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单片机应用系统的设计与调试学习培训模板课件.ppt

  • 上传人:林田
  • 文档编号:275357
  • 上传时间:2022-09-29
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    1、1 第第1515章章 单片机应用系统的设计单片机应用系统的设计 与调试与调试 12 第第15章章 单片机应用系统的设计与调试单片机应用系统的设计与调试 15.1 单片机应用系统的设计步骤单片机应用系统的设计步骤15.2 单片机应用系统设计单片机应用系统设计 15.2.1 硬件设计应考虑的问题硬件设计应考虑的问题 15.2.2 典型的单片机应用系统典型的单片机应用系统 15.2.3 系统设计中的总线驱动系统设计中的总线驱动 15.2.4 软件设计考虑的问题软件设计考虑的问题 15.2.5 软件的总体框架设计软件的总体框架设计15.3 单片机应用系统的仿真开发与调试单片机应用系统的仿真开发与调试2。

    2、3【内容概要内容概要】 本章介绍单片机应用系统的设计,本章介绍单片机应用系统的设计,内容主要包括:内容主要包括:应用系统应用系统的设计步骤和方法,应用系统的硬件设计以及应用程序的总体的设计步骤和方法,应用系统的硬件设计以及应用程序的总体框架设计。此外,还介绍了目前流行的单片机应用系统的仿真框架设计。此外,还介绍了目前流行的单片机应用系统的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。发调试。415.1 单片机应用系统的设计步骤单片机应用系统的设计步骤 单片机应用系统的设计工作,首先要经过深入细致的需求分单片机应用系统的设。

    3、计工作,首先要经过深入细致的需求分析,周密而科学的方案论证才能使系统设计工作顺利完成。一析,周密而科学的方案论证才能使系统设计工作顺利完成。一个单片机应用系统设计,一般可分为个单片机应用系统设计,一般可分为4个阶段。个阶段。(1)明确任务和需求分析以及拟定设计方案阶段)明确任务和需求分析以及拟定设计方案阶段 明确系统所要完成的任务十分重要,它是设计工作的基础,明确系统所要完成的任务十分重要,它是设计工作的基础,设计方案正确性的保证。设计方案正确性的保证。 需求分析的内容需求分析的内容主要包括:被测控参数的形式(电量、非电主要包括: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。

    4、范围、性能指标、系量、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。统功能、工作环境、显示、报警、打印要求等。5 拟定设计方案是根据任务的需求分析,先确定大致方向和拟定设计方案是根据任务的需求分析,先确定大致方向和准备采用的手段。注意,在进行设计方案确定的时候,简单准备采用的手段。注意,在进行设计方案确定的时候,简单的方法往往可以解决大问题,切忌的方法往往可以解决大问题,切忌“将简单的问题复杂化将简单的问题复杂化”(2)硬件和软件设计阶段)硬件和软件设计阶段 根据拟定的设计方案,设计出相应的系统硬件电路。硬件根据拟定的设计方案,设计出相应的系统硬件。

    5、电路。硬件设计的前提是必须能够完成系统的要求和保证可靠性。在硬设计的前提是必须能够完成系统的要求和保证可靠性。在硬件设计时,如果能够将硬件电路设计与软件设计结合起来考件设计时,如果能够将硬件电路设计与软件设计结合起来考虑效果会更好。因为当有些问题在硬件电路中无法完成时,虑效果会更好。因为当有些问题在硬件电路中无法完成时,可直接由软件来完成(如某些软件滤波、校准功能等);当可直接由软件来完成(如某些软件滤波、校准功能等);当软件编写程序很麻烦的时候,通过稍稍改动硬件电路(或尽软件编写程序很麻烦的时候,通过稍稍改动硬件电路(或尽可能不改动)可能会使软件变得十分简单。另外在一些要求可能不改动)可能会。

    6、使软件变得十分简单。另外在一些要求56系统实时性强、响应速度快的场合,则往往必须用硬件代替软系统实时性强、响应速度快的场合,则往往必须用硬件代替软件来完成某些功能。所以在硬件电路设计时,最好能够与软件件来完成某些功能。所以在硬件电路设计时,最好能够与软件的设计结合起来,统一考虑,合理地安排软、硬件的比例,使的设计结合起来,统一考虑,合理地安排软、硬件的比例,使系统具有最佳的性系统具有最佳的性/价比。当硬件电路设计完成后,就可进行硬价比。当硬件电路设计完成后,就可进行硬件电路板的绘制和焊接工作了。件电路板的绘制和焊接工作了。 接下来的工作就是软件设计。正确的编程方法就是根据需求接下来的工作就是软。

