片机的应用设计与调试.ppt

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1、10单片机的应用设计与调试本章主要内容（本章学时4学时）单片机应用系统的设计步骤单片机应用系统设计3.单片机应用系统的仿真开发与调试4.单片机应用系统的抗干扰设计210.1单片机应用系统的设计步骤单片机应用系统以单片机为核心，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。一个应用系统设计，一般可分为4个阶段：310.1单片机应用系统的设计步骤（1）需求分析及设计方案初拟设计工作，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

2、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“简单的问题复杂化”。410.1单片机应用系统的设计步骤（2）器件选型主要从性能指标、集成外围模块、功耗、性价比等方面进行选择。对于一般的测控系统，选择8位机即能满足要求。对于要求较高的测控系统，需选择16位机或32位机。单片机选择5外围器件应符合系统的精度、速度和可靠性、功耗、抗干扰等方面的要求。应考虑功耗、电压、温度、价格、封装形式等其他方面的指标，应尽可能选择标准化、模块化、功能强、

3、集成度高的典型电路。外围器件及电路选择610.1单片机应用系统的设计步骤（3）总体设计总体设计就是根据设计任务、指标要求和给定条件，设计出符合现场条件的软、硬件方案。并进行方案优化。应划分硬件、软件任务，画出系统结构框图。要合理分配系统内部的硬件、软件资源。包括以下几个方面：7包括仿真器、编程器、元器件、语言、程序设计等。从开发条件与市场情况选择开发软硬件方法8包括显示器、键盘、数据采集、检测、通信、控制、驱动、供电方式等。从系统功能需求出发设计功能模块9包括显示器、键盘、数据采集、检测、通信、控制、驱动、供电方式等。

4、从系统功能需求出发设计功能模块10包括去耦、光隔、屏蔽、印制板、低功耗、散热、传输距离/速度、节电方式、掉电保护、软件措施等。从系统可靠性需求确定系统设计工艺1110.2单片机应用系统设计设计单片机应用系统主要从硬件和软件两个方面进行考虑：（1）硬件设计由总体设计所给出功能，在确定单片机类型的基础上进行硬件设计、实验。进行必要的工艺结构设计，绘制原理图，制作出印刷电路板，组装后即完成了硬件设计。12硬件设计应考虑的问题向片上系统（SOC）方向发展以软代硬注重标准化、模块化工艺设计时要考虑安装、调试、维修的方便13硬件电

5、路各模块设计的原则单片机应用系统的一般结构如下图所示14各模块电路设计时应考虑以下几个方面：（1）存储器扩展：类型、容量、速度和接口，尽量减少芯片的数量。（2）I/O接口的扩展：体积、价格、负载能力、功能，合适的地址译码方法。15（3）输入通道的设计：开关量（接口形式、电压等级、隔离方式、扩展接口等），模拟输入通道（信号检测、信号传输、隔离、信号处理、A/D、扩展接口、速度、精度和价格等）。（4）输出通道的设计：开关量（功率、控制方式等），模拟量输出通道（输出信号的形式、D/A、隔离方式、扩展接口等）16（5）人机界面

6、的设计：键盘、开关、拨码盘、启/停操作、复位、显示器、打印、指示、报警、扩展接口等。（6）通信电路的设计：根据需要选择RS-232C、RS-485、红外收发等通信标准。（7）印刷电路板的设计与制作：专业设计软件（Protel，OrCAD、PROTEUS等）、设计、专业化制作厂家、安装元件、调试等。17（8）信号逻辑电平兼容性：电平兼容和转换。（9）电源系统的配置：电源的组数、输出功率、抗干扰。（10）抗干扰的实施：芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。1810.2单片机应用系统设计（1）软件设计软件设计

7、流程图如右图所示：19软件结构实现结构化，各功能程序实行模块化、子程序化。一般有以下两种设计方法：（1）模块程序设计：优点是单个功能明确的程序模块的设计和调试比较方便，容易完成，一个模块可以为多个程序所共享。其缺点是各个模块的连接有时有一定难度。20（2）自顶向下的程序设计：优点是比较符合于人们的日常思维，设计、调试和连接同时按一个线索进行，程序错误可以较早的发现。缺点是上一级的程序错误将对整个程序产生影响，一处修改可能引起对整个程序的全面修改。21综合应用举例1单片机在家用冰箱中的应用1．总体方案设计直冷式电冰箱的控

8、制原理：根据蒸发器的温度控制制冷压缩机的启动、停止，使冰箱内的温度保持在设定温度范围内。采用单片机控制压缩机的启动和停止，可以使控制更准确、更灵活。22电冰箱采用单片机控制的性能指标如下：①设定3个测温点，测量范围在－26℃～+26℃之间，精度为±0.5℃。②利用功能键分别控制温度设定、速冻设定、冷藏室及冷冻室温度设定等。③利用数