单片机控制系统的设计与调试方法
基于STM32单片机的温度控制系统设计
基于STM32单片机的温度控制系统设计一、本文概述本文旨在探讨基于STM32单片机的温度控制系统的设计。
我们将从系统需求分析、硬件设计、软件编程以及系统测试等多个方面进行全面而详细的介绍。
STM32单片机作为一款高性能、低功耗的微控制器，广泛应用于各类嵌入式系统中。
通过STM32单片机实现温度控制，不仅可以精确控制目标温度，而且能够实现系统的智能化和自动化。
本文将介绍如何通过STM32单片机，结合传感器、执行器等硬件设备，构建一套高效、稳定的温度控制系统，以满足不同应用场景的需求。
在本文中，我们将首先分析温度控制系统的基本需求，包括温度范围、精度、稳定性等关键指标。
随后，我们将详细介绍系统的硬件设计，包括STM32单片机的选型、传感器和执行器的选择、电路设计等。
在软件编程方面，我们将介绍如何使用STM32的开发环境进行程序编写，包括温度数据的采集、处理、显示以及控制策略的实现等。
我们将对系统进行测试，以验证其性能和稳定性。
通过本文的阐述，读者可以深入了解基于STM32单片机的温度控制系统的设计过程，掌握相关硬件和软件技术，为实际应用提供有力支持。
本文也为从事嵌入式系统设计和开发的工程师提供了一定的参考和借鉴。
二、系统总体设计基于STM32单片机的温度控制系统设计，主要围绕实现精确的温度监测与控制展开。
系统的总体设计目标是构建一个稳定、可靠且高效的环境温度控制平台，能够实时采集环境温度，并根据预设的温度阈值进行智能调节，以实现对环境温度的精确控制。
在系统总体设计中，我们采用了模块化设计的思想，将整个系统划分为多个功能模块，包括温度采集模块、控制算法模块、执行机构模块以及人机交互模块等。
这样的设计方式不仅提高了系统的可维护性和可扩展性，同时也便于后续的调试与优化。
温度采集模块是系统的感知层，负责实时采集环境温度数据。
我们选用高精度温度传感器作为采集元件，将其与STM32单片机相连，通过ADC（模数转换器）将模拟信号转换为数字信号，供后续处理使用。
基于单片机的室内温度控制系统设计与实现
基于单片机的室内温度控制系统设计与实现1. 本文概述随着科技的发展和人们生活水平的提高，室内环境的舒适度已成为现代生活中不可或缺的一部分。
作为室内环境的重要组成部分，室内温度的调控至关重要。
设计并实现一种高效、稳定且经济的室内温度控制系统成为了当前研究的热点。
本文旨在探讨基于单片机的室内温度控制系统的设计与实现，以满足现代家居和办公环境的温度控制需求。
本文将首先介绍室内温度控制系统的研究背景和意义，阐述其在实际应用中的重要性和必要性。
随后，将详细介绍基于单片机的室内温度控制系统的设计原理，包括硬件设计、软件编程和温度控制算法等方面。
硬件设计部分将重点介绍单片机的选型、传感器的选取、执行机构的搭配等关键环节软件编程部分将介绍系统的程序框架、主要功能模块以及温度数据的采集、处理和控制逻辑温度控制算法部分将探讨如何选择合适的控制算法以实现精准的温度调控。
在实现过程中，本文将注重理论与实践相结合，通过实际案例的分析和实验数据的验证，展示基于单片机的室内温度控制系统的实际应用效果。
同时，还将对系统的性能进行评估，包括稳定性、准确性、经济性等方面，以便为后续的改进和优化提供参考。
本文将对基于单片机的室内温度控制系统的设计与实现进行总结，分析其优缺点和适用范围，并对未来的研究方向进行展望。
本文旨在为读者提供一种简单、实用的室内温度控制系统设计方案，为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
2. 单片机概述单片机，也被称为微控制器或微电脑，是一种集成电路芯片，它采用超大规模集成电路技术，将具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种IO口和中断系统、定时器计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、AD转换器等电路）集成到一块硅片上，构成一个小而完善的微型计算机系统。
单片机以其体积小、功能齐全、成本低廉、可靠性高、控制灵活、易于扩展等优点，广泛应用于各种控制系统和智能仪器中。
单片机控制系统设计(二)2024