    7、件设计。正确的编程方法就是根据需求分析,先绘制出软件的流程图,该环节十分重要。流程图的绘分析,先绘制出软件的流程图,该环节十分重要。流程图的绘制往往不能一次成功,通常需要进行多次的修改。流程图的绘制往往不能一次成功,通常需要进行多次的修改。流程图的绘制可按照由简到繁的方式再逐步细化,先绘制系统大体上需要制可按照由简到繁的方式再逐步细化,先绘制系统大体上需要执行的程序模块,然后将这些模块按照要求组合在一起,在大执行的程序模块,然后将这些模块按照要求组合在一起,在大方向没有问题后,再将每个模块进行细化,最后形成软件流程方向没有问题后,再将每个模块进行细化,最后形成软件流程67图,这样程序的编写速度。

    8、就会很快,同时程序流程图还会为图,这样程序的编写速度就会很快,同时程序流程图还会为后面的调试工作带来很多方便,如程序调试中某个模块不正后面的调试工作带来很多方便,如程序调试中某个模块不正常,就可以通过流程图来查找问题的原因。软件编写者一定常,就可以通过流程图来查找问题的原因。软件编写者一定要克服不绘制流程图直接在计算机上编写程序的习惯。要克服不绘制流程图直接在计算机上编写程序的习惯。 设计者也可以先使用虚拟仿真开发工具设计者也可以先使用虚拟仿真开发工具Proteus来进行单来进行单片机系统的仿真设计。使用片机系统的仿真设计。使用Proteus完成的单片机系统设计与完成的单片机系统设计与用户样机。

    9、在硬件上无任何联系,这是一种完全用软件手段来用户样机在硬件上无任何联系,这是一种完全用软件手段来对单片机硬件电路和软件来进行设计、开发与仿真调试的开对单片机硬件电路和软件来进行设计、开发与仿真调试的开发工具。如果一个单片机的软硬件系统,先使用软件虚拟仿发工具。如果一个单片机的软硬件系统,先使用软件虚拟仿真工具进行系统设计并仿真调试通过,虽然还不能完全说真工具进行系统设计并仿真调试通过,虽然还不能完全说78明实际系统就完全通过,但至少在逻辑上是行得通的。系统虚明实际系统就完全通过,但至少在逻辑上是行得通的。系统虚拟仿真通过后,再进行实际的软硬件设计与实现,可大大减少拟仿真通过后,再进行实际的软硬。

    10、件设计与实现,可大大减少设计上所走的弯路,软件编写调试可与硬件设计同步进行,可设计上所走的弯路,软件编写调试可与硬件设计同步进行,可大大提高设计效率,这也是目前世界上广泛流行的一种开发设大大提高设计效率,这也是目前世界上广泛流行的一种开发设计方法。计方法。(3)硬件与软件联合调试阶段)硬件与软件联合调试阶段 上述的软硬件系统虚拟设计仿真调试通过后,再使用硬件上述的软硬件系统虚拟设计仿真调试通过后,再使用硬件仿真开发工具(在线仿真器)与用户样机来进行实际调试,具仿真开发工具(在线仿真器)与用户样机来进行实际调试,具体的调试方法和过程,将在本章的后面进行介绍。体的调试方法和过程,将在本章的后面进行。

    11、介绍。所有的软件和硬件电路全部调试通过,并不意味着单片机系统所有的软件和硬件电路全部调试通过,并不意味着单片机系统的设计成功,还需要通过实际运行来调整系统的运行状的设计成功,还需要通过实际运行来调整系统的运行状89态,例如系统中的态,例如系统中的A/D转换结果是否正确,如果不正确,是否转换结果是否正确,如果不正确,是否要调零和调整基准电压等。要调零和调整基准电压等。(4)资料与文件整理编制阶段)资料与文件整理编制阶段 当系统全部调试通过后,就进入资料与文件整理编制阶段。当系统全部调试通过后,就进入资料与文件整理编制阶段。资料与文件包括:任务描述、设计的指导思想及设计方案论证、资料与文件包括:任。

