考核。看应用系统能否可靠、稳定地工作，这个过程一般没有问题。若有问题则大多出在复位、晶体振荡、“看门狗”电路或电源方面，可针对性地予以解决。然后可将系统样机现场运行考核，进一步暴露问题。 8．2 单片机应用系统开发工具 8．2．1 单片机EDA设计工具 1、PROTEL软件 Protel 公司推出的基于Windows 平台软件 凭借其强大的功能，能对实际电子电路进行仿真分析，可极大地提高产品的可靠性，缩短设计周期，节省设计费用，已成为最流行的EDA 工具。Protel 随着时代的发展新的版本不断涌现，Protel 99SE 是其第6 代产品，其主要的功能模块，包括电路原理图设计、印制电路板设计、可编程逻辑器件设计、电路图模拟/仿真等。 （1）电路原理图设计的步骤 设置原理图设计环境 放置元件 原理图布线 编辑和调整 检查原理图 生成网络表 单片机最小系统 （2）印刷电路板设计的步骤 规划电路板 设置参数 装入网络表 元器件布局 自动布线 手工调整 2、Proteus软件 Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，其最大的特点是可以支持许多型号的单片机仿真，该软件的单片机仿真库里有51系列、PIC系列、AVR系列、摩托罗拉的68MH1l系列等，另外还提供了SCH (原理图)与PCB(印制板)设计功能，我们可以用该软件模拟通过后再制作印制板。 8．2．2 单片机程序开发工具－Keil软件 德国Keil Software公司针对51系列单片机推出了基于32位Windows环境、以5l系列单片机为开发目标、高效率的C语言集成为基础开发平台的Keil μVision2 IDE，即通常所说的。μVision2是一个功能强大的单片机集成开发平台，主要包括：C51交叉编译器、A51宏汇编器、BL51连接／重定位器、LIB51库管理器、OH51 Intel HEX格式文件转换器、RTX一5 1实时操作系统以及单片机软件仿真器Dseope 51。Vision2 IDE将项目管理、源代码编辑、程序调试等集成到一