单片机应用系统的开发与可靠性设计课件.pptVIP

單片機應用系統的開發與可靠性設計MCS-51單片機的開發與開發系統單片機開發系統的構成MCS-51單片機的開發與開發系統單片機開發系統的功能1、程式編輯功能2、排錯功能3、仿真功能MCS-51單片機的開發與開發系統單片機開發系統的分類單片單板開發機強化開發系統模擬開發系統單片機應用系統的設計總體設計在進行系統設計之前，首先應根據對系統的功能要求及其應用環境等確定合理的、具體的功能和技術指標，對應用系統的可靠性、通用性、先進性、可維護性以及成本等進行綜合考慮，以儘量合理並符合相應的標準。然後根據市場上各種單片機的貨源情況和單片機的性能及開發工具等因素選擇合適的機型。接下來要根據系統中可能涉及到的感測器、模擬電路、I/O介面、記憶體、印表機和顯示器等器件和設備進行器件選擇，使之符合系統在精度、速度和可靠性等方面的要求。最後確定硬體和軟體的功能劃分。由於在系統設計中某些功能用硬體和軟體都能實現，在設計中應綜合考慮研製週期和成本等因素具體劃分軟硬體功能單片機應用系統的設計硬體設計硬體設計的任務是根據總體要求，在所選的MCU和各個元器件型號的基礎上設計出系統的電路原理圖，做一些必要的部件實驗，以及工藝結構的設計加工，印刷電路板的設計製作和樣機的組裝等。在硬體設計中，需要考慮系統匯流排的負載能力、系統擴展時的片選方式、模擬電路的速度和精度等，如需擴展記憶體則儘量用一片完成，這樣既降低了成本，又減小了線路板的面積，同時提高了系統的可靠性。單片機應用系統的設計軟體設計單片機應用系統的軟體（監控程序）設計是系統設計中最基本而且工作量較大的任務。和系統機上操作系統支持下的純軟體設計不同，單片機的軟體設計是在裸機的條件下進行的，而且隨應用系統的不同而不同。在軟體設計中一般需考慮以下幾個方面：1、根據要求確定軟體的具體任務細節，然後確定合理的軟體結構。一般系統軟體由主程序和若干個子程式及中斷服務程式組成，詳細劃分主程序、副程式和中斷服務程式的具體任務，確定各個中斷的優先順序。主程序是一個順序執行的無限迴圈的程式，不停地順序查詢各種軟體標誌，以完成對事務的處理。在副程式和中斷服務程式中，要考慮現場的保護和恢復以及它們和主程序之間的資訊交換方法。2、程式的結構一般常用模組化結構，即把監控程序分解為若干個功能相對獨立的較小的程式模組分別設計，以便於調試。具體設計時可採用自底向上或自頂向下的方法。3、在進行程式設計時，先根據問題的定義描述出各個輸入變數和輸出變數之間的數學關係，即建立數學模型，然後繪製程式流程圖，再根據流程圖用組合語言或高級語言進行具體程式的編寫。4、在程式設計完成後，利用相應的開發工具和軟體進行程式的彙編（或編譯），生成程式的機器碼。系統的調試1、硬體調試單片機應用系統的軟硬體調試是分不開的，通常是先排除明顯的硬體故障後再和軟體結合起來進行調試。常見的硬體故障有邏輯錯誤、元器件失效、可靠性差和電源故障等。在進行硬體調試時先進行靜態調試，用萬用表等工具在樣機加電前根據原理圖和裝配圖仔細檢查線路，核對元器件的型號、規格和安裝是否正確。然後加電檢查各點電位是否正常。接下來再借助仿真器進行聯機調試，分別測試擴展的RAM、I/O口、I/O設備、程式記憶體以及晶振和複位電路，改正其中的錯誤。2、軟體調試軟體調試就是排查系統軟體中的錯誤。常見的軟體錯誤有程式失控、中斷錯誤（不回應中斷或迴圈回應中斷）、輸入/輸出錯誤和處理結果錯誤等類型。通常是把各個程式模組分別進行調試，通過後再組合到一塊進行綜合調試。達到預定的功能技術指標後即可將軟體固化。單片機系統的可靠性設計1、硬體的可靠性設計單片機應用系統可靠性設計中首先應考慮硬體設計的可靠性。第一要考慮元件的失效問題，如元件本身的缺陷和工藝問題。第二是在設計中要特別注意元器件的正確選擇、使用和替換。對於電阻和電容，要考慮其標稱值和誤差、額定功率、頻率特性及耐壓值等；對於CMOS積體電路，應注意輸入電壓不能超過其電源電壓，也不能低於0V，未用的輸入端必須與電源或地端相接，而輸出端則不許短路，在焊接時如用交流電烙鐵則應先切斷電源，利用餘熱進行焊接；對於TTL積體電路，其電源不能超過5+0.25V，未用的門電路的輸入端應並接到該片要使用的輸入端上，輸出端則接高電平，並注意加上適當的去耦電容等。第三是在設計中應考慮環境條件對硬體參數的影響，如溫度、濕度、電源及各種干擾等。所以在設計中元器件的選擇應遵循降額使用的原則，留出一定的餘地。在結構中要控制工作環境的條件，如通風、除濕、除塵等，注意對雜訊的抑制，必要的時候可以考慮採用冗餘設計。2、軟體的可靠性設計在單片機應用系統中，軟體就是系統的監控程序。軟體和硬體是密切相關