单片机原理与接口技术 应用型高等教育计算机类 李明 毕万新 课件第11章.ppt

单片机原理与接口技术 大连理工大学出版社 第11章应用系统设计技术与实例 设计自己的单片机系统 第11章 应用系统设计技术与实例 11.1 单片机应用系统开发流程 11.2 抗干扰设计 11.3 应用举例 概 述 本章从单片机应用开发的一般步骤入手，着重介绍总体设计、硬件设计、软件设计、开发装置的使用与系统调试、编程器的使用与程序固化、产品验收与交付使用等技术环节要完成的任务和实际开发中应注意的问题，软硬件的抗干扰技术,最后给出一个开发实例以便模仿。 内容上贴近实际，注意对自上而下的任务逐级分解过程的介绍，力图按工程的要求，使开发进程有条不紊，有理有据，文档齐全。由于篇幅限制，许多地方只能简略介绍。 11．1 单片机应用系统开发流程 单片机应用系统设计的一般步骤可以分为以下几个阶段： 1. 总体设计； 2. 硬件设计； 3. 软件设计； 4. 可靠性设计； 5. 必威体育官网网址性设计； 6. 软硬件调试； 7. 文档编制等。 11．1．1 总体设计 1．用户需求分析 对用户提出的功能需求、技术指标等，进行必要的可行性论证。明确设计任务，并以书面形式确定以下几方面的内容，经用户认可，形成设计任务书。 (1)产品名称； (5)总体要求； (2)设计目的； (6)设计周期； (3)系统功能要求； (7)设计费用； (4)系统性能指标； (8)其他。 2．构建系统总体架构1 根据设计任务书的要求，在满足功能、性能等用户需求的基础上，初步提出可选技术路线，并对各方案进行必要的分析，充分听取方方面面的意见，选择一种实施方案。 实施方案中的系统总体架构应以用户需求为出发点。主要包括：选择机型；根据需要确定扩展；确定主要的软硬件功能；明确用户界面(键盘、显示、打印等)的形式；确定系统的结构(或建议，经用户确认)；单片机内部资源分配及任务分解。 2．构建系统总体架构2 在总体设计阶段应形成总体报告（实施方案）和设计任务书。报告形成后，就可分成两组进行同步设计了。第一组负责硬件，第二组负责软件，两个组由项目负责人协调。有的时候项目较小或者其它原因,只有一个人,就要先设计硬件部分,然后交给线路板厂制版,在此期间开始软件设计。 2．构建系统总体架构3 硬件设计除了主要完成PCB线路板设计外，还应考虑可靠性和必威体育官网网址性，最终形成PCB图、元器件清单、网络表、端口地址表等技术文档；软件设计主要完成软件功能模块划分、出口／入口参数定义、最终形成程序(子程序)框图、源程序清单等技术文档。 软硬件调试必须由软硬件设计人员共同参与，形成调试报告。最后向用户提交产品、产品说明书等。 传统的单片机应用产品开发流程如图11-1所示： 图11-2 新的产品开发流程图 11．1．2 硬件设计和制作 硬件设计是从总体报告和设计任务书出发，设计任务依次为：硬件原理图绘制、PCB板图绘制、印制板测试与焊接三大块。 硬件设计的任务是将在总体设计时明确的要求用具体电路实现，其中包括：系统扩展、元件选择(必要时还要进行局部电路的验证实验)、设计原理图、印制板制作等。 硬件设计(包括硬件原理图和PCB图)目前基本上采用计算机辅助设计(CAD，Computer　Aided　Design)。常用的电子线路CAD软件有Protel、Orcad等，现在有了Proteus，单片机系统的设计就更加方便了。 11．1．2 硬件设计和制作 硬件原理设计是系统设计开始后最重要的第一步。硬件原理设计中存在的缺陷将对整个设计产生影响，所以原理设计要特别细心周到。 原理设计完成后，将产生硬件原理图、网络表、元件清单等重要文档，这些文档是后续工作的基础。在硬件原理图基础上，可以采用CAD自动布局、自动布线来自动地完成印制板绘制。通过印制板和原理图各自生成的网络表，可以验证所绘制的线路板与原理图是否一致。网络表还用于检查生产出来的印制板上线路的通断。 11．1．2 硬件设计和制作 此外，硬件原理图还是硬件调试(甚至软硬件联调)时查错、纠错、分析故障点的必不可少的图纸。正确的原理设计几乎是硬件设计成功的标志。 本节从技术角度出发，将其细分为在设计中应重点考虑的六个方面的问题。 1 硬件原理设计1 硬件原理设计的任务是设计并绘制硬件原理图，主要应从以下几个方面考虑。 （1）最小应用系统设计 包括微处理器的选择、程序存储器的选择、晶振的选择、总线是否驱动、复位电路的设计、内部资源(如定时、计数、中断)的使用等。 （2）I／O通道设计 包括开关量I／O通道，接口电路、端口地址等问题，模拟量I／O通道中A/D、D/A转换芯片的选择等。 （3）人机界面设计 人机界面设计包括键盘、显示和打印电路及其接口设计。 1 硬件原理设计2 （4）其他系统