硬件课程设计指导

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1、硬件课程设计指导书《微机原理与接口技术》课程设计是学生学习微机原理与接口技术十分重要的教学环节之一，是对学生学习微机原理知识的综合性实践训练。微机原理课程设计对于巩固所学的微机原理理论知识，培养学生解决实际问题的能力，加强基本技能的训练都具有十分明显的积极作用。第一章微机系统设计的基本步骤由于微机体小廉价，功能强，使用灵活等优点，被广泛应用于自动控制、智能仪器仪表、数据采集和处理及家用电气等许多方面，尤其在新产品研制、设备的更新改造中具有广阔的应用前景。微机系统设计与一般电子系统设计的差别在于，它既要构成硬件逻辑电路,又要设计相应的支持软件，这两者相互依存，相互

2、补充，缺一不可。并且两者又具有一定的互换性，即某些功能既可以用软件实现，也可以用硬件实现。用硬件实现能提高工作速度，减少软件丁-作量，但会使电路变得复杂，成本增加。而用软件代替硬件则可使电路简化，成本降低，但增加了软件的复杂程度。因此，必须在两者之间反复权衡，合理分工，以达到既易于实现，又经济实用。微机的特点使硬件高度集中，并具有软件优势，设计中应在充分利用微机本身硬件资源的基础上，充分发挥其软件优势。各个具体的应用系统由于实现的任务和要求不同，设计方案也就会不同。因而，在设计方法上没有固定的模式可循，但其设计过程的步骤却大体一致。一、确定任务和一般电子系统设计

3、一样，微机系统的设计也是从明确任务开始，从了解课题耍求入手。可以从一下几个方面进行分析：1•区分被设计系统的任务性质，看其是属于检测，还是属于控制。若属于检测，检测的参数有哪些。若属于控制，控制的回路有哪几个，是否具有数学模型、经验公式或经验参数等条件。2.弄清楚输入信号的个数、种类、变化范围及相互关系。明确采用何种传感器取得输入信号，这些信号必须进行何种变换，怎样与单片机接口等。3•弄清楚输出信号的个数、种类和变化范亂采用何种执行机构实现，使用什么电路作信号变换，怎样和输出执行机构接口，如何达到执行机构所需的功率参数要求等。4•需要设置哪些人机对话功能，如开关

4、、键盘、拨盘、显示器及语音电路等。5.了解本系统的应用环境条件，如温度、湿度、供电情况、现场干扰、控制室与工作现场的距离等，采用何种措施防止干扰和进行保护。6.明确设计系统的各项技术指标，合理选择达到这些指标的方案，以求用最佳的性能价格比来实现。二、确定总体方案在明确任务的基础上，有目的地查阅有关资料，参考同类或相近的课题设计方案，构思出设计课题的总体方案。应尽可能构思多种方案，通过分析比较,优化出较理想的一种，做出硬件框图和软件框图。随着软件和硬件设计工作的深入和细化，总体方案的某些缺点和矛盾可能被暴露出来，这就要求设计者不断地进行总体方案的修改和补充，反复作

5、软件和硬件的协调，使总体方案逐步完善。三、硬件设计由总体方案所规定的硬件功能，设计岀硬件系统原理图。在硬件逻辑设计中，通常有必要考虑下列几项带共同形的问题。由于微机的带负载能力有限，应采取总线驱动方法提高系统的负载能力。常用驱动器有：单向驱动器CT74LS244、双向驱动器CT74LS245。2.抗干扰措施采取必要的抗干扰措施使保证微机系统正常工作的重要环节。供电系统、传输导线以及电磁耦合等产生的电磁干扰信号使微机系统工作不稳定的重耍原因。常用的抑制方法有：安装电源低通滤波器；使用带屏蔽的变压器将电源与其他电路隔离；采用优良的微机专用稳压电源；电路的逻辑地与数字

6、地采用一点相连；电路板各主要集成芯片的电源采用退耦电路，通常接10uF和O.luF并联电容。另外，来口输入、输出通道的干扰也是不可忽视的，主要是来自公共地线,以及静电噪声和电磁波干扰。常用的抗干扰措施有:采用光隔离；采用双绞线作传输线；使用屏蔽线等。当然，系统本身的元器件质量是可靠工作的基本保证,应认真挑选，并尽量使用CMOS器件。四、软件设计微机的软件设计是在操作系统支持下的软件设计，其应用程序通常采用顺序编写。一个系统程序通常由主程序和若干中断服务程序组成。要根据系统各个操作的性质决定上程序完成哪些操作，中断程序完成哪些操作。在做具体程序设计时，又常常采用模

7、块化结构，即将功能完整、长度较长的程序分解成若干相对独立、长度较小的模块（或称为了程序），然后分别进行编写、调试。主程序和中断服务程序一旦需要，则进行调用。在划分子程序模块吋，有必要注意这样儿点：1.每个模块不宜太长，以便检查和修改方便。2.每个模块在逻辑上相对独立，模块之间的界限要清楚。各模块之间不应发生寄存器、状态标志等单元内容的冲突。因而，将各模块联接时，应特别注意各部分之间的衔接。3.尽量选用现成的模块程序，以减少软件工作量。五、系统调试微机系统的软硬件制作完成后，必须反复进行调试、修改，直至完成正常工作为止。调试工作通常可分为三个步骤进行。1.硬件调试

8、排除系统的硬件电路故障，