单片机控制系统设计（二）引言概述：本文档将介绍单片机控制系统设计的相关内容。
单片机作为一种集成电路，能够通过编程实现各种功能，广泛应用于许多领域。
在上一篇文章中，我们已经介绍了单片机控制系统设计的一些基础知识。
本文将进一步探讨以下五个大点，包括输入输出设备的设计、通信接口的设计、数据存储与处理的设计、系统调试与测试以及系统优化与扩展。
正文：1. 输入输出设备的设计：a. 确定所需的输入输出接口类型，如数字输入输出、模拟输入输出等。
b. 设计合理的按钮、开关和指示灯等输入输出设备，以满足系统需求。
c. 考虑电气特性，包括输入输出电平和电流等参数。
d. 选择合适的输入输出设备的连接方式，如并行连接、串行连接等。
2. 通信接口的设计：a. 确定需要的通信接口类型，如UART、SPI、I2C等。
b. 选择合适的通信协议和通信速率，以满足系统需求。
c. 设计适当的硬件电路和软件协议，以实现与外部设备的可靠通信。
d. 考虑通信接口的数据格式、错误检测和纠错机制等功能。
3. 数据存储与处理的设计：a. 确定需要的数据存储与处理方式，如RAM、ROM、Flash 等。
b. 设计合适的数据结构和算法，以满足系统对数据的处理需求。
c. 考虑数据的读写速度和容量等特性，选择合适的存储器芯片。
d. 针对系统的特定需求，设计相应的数据处理模块和算法。
4. 系统调试与测试：a. 设计合理的调试接口，以方便系统的调试和测试工作。
b. 编写调试程序和测试用例，对系统进行全面的测试。
c. 分析系统的调试结果，排查并解决可能存在的问题。
d. 完善系统的调试日志和文档，以备将来的维护和升级工作。
5. 系统优化与扩展：a. 分析系统性能和资源利用情况，发现可能的优化点。
b. 对系统的关键部分进行优化，以提高系统的性能和响应速度。
c. 考虑系统的可拓展性，设计合适的接口和模块，以方便将来的功能扩展。
d. 实施系统优化和扩展计划，持续改进系统的性能和功能。
单片机课件以MCU为核心的嵌入式系统的设计与调试
C语言在MCU开发中的应用
C语言在MCU开发中具有广泛的 应用，其丰富的库函数和结构化 编程方式使得开发过程更加高效。
C语言可以通过标准库和第三方 库来实现各种硬件操作和控制， 例如GPIO操作、定时器控制、
串口通信等。
C语言还可以用于编写中断服务 程序、实现实时操作系统等复杂
应用。
MCU开发工具的使用与选择
硬件设计
根据需求分析结果，设计嵌入式系 统的硬件结构，包括微控制器 （MCU）、存储器、接口电路等。
软件设计
根据硬件结构和需求分析，设计 嵌入式系统的软件程序，包括操 作系统、驱动程序和应用软件。
系统集成与测试
将硬件和软件集成在一起，进 行系统测试和调试，确保系统
功能和性能符合要求。
嵌入式系统硬件设计
MCU开发工具包括IDE（集成开 发环境）、编译器、调试器等。
常用的MCU开发工具有Keil、 IAR、Eclipse等，这些工具支 持多种MCU芯片和操作系统。
选择MCU开发工具时需要考虑 工具的易用性、功能、稳定性 以及支持的芯片种类等因素。
使用MCU开发工具可以大大提 高开发效率，减少错误，方便 调试和测试。
嵌入式系统将广泛应用于工业自动化 设备中，提高生产效率和产品质量。
嵌入式系统将应用于汽车电子控制系 统和智能驾驶辅助系统中，提高汽车 的安全性和舒适性。
智能家居
工业自动化
医疗电子
汽车电子
嵌入式系统将应用于各种智能家居设 备中，实现设备的互联互通和智能化 控制。
嵌入式系统将应用于各种医疗电子设 备中，如智能医疗诊断仪器、远程监 控设备等。
单片机课件：以MCU为核心的嵌 入式系统的设计与调试
contents
基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现共3篇
基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现共3篇基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现1基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现随着人们对生活质量的需求越来越高，温度控制变得愈发重要。
在家庭、医院、实验室、生产车间等场合，温度控制都是必不可少的。
