轻轻巧巧第9章

方法2：软件模拟开发系统 基于Proteus（Keil）仿真软件的设计与开发工具
第9章单片机应用系统的设计与开发
9.1单片机系统的设计开发过程 9.2单片机系统的可靠性技术 9.3单片机系统设计开发应用举例 9.4单片机串行扩展单元介绍
第9章单片机应用系统的设计与开发
智能仪器是一种依靠嵌入式计算机技术发展的新型电子测控 单元，其基本功能是根据传感器的实时信号和仪器设定的目 标参数进行测量与控制。
第9章单片机应用系统的设计与开发
一个完整的单片机应用系统由单片机最小应用系统、前向 通道、后向通道、人机交互通道与计算机相互通道组成。
第9章单片机应用系统的设计与开发
单片机最小系统 最小应用系统——具有最简单配置的单片机系统
P2.7 P2.0 CE A15
～ ～
～
A8 A7
803 1
地址 锁存器 P0.7 P0.0 PSEN
S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
U4 C1
3 Q0 30pF
RP1 C2
30pF
1
C1/->
VCC
&
1D 4 5 6 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 VCC
X1
19 CRYSTAL
U1
XTAL1 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P30 P31 P32 2 P20 PNP P21 P36 P22 P23 P37 2 3 4 5 6 7 8 9 19 1
第9章单片机应用系统的设计与开发
本例的总体设计目标： 实现1路电压信号实时测量/显示/报警输出功能。 输入信号电压：0～5VDC AD转换分辨率：8bit 显示信息：1位参数字符+3位十进制采样值。 控制参数：下限报警值（L）和上限报警值（H）。 基本功能：当采样值大于H时，高位报警； 当采样值小于L时，低位报警；
C2
30pF
VCC
S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
VCC
1
&
1D
X1
19 CRYSTAL VCC
U1
XTAL1 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P30 P31 P32 2 P20 PNP 2 3 4 5 6 7 8 9 19 1
第9章 单片机应用系统的设计与开发
9.1单片机系统的设计开发过程
9.2单片机系统的可靠性技术
9.3单片机系统设计开发应用举例 9.4单片机串行扩展单元介绍
第9章单片机应用系统的设计与开发
9.1单片机系统的设计开发过程
9.1.1单片机典型应用系统
9.1.2 单片机应用系统开发过程 9.2单片机系统的可靠性技术 9.3单片机系统设计开发应用举例 9.4单片机串行扩展单元介绍
外部 程序 存储器
0K～64K
～
A0 D7
～
D0 OE
EA
8031最小应用系统（外扩ROM）
第9章单片机应用系统的设计与开发
XT AL 1
P0 P1 P2 P3
8 8 8 8
XT AL 2
+5 V
805 1 875 1
+5 V EA
8051和8751最小应用系统
第9章单片机应用系统的设计与开发
前向通道 是单片机实现外部信息的输入的通道，主要是数据采集单 元、信号调理单元等
第9章单片机应用系统的设计与开发
后向通道 是单片机实现外部信息的输出通道，主要有DA转换电路、 输出驱动电路等。
第9章单片机应用系统的设计与开发
人机对话通道 为对应用系统进行干预或了解系统运行状态所设置的交互 通道。主要有键盘、显示器等接口电路。
第9章单片机应用系统的设计与开发
相互通道 是解决计算机系统之间信息交换目的而建立的数据传输通 道，主要为串行口方式。
2 3 4 5 6 7 8
P30
1 2
U2
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
18
XTAL2
A B C D 74LS164
10 11 12 13
第9章单片机应用系统的设计与开发实际运行效果第9章单片机应用系统的设计与开发第9章单片机应用系统的设计与开发91单片机系统的设计开发过程92单片机系统的可靠性技术93单片机系统设计开发应用举例94单片机串行扩展单元介绍941串行ad转换芯片max124x及应用942串行da转换芯片ltc145x及应用943串行eprom存储器at24cxx及应用944字符型液晶显示模块lm1602及应用945串行日历时钟芯片ds1302及应用串行扩展单元具有体积小占用单片机引脚少性能和功能全面等特点是外围接口器件的发展方向
Q4
采用逐次比较方式的芯片ADC0809， 其并行数据输出端直接连接于P2口， 四个控制端CLOCK、START、EOC 和OE分别接于P2.4～P2.7。
U4
8 C1/->
RP1 C2
30pF VCC
C1
1
&
1D
X1
U1
19 XTAL1 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P30 P31 P32 2 P20 PNP P21 P36 P22 P23 P37 2 3 4 5 6 7 8 9 19 1
当采样值介于L和H之间时，无报警。
第9章单片机应用系统的设计与开发
参数设置与按键控制功能： 0#键——进入或退出参数设置状态键。可先后调出H和L两个 参数当前值；当一轮循环完成后可退出参数设置状态；
1#键——参数设置确认键。可保存当前参数值，并转入等待下 一参数确认状态；当两个参数都轮回后可退出参数设置状态；
智能仪器的一种典型形式
第9章单片机应用系统的设计与开发
智能仪器结构： 仪器面板(机箱)+线路板+接线端子。
第9章单片机应用系统的设计与开发
仪器面板：4～6位数码管显示器、3～5只薄膜按键和若 干只LED状态指示灯组成。