    12、务描述、设计的指导思想及设计方案论证、性能测定及现场试用报告与说明、使用指南、软件资料(流程性能测定及现场试用报告与说明、使用指南、软件资料(流程图、子程序使用说明、地址分配、程序清单)、硬件资料(电图、子程序使用说明、地址分配、程序清单)、硬件资料(电原理图、元件布置图及接线图、接插件引脚图、线路板图、注原理图、元件布置图及接线图、接插件引脚图、线路板图、注意事项)。文件不仅是设计工作的结果,而且是以后使用、维意事项)。文件不仅是设计工作的结果,而且是以后使用、维修以及进一步再设计的依据。因此,一定要精心编写,描述清修以及进一步再设计的依据。因此,一定要精心编写,描述清楚,使数据及资料齐全。。

    13、楚,使数据及资料齐全。 91015.2 单片机应用系统设计单片机应用系统设计 本节介绍如何进行单片机应用系统的设计。主要从硬件设本节介绍如何进行单片机应用系统的设计。主要从硬件设计和软件设计两个方面考虑。计和软件设计两个方面考虑。 15.2.1 硬件设计应考虑的问题硬件设计应考虑的问题 在硬件设计时,应重点首先考虑以下几个问题。在硬件设计时,应重点首先考虑以下几个问题。1尽可能采用高集成度功能强的芯片尽可能采用高集成度功能强的芯片(1)单片机的选型)单片机的选型。随着集成电路技术的飞速发展,单片。随着集成电路技术的飞速发展,单片机的集成度越来越高,许多外围部件都已集成在芯片内,有机的集成度越来。

    14、越高,许多外围部件都已集成在芯片内,有许多单片机本身就是一个系统,这样可以省去许多外围部件许多单片机本身就是一个系统,这样可以省去许多外围部件的扩展工作,使设计工作大大简化。在第的扩展工作,使设计工作大大简化。在第1章中,已经介绍章中,已经介绍1011了目前较为流行的各种单片机机型,用户可根据任务的需求,了目前较为流行的各种单片机机型,用户可根据任务的需求,选择合适的机型。例如,目前市场上较为流行的美国选择合适的机型。例如,目前市场上较为流行的美国 Cygnal公司的公司的C8051F020 8位单片机,片内集成有位单片机,片内集成有8通道通道A/D、两路、两路D/A、两路电压比较器,内置温度。

    15、传感器、定时、两路电压比较器,内置温度传感器、定时器、可编程数字交叉开关和器、可编程数字交叉开关和64个通用个通用I/O口、电源监测、看口、电源监测、看门狗、多种类型的串行总线(两个门狗、多种类型的串行总线(两个UART、SPI)等。使用)等。使用1片片C8051F020 8位单片机,就构成了一个应用系统。再如,位单片机,就构成了一个应用系统。再如,如果系统需要较大的如果系统需要较大的I/O驱动能力和较强的抗干扰能力,可驱动能力和较强的抗干扰能力,可考虑选用考虑选用PIC单片机或单片机或AVR单片机。单片机。(2)优先选用片内带有较大容量)优先选用片内带有较大容量Flash存储器的产品存储器的。

    16、产品。例如,。例如,使用使用ATMEL公司的公司的AT89S52/AT89S53/ AT89S54/1112 AT89S55系列产品,系列产品,PHILIPS公司的公司的89C58(内有(内有32KB的的Flash存储器)等,可省去扩展片外程序存储器的工作,减少存储器)等,可省去扩展片外程序存储器的工作,减少芯片数量,缩小系统的体积。芯片数量,缩小系统的体积。(3)RAM容量的考虑容量的考虑。大多数单片机片内的。大多数单片机片内的RAM单元有限,单元有限,当需增强软件数据处理功能时,往往觉得不足,这时可选用片当需增强软件数据处理功能时,往往觉得不足,这时可选用片内具有较大内具有较大RAM容量的单片机,例如容量的单片机,例如PIC18F452。(4)对)对I/O端口留有余地端口留有余地。在用户样机研制出来进行现场试用。在用户样机研制出来进行现场试用时,往往会发现一些被忽视的问题,而这些问题是不能单靠软时,往往会发现一些被忽视的问题,而这些问题是不能单靠软件措施来解决的。如有些新的信号需要采集,就必须增加输入件措施来解决的。如有些新的信号需要采集,就必须增加输入检测端;有些物理量需要控制,。

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