本文将介绍一种基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现。
设计思路本文所设计的温度智能控制系统主要由单片机、温度传感器、继电器和液晶屏幕等部件组成。
其中，温度传感器负责采集温度数据，单片机负责处理温度数据，并实现温度智能控制功能。
继电器用于控制加热设备的开关，液晶屏幕用于显示当前温度和系统状态等信息。
在实现温度智能控制功能时，本设计采用了PID控制算法。
PID控制算法是一种经典的控制算法，它基于目标值和当前值之间的误差来调节控制量，从而实现对温度的精确控制。
具体来说，PID控制器包含三个部分：比例控制器（P）用于对误差进行比例调节，积分控制器（I）用于消除误差的积累，微分控制器（D）用于抑制误差的未来变化趋势。
这三个控制器的输出信号加权叠加后，作为继电器的控制信号，实现对加热设备的控制。
系统实现系统硬件设计在本设计中，我们选择了常见的AT89S52单片机作为核心控制器。
该单片机运行速度快、稳定性好，易于编程，并具有较强的扩展性。
为了方便用户调节温度参数和查看当前温度，我们还选用了4 * 20的液晶屏。
温度传感器采用LM35型温度传感器，具有高精度、线性输出特性，非常适用于本设计。
系统电路图如下所示：系统软件设计在单片机的程序设计中，我们主要涉及到以下几个部分：1. 温度采集模块为了实现温度智能控制功能，我们首先需要获取当前的温度数据。
在本设计中，我们使用了AT89S52单片机的A/D转换功能，通过读取温度传感器输出的模拟电压值，实现对温度的采集。
采集到的温度数据存储在单片机的内部存储器中，以供后续处理使用。
2. PID控制模块PID控制模块是本设计的核心模块，它实现了对温度的精确控制。
《2024年基于51单片机的温度控制系统设计与实现》范文
《基于51单片机的温度控制系统设计与实现》篇一一、引言在现代工业控制领域，温度控制系统的设计与实现至关重要。
为了满足不同场景下对温度精确控制的需求，本文提出了一种基于51单片机的温度控制系统设计与实现方案。
该系统通过51单片机作为核心控制器，结合温度传感器与执行机构，实现了对环境温度的实时监测与精确控制。
二、系统设计1. 硬件设计本系统以51单片机为核心控制器，其具备成本低、开发简单、性能稳定等优点。
硬件部分主要包括51单片机、温度传感器、执行机构（如加热器、制冷器等）、电源模块等。
其中，温度传感器负责实时监测环境温度，将温度信号转换为电信号；执行机构根据控制器的指令进行工作，以实现对环境温度的调节；电源模块为整个系统提供稳定的供电。
2. 软件设计软件部分主要包括单片机程序与上位机监控软件。
单片机程序负责实时采集温度传感器的数据，根据设定的温度阈值，输出控制信号给执行机构，以实现对环境温度的精确控制。
上位机监控软件则负责与单片机进行通信，实时显示环境温度及控制状态，方便用户进行监控与操作。
三、系统实现1. 硬件连接将温度传感器、执行机构等硬件设备与51单片机进行连接。
具体连接方式根据硬件设备的接口类型而定，一般采用串口、并口或GPIO口进行连接。
连接完成后，需进行硬件设备的调试与测试，确保各部分正常工作。
2. 软件编程编写51单片机的程序，实现温度的实时采集、数据处理、控制输出等功能。
程序采用C语言编写，易于阅读与维护。
同时，需编写上位机监控软件，实现与单片机的通信、数据展示、控制指令发送等功能。
3. 系统调试在完成硬件连接与软件编程后，需对整个系统进行调试。
首先，对单片机程序进行调试，确保其能够正确采集温度数据、输出控制信号。
其次，对上位机监控软件进行调试，确保其能够与单片机正常通信、实时显示环境温度及控制状态。
最后，对整个系统进行联调，测试其在实际应用中的性能表现。
四、实验结果与分析通过实验测试，本系统能够实现对环境温度的实时监测与精确控制。
单片机控制系统的设计与实现
单片机控制系统的设计与实现单片机在现代电子产品中应用日益广泛。
通过对某一控制系统的设计与实现，本文旨在介绍单片机控制系统的基本原理、流程、结构及其开发环境。
一、单片机控制系统基本原理单片机控制系统是指通过单片机对某一设备或系统进行控制和管理的系统。
其基本原理是：将外部传感器或信号通过单片机的输入端口获取，并进行加工处理和逻辑运算。
