mcs-51单片机应用系统设计课件

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1、第10章MCS51单片机应用系统设计10.1单片机应用系统结构与设计内容10.2单片机应用系统开发过程10.3单片机应用系统的一般设计方法10.1.1单片机应用系统的一般硬件组成10.1单片机应用系统结构与设计内容1.前向通道的组成及其特点2.后向通道的组成与特点3.人机通道的结构及其特点4.相互通道及其特点10.1.2单片机应用系统的设计内容1.单片机系统设计2.通道与接口设计3.系统抗干扰设计4.应用软件设计由于单片机主要用于工业测控，其典型应用系统应包括单片机系统、用于测控目的前向传感器输入通道，后

2、向伺服控制输出通道以及基本的人机对话通道。大型复杂的测控系统是一个多机系统，还包括机与机之间进行通信的互相通道。10.1.1单片机应用系统的一般硬件组成图10.1典型单片机应用系统结构通用外设1．前向通道的组成及其特点(1)与现场采集对象相连，是现场干扰进入的主要通道，是整个系统抗干扰设计的重点部位。(2)由于所采集的对象不同，有开关量、模拟量、数字量，而这些都是由安放在测量现场的传感、变换装置产生的，许多参量信号不能满足单片机输入的要求，故有大量的、形式多样的信号变换调节电路，如测量放大器、I/F变换、

3、A/D转换、放大、整形电路等。(3)前向通道是一个模拟、数字混合电路系统，其电路功耗小，一般没有功率驱动要求。(1)后向通道是应用系统的输出通道，大多数需要功率驱动。(2)靠近伺服驱动现场，伺服控制系统的大功率负荷易从后向通道进入单片机系统，故后向通道的隔离对系统的可靠性影响很大。(3)根据输出控制的不同要求，后向通道电路有多种多样，如模拟电路、数字电路、开关电路等，输出信号形式有电流输出、电压输出、开关量输出及数字量输出等。2.后向通道的组成与特点(1)由于通常的单片机应用系统大多数是小规模系统，因此，

4、应用系统中的人机对话通道以及人机对话设备的配置都是小规模的，如微型打印机、功能键、LED/LCD显示器等。若需高水平的人机对话配置，如通用打印机、CRT、硬盘、标准键盘等，则往往将单片机应用系统通过外总线与通用计算机相连，享用通用计算机的外围人机对话设备。(2)单片机应用系统中，人机对话通道及接口大多采用内总线形式，与计算机系统扩展密切相关。(3)人机通道接口一般都是数字电路，电路结构简单，可靠性好。3.人机通道的结构及其特点(1)中、高档单片机大多设有串行口，为构成应用系统的相互通道提供了方便条件。(2

5、)单片机本身的串行口只为相互通道提供了硬件结构及基本的通信方式，并没有提供标准的通信规程。故利用单片机串行口构成相互通道时，要配置比较复杂的通信软件。(3)在很多情况下，采用扩展标准通信控制芯片来组成相互通道。例如，用扩展MAX232、MAX485等通用通信控制芯片来构成相互通信接口。(4)相互通信接口都是数字电路系统，抗干扰能力强。但大多数都需远距离传输，故需要解决长线传输的驱动、匹配、隔离等问题。4.相互通道及其特点1.单片机系统设计10.1.2单片机应用系统的设计内容(1)最小系统设计：给单片机配以

6、必要的器件构成单片机最小系统。如MSC-51系列片内有程序存储器的机型，只需在片外配上电源、复位电路、振荡电路，这样便于对单片机系统进行测试与调试。(2)系统扩展设计：是在单片机最小系统的基础上，再配置能满足应用系统要求的一些外围功能器件。2.通道与接口设计由于通道大都是通过I/O口进行配置的，与单片机本身的联系不甚紧密，故大多数接口电路都能方便地移植到其它类型的单片机应用系统中去。3.系统抗干扰设计抗干扰设计要贯穿到应用系统设计的全过程。从具体方案、器件选择到电路系统设计，从硬件系统设计到软件系统设计，

7、都要把抗干扰设计列为一项重要工作。4.应用软件设计应用软件设计是根据系统功能要求，采用编程语言或高级语言进行设计。(1)系统需求与方案调研(2)可行性分析(3)系统方案设计(4)系统详细设计与制作(5)系统调试与修改(6)生产样机及生成正式系统或产品10.2单片机应用系统开发过程(1)了解国内外同类系统的开发水平、器材、设备水平、供应状态；对接收委托研制项目，还应充分了解对方技术要求、环境状况、技术水平，以确定课题的技术难度。(2)了解可移植的硬、软件技术。能移植的尽量移植，以防止大量低水平重复劳动。(3

8、)摸清硬、软件技术难度，明确技术主攻方向。(4)综合考虑硬、软件分工与配合方案。单片机应用系统设计中，硬、软件工作具有密切的相关性。10.2.1系统需求与方案调研可行性分析的目的是对系统开发研制的必要性及可行性作出明确的判定结论。根据这一结论决定系统的开发研制工作是否进行下去。可行性分析通常从以下几个方面进行论证：(1)市场或用户的需求情况。(2)经济效益和社会效益。(3)技术支持与开发环境。(4)现在的竞争力与未来的生命力。