单片微机原理与应用 教学课件 ppt 作者 罗印升 素材包 第9章 51系列单片机应用系统设计
57页1、第9章 51系列单片机应用系统设计,(1) 了解单片机应用系统设计的基本要求。 (2) 掌握单片机应用系统的组成。 (3) 掌握单片机应用系统的设计过程。 (4) 掌握单片机应用系统的设计方法和抗干扰的基本技术。 9.1 单片机应用系统设计概述 9.2 单片机应用系统的设计方法 9.3 单片机应用系统的抗干扰技术 9.4 单片机应用系统设计举例,9.1 单片机应用系统设计概述,9.1.1 单片机应用系统的结构与设计要求 9.1.2 单片机应用系统的设计过程,9.1.1 单片机应用系统的结构与设计要求,1. 单片机应用系统的结构 2. 单片机应用系统的设计要求,1. 单片机应用系统的结构,(1) 单片机测控系统的硬件组成 (2) 单片机测控系统的软件组成,1. 单片机应用系统的结构,图9-1 基于单片机的测控系统结构,(1) 单片机测控系统的硬件组成,1) 通信模块。 2) 操作控制台,包括键盘、控制按钮等,是单片机测控系统中人-机交流的桥梁,通过它操作者可以向系统发出各种控制命令输入各种控制参数。 3) 输入/输出设备,包括光笔、打印机、显示屏、触摸屏等,主要用来进行显示和操控、打印、
2、存储及传送数据。 4) 模拟量输入通道。 5) 模拟量输出通道。 6) 开关量输入通道。 7) 开关量输出通道。 8) 单片机及其扩展的存储器。,(2) 单片机测控系统的软件组成,1) 系统监控程序。 2) 应用程序。,2. 单片机应用系统的设计要求,(1) 高可靠性 (2) 高性价比 (3) 实时性强 (4) 操作、维护方便,(1) 高可靠性,单片机应用系统通常用在工业现场,环境复杂、条件恶劣。这就要求单片机应用系统设计时必须考虑安全性和可靠性。采用高可靠、高性能的单片机及其接口,采取必要的抗干扰措施,还必须设计备用操作方案。,(2) 高性价比,单片机应用系统或者产品开发有若干种方案都可以实现其要求,在这种情况下要充分考虑价格和性能的关系,在满足性能要求的前提下,降低成本。,(3) 实时性强,很多单片机应用系统都有相同的功能,但是反应速度不一。设计时要充分考虑系统的实时性要求,中断处理能力,以便于当被控对象变化或收到控制命令时能在规定时限内做出反应。,(4) 操作、维护方便,操作方便表现在操作简单、直观、便于操作,尽可能减少对操作人员的专业知识要求。因此,设计时,在系统性能不变的情况
3、下,尽量减少人-机交互接口。维护方便体现在易于查找和排除故障。因此,在设计时,尽可能采用模块式结构,预留测试点,便于故障定位和排除。,9.1.2 单片机应用系统的设计过程,1) 根据用户或研究课题的任务和功能要求进行功能和性能的认识与合理分析,确定合理、详尽的技术指标。 2) 单片机应用系统的设计,包括系统基本结构的确立、主要器件选型、测控电路的选择以及软硬件功能的划分等。 3) 单片机应用系统的硬件设计与调试。 4) 单片机应用系统的软件设计与调试。 5) 单片机应用系统联合调试与试运行。 6) 单片机应用系统现场调试运行或产品化设计。,9.2 单片机应用系统的设计方法,1. 确定单片机应用系统的任务、功能要求和性能技术指标 2. 确定单片机应用系统的设计方案 3. 单片机应用系统的硬件设计与调试 4. 单片机应用系统的软件设计与调试 5. 单片机应用系统联合调试与试运行 6. 单片机应用系统现场调试运行或产品化设计,1. 确定单片机应用系统的任务、功能要求和性能技术指标,在设计一个单片机应用系统之前,必须确定系统的具体功能和各项技术指标,以及应用的范围和场所。如果是受甲方委托,应根
4、据与甲方签订的技术合同或者技术协议即可以确定以上的内容。但如果是自行开发产品,就必须经过市场调研以获得产品的功能信息,还应该对比市面上同类产品的功能、技术指标、寿命、价格等各项因素,此外还可以召开专家研讨会以进一步细化产品的各项功能、技术指标,并形成设计文件。,2. 确定单片机应用系统的设计方案,确定系统的功能和技术指标后,就可以进行调研、查找资料、分析研究以确定系统的设计方案。根据测控对象的要求,确定被控参数,选择可靠、经济、实用的传感器和执行器件,确定模拟量输入、输出通道的数目和主要环节,开关量输入、输出通道的数目和主要环节。综合考虑硬件、软件的分工与配合方案,在此基础上画出整个系统的原理框图。,3. 单片机应用系统的硬件设计与调试,1) 单片机的选择。 2) 信号输入通道的硬件设计。 3) 存储器与I/O接口的扩展。 4) 总线驱动能力。 5) 信号输出通道的硬件设计,主要根据应用系统功能要求而定,有两方面问题必须考虑,一是驱动问题;二是D/A转换器的选择。 6) 人-机交互设计,主要考虑键盘部分、显示器或者触摸屏的设计,由系统具体功能和要求确定。 7) 通信接口设计。,4. 单
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