然后根据控制程序的指令，通过单片机的输出端口输出控制信号，给被控制的设备或系统达到控制目的。
二、单片机控制系统流程单片机控制系统的具体流程如下：1.设计控制程序：控制程序通常由C语言编写，根据控制要求设计程序的基本架构和逻辑。
2.硬件设计：包括外部接口电路的设计及连接方式、输入信号的滤波和处理电路以及输出信号的放大和保护电路等。
3.编译烧录：将编写好的C语言程序编译成单片机自己的机器语言，并烧录到单片机的存储器中。
4.系统调试：包括单片机的上电复位、外设初始化和相关寄存器设置，调试控制程序中的代码和参数，检查控制效果和系统稳定性，以及修正问题和改进控制系统的功能。
三、单片机控制系统结构单片机控制系统的结构一般包括以下三个部分：1.外设部分：包括外部传感器或信号的采集部分、显示设备的输出部分等。
2.单片机微控制器：通常采用8051、PIC、AVR等微控制器。
它是整个控制系统的核心，用于执行控制程序，完成信号输出和输入等任务。
3.电源和供电模块：为整个单片机控制系统提供电源和电压稳定模块。
四、单片机控制系统开发环境单片机控制系统的开发环境一般包括以下几个方面：1.开发工具：包括集成开发环境（IDE）、编译器、调试器等。
2.仿真工具：可用于模拟单片机和外设，可提前进行系统调试和优化。
3.实验板设计：为单片机实现软硬件开发提供平台，实现系统的可靠性和稳定性。
4.资料和学习资源：这包括参考资料、电子书、教程、样例程序以及相关技术社区等。
五、总结单片机控制系统的设计和实现是一个复杂的过程，需要综合考虑软硬件平台、系统要求、环境因素和操作特点等因素。
第2节-单片机系统的仿真与调试
图2-2-7 AT89C51的编辑对话框
三、绘制导线
1.画导线三、绘制导线
Proteus的智能化可以在你想要画线的时候进行自动检 测。当鼠标的指针靠近一个对象的连接点时，鼠标的指针 就会出现一个“ ”符号，鼠标左键点击元器件的连接点， 移动鼠标到需要连接的连接点，鼠标再次变为绿色，单击 左键就出现了连接线。此时软件自动定出线路径。如图24-8所示。这就是Proteus的线路自动路径功能(简称WAR)， 如果你只是在两个连接点用鼠标左击，WAR将选择一个合适 的线径。WAR可通过使用工具栏里“WAR”命令按钮
本节主要以单片机最小系统电路为基础，对2.1节程 序设计进行仿真调试，使读者初步掌握Proteus应用过程。
2.2.1 Proteus ISIS的工作界面
Proteus是标准的Windows安装程序。 8.0以下版本在 计算机上安装完毕后会在开始菜单的程序中出现Proteus 7 Professional的程序组，完成授权认证之后，可以运行 ARES 7 Professional 或 者 ISIS 7 Professional ， 其 中 Proteus ISIS 7 Professional主要应用电子电路、单片 机的电路原理图设计和仿真。
图2-2-8连接导线
2.画总线
为了简化原理图，也可以用一条导线代表数条并行的 导线，这就是所谓的总线。当电路中多根数据线、地址线、 控制线并行时经常使用总线设计。点击工具箱的总线按 钮 ，即可在编辑窗口画总线。单击开始绘制，双击左 键结束本段绘制，右击取消继续绘制。当多条点击工具的 按钮，画总线分支线，它是用来连接总线和元器件管脚的。 画总线的时候为了和一般的导线区分，一般画斜线来表示 分支线，此时需要关闭自动布线功能，点击图标 。
单片机应用系统设计方法
单片机应用系统设计方法
单片机应用系统设 计过程一般包括需求 分析、可行性分析、 系统体系结构设计、 软/硬件设计、综合调 试等几个步骤。
1.2 可行性分析
可行性分析是从原理、技术、需求、资金、材料、环境、研发/生产条 件等方面分析论证产品开发研制的必要性及可行性，论证产品的经济效 益、社会效益和生态效益，决定产品的开发研制工作是否需要继续进行 下去
在单面板和双面板设计中，电源线和地线尽量粗些，以确保能通过大电流。
1.4 硬件设计
元器件选择原则
在硬件电路成本允许的情况下，尽可能选择集成度高、功能完备的芯片 对于需要大批量生产的产品，一定要选用通用性强、供货渠道充足的元器件 整个系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配 选择元器件时应遵从以下原则