智能仪器通常都不采用 0 ～ 9 数字按键方案，而是通过 【增大】和【减小】两只功能键，与【设置 / 切换】和 【确认】等键配合，实现对智能仪器内置参数的设定与 输出控制功能。
2 3 4 5 6 7 8
P30
1 2
3
Q0
30pF
S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
U2
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 CE AB/BA 74LS245 VCC
4 5 6
Q1
Q2
CRYSTAL
18
Q3
XTAL2
VCC
A B
10 11 12 13
Q4
C3
9
Q5 Q6 Q7 10uF R7 10k 29 30 31
第9章单片机应用系统的设计与开发
9.1单片机系统的设计开发过程 9.1 单片机典型应用系统 9.2 单片机应用系统开发过程 9.2单片机系统的可靠性技术 9.3单片机系统设计开发应用举例 9.4单片机串行扩展单元介绍
第9章单片机应用系统的设计与开发
对于一个实际的课题和项目，从任务的提出到系统的选 型、确定、研制直至投入运行要经过一系列的过程。
第9章单片机应用系统的设计与开发
第9章单片机应用系统的设计与开发
第9章单片机应用系统的设计与开发
单片机本身无开发能力，必须借助开发工具开发应用软件。 方法1：通用型单片机开发系统
独立型仿真结构，配备有EPROM读出/写入器、仿真插头 和其它外设，通过USB接口与计算机相连。
第9章单片机应用系统的设计与开发
2 3 4 5 6 7 8
P30
1 2
3
Q0
U2
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 CE AB/BA 74LS245 VCC B0 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 18 17 16 15 14 13 12 11 S0 S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7
4 5 6
Q1
Q2
18
1
Q6
2
Q5
P36 P37
PN
D1 D2
R8
100
P25 VCC
OE
9
P27
R9
100
3
第9章单片机应用系统的设计与开发
串口键盘 四只按键通过串行输 入并行输出移位寄存 器74LS164与单片机 接口。
P32
K1 K2 K3 K4
9 8 R SRG8
Q7
P32
Q6
P32
Q5
P32 VCC P31
Q4
第9章单片机应用系统的设计与开发
硬件设计部分 动态显示器
四联共阴极数码管，段码 通过锁存器74LS245驱动 后接于P0口，位码则由4 只PNP三极管驱动后接于 P2.0～P2.3口。
P32
K1 K2
Q7
P32
Q6
P32
K3
Q5
P32
K4
Q4
VCC P31
9
R
SRG8
U4
RP1 C1
30pF
8
C1/->
2#和3#键——增、减键，可对当前参数值加减10计算，并更 新显示；若结果值超出0-255范围后可自动循环处理。 要求：只有压下并随后抬起某键时才能认定为按键过程有效 （防止连击）；只有在参数设置状态下才对1-3#键的动作有响 应；在按键未抬起或在参数设置状态未退出期间不能影响对数 据采集和控制过程——并行结构。
1
1
1
Q6
2
Q52 PNP源自Q72 PNPQ8
P36 P37
PNP
3
3
3
D1 D2
R8
100
P21 P36 P22 P23 P37
P25 VCC
OE
9
P27
R9
100
3
1
第9章单片机应用系统的设计与开发
P32
K1 K2 K3 K4
9 R SRG8
Q7
P32
Q6
AD转换器
P32
Q5
P32 VCC P31
RST
C D 74LS164
PSEN ALE EA
U3(IN0) 26 27 28 1 2 3 4 5 25 24 23 22 12 16
U3
IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 ADD A ADD B ADD C ALE VREF(+) VREF(-) ADC0809 CLOCK START EOC OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 10 6 7 21 20 19 18 8 15 14 17 P24 P25 P26 P17 P16 P15 P14 P13 P12 P11 P10 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 VCC 1 2 3 4 5 6 7 8 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 80C51
Q3
XTAL2
A B C D 74LS164
10 11 12 13
Q4 Q5 Q6 Q7
C3
9 10uF R7 10k 29 30 31 RST
10K
PSEN ALE EA
U3(IN0) 26 27 28 1 2 3 4 5 25 24 23 22 12 16
U3
IN0 IN1 IN2 IN3 IN4 IN5 IN6 IN7 ADD A ADD B ADD C ALE VREF(+) VREF(-) ADC0809 CLOCK START EOC OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 OUT5 OUT6 OUT7 OUT8 10 6 7 21 20 19 18 8 15 14 17 P24 P25 P26 P17 P16 P15 P14 P13 P12 P11 P10 P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 VCC 1 2 3 4 5 6 7 8 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 80C51