单片机原理及应用技术 教学课件 作者 牛月兰 第13章AT89S51单片机的应用设计与调试.ppt

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1、第13章AT89S51单片机的应用设计与调试112第13章目录13.1单片机应用系统的设计步骤13.2单片机应用系统设计13.2.1硬件设计应考虑的问题13.2.2典型的单片机应用系统13.2.3系统设计中的地址空间分配与总线驱动13.2.4AT89S51单片机的最小应用系统13.2.5应用设计举例—水温测控系统的硬件设计13.2.6软件设计考虑的问题13.2.7软件的总体框架设计213.3单片机应用系统的仿真开发与调试13.3.1仿真开发系统简介13.3.2用户样机的仿真调试13.4单片机应用系统的抗干扰与可靠性

2、设计13.4.1AT89S51片内看门狗定时器的使用13.4.2指令冗余和软件陷阱13.4.3软件滤波13.4.4开关量输入/输出软件抗干扰设计13.4.5过程通道干扰的抑制措施--隔离313.4.6印刷电路板抗干扰布线的基本原则13.5单片机应用系统的I/O功率驱动13.5.1AT89S51与外围集成数字驱动电路的接口13.5.2AT89S51与光电耦合器的接口13.5.3AT89S51与集成功率电子开关输出接口4内容概要本章介绍AT89S51单片机应用系统的设计。主要内容：设计步骤和方法，硬件设计，程序的总体框架

3、设计以及设计举例。此外，介绍目前仿真开发工具以及如何利用仿真开发工具对单片机应用系统进行开发调试。最后介绍单片机应用系统的抗干扰和可靠性设计。513.1单片机应用系统的设计步骤以单片机为核心，配以一定的外围电路和软件、能实现用户所要求的测控功能的系统。设计工作，需经过深入细致需求分析，周密科学方案论证才能使系统设计工作顺利完成。需求分析包括：被测控参数的形式（电量、非电量、模拟量、数字量等）、被测控参数的范围、性能指标、系统功能、工作环境、显示、报警、打印要求等。注意，方案确定时候，简单的方法往往可以解决大问题，切忌

4、“简单的问题复杂化”。66一个应用系统设计，一般可分为5个阶段。1.需求分析、方案论证阶段明确系统要完成的任务十分重要，是设计工作的基础以及系统设计方案正确性的保证。需求分析的内容土要包括：被测控参数的形式(电量、非电量、模拟量、数字量等)、被测控参数的范围、性能指标、系统功能、显示、报警及打印要求等。方案论证是根据用户要求．设计出符合现场条件的软、硬件方案并分析其可行件，在选择测量结果输出方式上，要考虑使用者的技术水平和心理因素。772.器件选择、合理规划软硬件功能阶段（1）确定单片机型号在完成可行性分析之后，即可

5、进行总体方案设计，设计时应根据系统要实现的功能、规模、复杂程度，确定其核心部分——单片机型号的选择，目前国内外单片机品牌很多，型号有上千种，指令位数、内部存储器容量、定时器、中断等内部资源的配置相差很大，在选择时应根据以下几个原则：88性价比高：在满足性能指标要求的基础上，性价比要高，尤其是在大批量生产的时候；在条件允许的情况下．尽量选择配置高的单片机，以减少外围电路，提高系统的可靠性，缩短研制周期；资源充足，技术成熟，性能可靠，有成熟的开发工具；在研制阶段可选用带FlashROM的CPU芯片9（2）系统软件与硬件功

6、能的合理规划与一般的计算机系统相同，单片机应用系统的软件与硬件在逻辑功能上是等效的，即同一功能可以用硬件实现也可以由软件实现，可以由内部资源实现，也可以由片外电路实现，如定时功能可以用单片机内部的定时器/计数器实现，也可由外围电路的定时器芯片实现，还可以通过软件定时的方式实现，在实际应用中，系统软硬件功能的划分应根据系统要求来定，多用硬件可提高系统的运行速度，减少程序的复杂性，但会增加成本，降低系统的灵活性，相反多用软件实现相应的功能，可提高系统灵活性，但是会降低系统的运行速度，同时增加程序设计的复杂性，因此，要合理

7、划分软硬件功能。103.硬件和软件设计阶段在选定单片机型号和合理划分软硬件功能之后，应根据系统的技术要求和所选定的单片机型号，明确各功能模块及实现方式、内部资源的分配及是否需要扩展片外存储器等，作出系统的原理图，作为硬件电路与软件设计的依据。1111（1）应用系统硬件设计硬件设计的主要任务：1）单片机扩展部分电路设计，包括存储器扩展和I／O接口扩展；2）功能模块设计：如信号测量模块，A／D转换模块，D／A从转换模块，输出驱动模块，显示模块等；3）设汁电路原理图，完成印刷电路板的设计。在进行硬件设计时，可借鉴他人成熟的

8、硬件电路结合项目的实际要求作出一些修改，以提高电路的可靠性，缩短研发周期。在系统硬件电路的设计上应遵循以下原则：1212①在元器件的选择上应根据功能要求尽可能选择通用性强、功能多、集成度高的芯片，以减少元器件数量和接插件及相互连线，增加系统的可靠性，而且成本往往较低。②尽可能选择标准化，模块化的电路，提高设计的成功率和结构的灵活性、可扩展性，同