选择可靠性高的专用器件。这是保护系统安全运行的有效手段。 对输入输出通道进行光电隔离，以防止干扰信号从I/O通道进入系统而导致系
统程序跑飞（死机）。 对于闲置的I/O口或输入引脚，不要悬空，可直接接地或接电源。
1.4 硬件设计
PCB设计原则
晶振必须尽可能靠近CPU晶振引脚，且晶振电路下方不能走线，最好在晶振电 路下方放置一个与地线相连的屏蔽层。
在双面印制板上，电源线和地线应安排在不同的面上，且平行走线，这样寄生 电容将起滤波作用。对于功耗较大的数字电路芯片，如CPU、驱动器等应采用 单点接地方式，即这类芯片电源、地线应单独走线，并直接接到印制板电源、 地线入口处。电源线和地线宽度尽可能大一些。模拟信号和数字信号不能共地， 即采用单点接地方式。
1.4 硬件设计
电源系统采用稳压、隔离、滤波、屏蔽和去耦措施。采用交流稳压器，以防止 电网欠压或过压；采用初次级双层屏蔽的隔离变压器，以提高系统抗共模干扰 的能力；采用低通滤波器，以除去电网中的高次谐波；滤波器要加屏蔽外壳， 以防止感应和辐射耦合；在电源的不同部分（如每个芯片的电源）配置去耦电 容，消除以各种途径进入电源中的高频干扰。
单片机控制系统的硬件设计与软件调试教程
单片机控制系统的硬件设计与软件调试教程单片机控制系统是现代电子技术中常见的一种嵌入式控制系统，其具有体积小、功耗低、成本低等优点，因而在各个领域得到广泛应用。
本文将介绍如何进行单片机控制系统的硬件设计与软件调试，帮助读者快速掌握相关知识，并实际应用于项目当中。
一、硬件设计1. 系统需求分析在进行硬件设计之前，首先需要明确单片机控制系统的需求。
这包括功能需求、性能需求、输入输出接口需求等。
根据需求分析的结果，确定采用的单片机型号、外围芯片以及必要的传感器、执行机构等。
2. 系统框图设计根据系统需求，绘制系统框图。
框图主要包括单片机、外围芯片、传感器、执行机构之间的连接关系，并标明各接口引脚。
3. 电源设计单片机控制系统的电源设计至关重要。
需要根据单片机和外围芯片的工作电压要求，选择合适的电源模块，并进行电源稳压电路的设计，以确保系统工作的稳定性。
4. 电路设计与布局根据系统框图，进行电路设计与布局。
需要注意的是，对于模拟信号和数字信号的处理需要有一定的隔离和滤波措施，以减少干扰。
此外，对于输入输出接口，需要进行保护设计，以防止过电压或过电流的损坏。
5. PCB设计完成电路设计后，可以进行PCB设计。
首先，在PCB软件中绘制原理图，然后进行元器件布局和走线。
在进行布局时，应考虑到信号传输的长度和走线的阻抗匹配；在进行走线时，应考虑到信号的干扰和电源的分布。
完成布局和走线后，进行电网设计和最后的校对。
6. PCB制板完成PCB设计后，可以将设计好的原理图和布局文件发送给PCB厂家进行制板。
制板完成后，检查排线是否正确，无误后进行焊接。
二、软件调试1. 开发环境搭建首先需要搭建开发环境。
根据单片机型号，选择合适的开发环境，如Keil、IAR等，并将其安装到计算机上。
接下来，将单片机与计算机连接，并进行相应的驱动安装。
2. 系统初始化在软件调试过程中，首先需要进行系统的初始化。
这包括设置时钟源、配置IO口、初始化外设等。
基于单片机的电梯控制系统设计
基于单片机的电梯控制系统设计随着现代社会的快速发展，电梯已成为人们日常生活中不可或缺的运输工具。
为了提高电梯的运行效率，保证其安全可靠性，设计一种基于单片机的电梯控制系统。
该系统以单片机为核心，结合传感器、按键、显示等模块，实现对电梯的运行状态、楼层信号、呼梯信号的实时监控与显示。
一、系统硬件设计1、单片机选择本设计选用AT89S52单片机作为主控芯片，该芯片具有低功耗、高性能的特点，内部集成了丰富的外围设备，方便开发与调试。
2、输入模块设计输入模块主要包括楼层传感器和呼梯按钮。
楼层传感器采用光电式传感器，安装在各楼层，用于检测电梯的运行状态和位置；呼梯按钮安装在电梯轿厢内，用于收集用户的呼梯信号。
3、输出模块设计输出模块主要包括显示模块和驱动模块。
显示模块采用LED数码管，用于实时显示电梯的运行状态、楼层位置等信息；驱动模块包括继电器和指示灯，用于控制电梯的运行和指示状态。
4、通信模块设计通信模块采用RS485总线，实现单片机与上位机之间的数据传输与通信。
