第10章单片机应用系统设计与开发-万水书苑-出版资源网.PDF

第 10 章 单片机应用系统设计与开发 前面介绍了单片机的基本结构、功能及其扩展和基本外围设备的接口技术。从单片机应 用系统设计的角度看，这些内容仅使我们掌握了单片机的工作状态，或者说，使我们掌握了单 片机所提供的软件和硬件资源，以及怎样合理地使用这些资源。这为单片机应用系统设计奠定 了基础。除此之外，一个实际的单片机应用系统除需要进行多种配置及其接口连接外，还会涉 及到更为复杂的内容和问题，多种类型的电路结构（模拟电路、伺服驱动电路、抗干扰隔离电 路等）。因此，单片机应用系统设计应遵循一些基本原则和方法。从一般应用角度来说，了解 单片机应用系统的结构、设计的内容与一般方法，对于单片机应用系统的工程设计与开发有着 十分重要的指导意义。 10.1 单片机应用系统结构与设计内容 从系统的角度来看，单片机应用系统是由硬件系统和软件系统两部分组成的。硬件系统 是指单片机及扩展的存储器、外围设备及其接口电路等。软件系统包括监控程序和各种应用 程序。 10.1.1 单片机应用系统的一般硬件组成 由于单片机主要用于工业测控，因而其典型应用系统用于测控对象的前向传感器输入通 道、后向伺服控制输出通道以及基本的人机对话通道。典型单片机应用系统结构框图如图 10-1 所示。 数字量检测 光电隔离 ROM I/O 模拟量检测 A/D RAM 扩 单 通 用 外 开关量检测 光电隔离 I/O 接口 设 片 展 机 开关量控制 光电隔离 显示器 I/O 伺服驱动控制 D/A 键盘 图 10-1 典型单片机应用系统结构框图 第 10 章 单片机应用系统设计与开发 1．前向通道的组成及特点 前向通道是单片机与测控对象相连的部分，是应用系统的数据采集输入通道。 来自被控对象的现场信息是各种各样的，按物理量的特征可分为模拟和数字量、开关量 两种。 对于数字量（频率、周期、相位、计数）的采集，输入比较简单。它们可直接作为计数 输入、测试输入、I/O 输入或中断输入进行事件计数、定时计数，实现脉冲的频率、周期、相 位及计数测量。对于开关量的采集，一般通过 I/O 口线或扩展I/O 线直接输入。一般被控对象 都是交变电流、交变电压、大电流系统，而单片机属于数字弱电系统，因此，在数字量和开关 量采集通道中，要用隔离器进行隔离（如光电耦合元器件）。 模拟量输入量通道的结构比较复杂，一般包括变换器、隔离放大器、滤波器、采用保持 器、多路电子开关、A/D 转换