电子设计竞赛培训-单片机应用课件.ppt

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1、电子设计竞赛培训单片机系统应用物电学院卢超2013年7月一、概述单片机属于超大规模集成电路，单片机系统在时钟脉冲作用下，按节拍顺序执行用户编制的软件程序，从而实现相应的逻辑功能。显然，由于有软件的参与，利用单片机可以实现复杂的逻辑功能，使用也很方便、灵活。其缺点是由于程序的执行是按节拍进行，随着控制复杂性的增加，程序也将变得复杂，从而导致执行时间增加，系统速度下降。因此，单片机只适合工作速度要求不高，但需要对信息作相对复杂处理的场合使用。另外，单片机的应用还需要有相应的软件开发平台支撑。单片机系统特点在全国大学生电子设计竞赛中，几乎所有竞赛题的设计都会

2、用到单片机系统；依据单片机系统在设计中的作用和地位，有三种可能：二、单片机系统在竞赛题中应用很多赛题以单片机系统为核心进行设计，主要功能由单片机系统完成，如：测量类的“简易逻辑分析仪”、“数字式工频有效值多用表”等；数据采集类的“数字化语音存储与回放系统”、“多路数据采集系统”等；控制类的“悬挂运动控制系统”、“简易智能电动车”等。电源类的“简易数控直流电源设计”、“数控直流电流源设计”等。在这类赛题中，单片机系统完成的主要功能有：信号的采集、输入控制；信号的存储、运算、分析、判断；信号的输出控制；人机交互功能；多机通讯功能等。有些赛题需要单片机系统与

3、专用芯片或可编程器件结合，完成设计要求，如：信号源类的“正弦信号发生器设计”、“实用信号源设计”等；无线电类的“调频收音机设计”、“单工无线呼叫系统设计”等；测量类的“简易数字储存示波器”、“简易数字频率计”等。电源类的“三相正弦波变频电源设计”、“开关稳压电源”等。在这类赛题中，单片机系统完成的主要功能有：信号的输入、输出辅助控制；信号的存储；人机交互功能；多机通讯功能等；信号的处理过程由专用芯片或可编程器件完成。还有少量的赛题单片机系统仅起一个辅助作用，主要功能由纯硬件电路完成，如：放大器类的“测量放大器设计”、“实用低频功率放大器设计”等。在这类

4、赛题中，单片机系统完成的主要功能有：信号的辅助控制；人机交互功能；主要功能由纯硬件电路完成。单片机系统是一个软、硬结合的系统，系统功能的实现既有硬件设计任务，也有软件设计任务。因此，在进行系统软、硬件设计之前，首先要对系统功能进行软、硬件划分；单片机系统的硬件与软件之间有密切的相互制约的联系，硬件和软件具有一定的互换性；由硬件来完成一些功能可以提高工作速度，减少软件工作量；由软件来完成某些功能，可降低硬件成本、简化电路，提高系统可靠性；可根据系统的运行速度、成本、可靠性和研制周期等要求来确定软、硬件功能的划分。三、单片机系统功能划分根据运行速度要求在绝

5、大多数单片机系统中，划分软、硬件功能往往是由系统的运行速度决定；例如，单片机的时钟频率一般在6～12MHz左右，执行一条指令至少需要1μs，而完成任何一项工作需要若干条指令，因此比数字逻辑电路(无论是组合电路还是时序电路)都慢得多；如果某一任务的执行时间要求少于10μs，就必须采用硬件电路实现。否则，如采用确能完成此项任务的高速单片机系统，则会造成浪费。根据成本要求单片机系统研的制费用包括硬件和软件费用，软件的费用不仅是设计师所花费的脑力劳动，还有各种调试工具、消耗品的费用；软件费用的特点是研制费用昂贵，复制费用低廉；在批量生产的产品研制中，应尽可能利

6、用软件代替硬件，降低成本；小批量或单件产品不宜采用软件代替硬件办法，这会增加软件研制费用；直接利用已成熟原理或软件来替代硬件不受此限。根据可靠性要求硬件线路越复杂，系统可靠性就越差；采用软件替代硬件功能，是提高可靠性的一个好办法；在一些特殊场合，如军用及各种恶劣环境中，往往采用硬件冗余线路来提高系统可靠性。根据研制周期要求为了加快单片机系统的研制速度，应尽量考虑采用各种标准软硬件或利用已有成熟的软硬件来完成系统的功能，而不必拘泥于前面所述细节。单片机系统组成单片机系统基本系统（信号处理）通道接口（信号传输）最小系统基本系统扩展前向通道后向通道人机通道相

7、互通道四、单片机系统硬件设计C51系列单片机由8个部件组成：微处理器(ALU)、数据存储器(RAM)、程序存储器(ROM/EPROM)、I/O口(P0～P3)、串行口、定时/计数器、中断系统及特殊功能寄存器(SFR)。了解单片机的主要应用特性片内结构存储空间存储空间（内部、外部）程序存储器空间数据存储器空间I/O空间C51系列单片机有三维存储空间：程序存储器空间：使用MOVCA，@A＋DPTR等指令；内部数据存储器空间：使用MOVA，DIRECT等指令；外部数据存储器和I/O空间：使用MOVXA，@DPTR等指令。时序是指信号变化的先后关系和时间要求；

8、在进行单片机系统扩展时，主要要解决的问题就是接口的时序配合问题；时序图中给出的主要参数有：地址