二、系统软件设计1、主程序流程图主程序主要实现电梯控制系统的初始化、数据采集、处理与输出等功能。
主程序流程图如图1所示。
图1主程序流程图2、中断处理程序中断处理程序主要包括外部中断0和定时器0的中断处理。
外部中断0用于处理楼层传感器的信号，定时器0用于计时和速度控制。
三、系统调试与性能分析1、硬件调试首先对电路板进行常规检查，包括元器件的焊接、电源的稳定性等；然后分别调试输入、输出、通信等模块，确保各部分功能正常。
2、软件调试在硬件调试的基础上，对软件进行调试。
通过编写调试程序，检查各模块的功能是否正常；利用串口调试工具，对通信模块进行调试。
3、性能分析经过调试后的电梯控制系统，其性能稳定、运行可靠。
该系统能够实现对电梯运行状态、楼层信号、呼梯信号的实时监控与显示，并且具有速度快、安全可靠等特点。
该系统还具有成本低、易于维护等优点，适用于各种场合的电梯控制。
《单片机技术应用》课程标准
《单片机技术应用》课程标准课程名称：单片机技术应用适用专业：电气技术应用专业一、课程性质《单片机技术应用》前叙课程是：电工电子综合课程、机床电气控制、电机与变压器，单片机技术应用课程是将综合应用上述课程的知识，让学生掌握单片机小型控制系统的设计、调试、维护方法，为后继《机电一体化设备》课程和顶岗实习做准备。
二、课程设计思路大部分的单片机控制设备属于机电一体系统，单片机岗位群的典型工作是从事单片机应用系统进行设计、制作和维护的。
具体工作包括：1.根据产品开发需要设计单机片系统，包括总体设计方案、硬件电路设计、软件程序开发；2.撰写相关的技术文档，包括进行材料表的整理和归档，作业文件的编写。
3.参与产品的可靠性测试、转产和生产的支持。
岗位要求从业者熟悉单片机的相关知识，可以熟练运用单片机做应用开发；具有能熟练应用单片机开发软件的能力；了解相关硬件调测仪器的使用方法和测试仪器：万用表、数字示波器、逻辑分析仪等；根据岗位对从业者的知识技能、工作的情感态度要求，单片机课程教学应当围绕岗位的要求、岗位的组成环节来提出教学的能力目标和知识系统的构建方式。
《单片机技术应用》是机电技术应用三年制中职专业设置的必修课程之一，是一门集合了电力电子知识、传感器知识和自动控制知识于一体的课程。
课程从工作过程分析出发,根据企业机电岗位岗位，职业能力需求，使课程的目标、内容、设计和评价贴近真实的工作岗位的需求，培养学生胜任实际工作岗位的能力。
工作项目是课程实施的载体，《单片机技术应用》课程的工作项目的内容选取应当具备以下特点：选用典型的单片机控制系统作为开展教学活动的载体；工作项目中应当使用岗位常用的编译软件；工作项目应当尽量使用单片机控制系统常用的器件，例如：主流单片机芯片、各种传感器、电机；工作项目中应当包含典型单片机技术应用的安装、调试、维护和维修各个完整的工作过程。
《单片机技术应用》本课程开设一学期，教学课时数为80学时，4学分。
单片机应用系统的调试方法
第43卷 第5期 2016年5月天 津 科 技TIANJIN SCIENCE & TECHNOLOGYV ol.43 No.5May 2016收稿日期：2016-04-01应用技术单片机应用系统的调试方法温艳艳(天津现代职业技术学院 天津300350)摘 要：单片机应用系统的调试是单片机研发和应用中必不可少的重要环节。
主要介绍了单片机应用系统的调试方法。
首先调试单片机应用系统的硬件组成部分，对硬件部分进行逐一组装及调试。
其次，进行单片机应用系统的软件调试。
最后，对单片机应用系统进行统一调试。
在不同工作环境下，系统调试又分为模拟调试和现场调试。
不同的调试目的和作用也因所处不同阶段有所差异。
单片机应用系统的调试目的是排查出系统软硬件设计中存在的问题，从而达到控制要求。
关键词：单片机 硬件调试方法 软件调试方法中图分类号：TP36 文献标志码：A 文章编号：1006-8945(2016)05-0063-02On Debugging Method of MCU Application SystemWEN Yanyan(Tianjin Modern V ocational Technology College ，Tianjin 300350，China )Abstract ：The debugging of single chip microcomputer (MCU )application system plays an indispensable role in the devel-opment and application of MCUs ．This paper mainly introduces debugging method of MCU application system ．First debug hardware of MCU application system ，and then debug and assemble the hardware part one by one ．Secondly ，proceed with the software debugging stage ．Finally ，carry out the unified debugging of the system ．Under different working conditions ，system debugging is divided into simulation debugging and commissioning ．There are differences between debugging pur-poses a nd functions due to the differences in different periods ．The debugging purpose of MCU a pplica tion system is to screen out problems existing in the system hardware design and software design ，so as to achieve control requirements. Key words ：MCU ；hardware debugging method ；software debugging method单片机应用系统的调试是单片机研发和应用中必不可少的重要环节。
单片机控制系统的设计与调试方法
的应 用 是越 来 越普 遍 了 。单 片机 控 制 系统 是 以单 片 机
（Ｐ Ｃ Ｕ）为 核心 部件 ， 展 一些 外 部 接 口和 设 备 ， 成 扩 组 单 片机 工业 控制 机 ，主要 用 于工 业过 程 控制 。要进 行 单 片 机 系统 设 计 首先 必 须 具 有 一 定 的硬 件 基 础 知 识 ； 其次 ，需要 具有 一 定 的软 件设 计 能 力 ，能够 根 据 系统
系 统 软件设 计 ，包 括 管理 、监 控程 序 以及 应用 程 序 的
设计 ，应用 系统 设 计包 含有 硬件 设 计与 软 件设 计 两 部 分 ［ ；系统 的 调试 与试 验 。 ２ １ 单片 机 控制 系统 总体 方 案 的设 计 确定 单 片机控 制 系 统 总体 方 案 ，是进 行 系 统设 计 最重 要 、最 关 键 的一 步 。总 体 方案 的好 坏 ，直接 影 响 整个 控 制 系统 的性 能 及 实施 细 则 。总 体方 案 的设 计 主 要 是 根据 被控 对象 的 任 务及 工 艺要 求 而确 定 的 。设 计
４
算 法 ，设 计 数字 控制 器 ，并 求 出差 分 方程 。计算 机 的 主要 任 务 就 是按 此差 分 方程 计算 并 输 出控制 量 ，进 而
统 硬件 设 计 ， 括接 口电路 ，逻辑 电路及 操 作 面 板 ； ］包
在 经 常 采 用 的 方 法是 计 算 机 仿 真 及 计 算机 辅 助 设 计 ， 由计算 机 确 定 出系 统 的数 学模 型 ，因而加 快 了系统 模
型 的建 立 。当 系统模 型 建立 后 ，即可 选定 上述 某 一 种
张 家 田
（ 安石 油学院 西
单片机控制系统的设计和实现
单片机控制系统的设计和实现单片机是一种集成电路，经常被用于设计和实现各种控制系统。
这篇文章将深入讨论单片机控制系统的设计和实现。
一、单片机控制系统的基础知识单片机控制系统的基础是单片机的控制功能。
单片机是一种集成电路芯片，它集成了微处理器、存储器和输入输出接口等组件，可以通过编程控制其输入输出，完成各种控制功能。
单片机一般采用汇编语言或高级编程语言进行编程，将程序保存在存储器中，通过输入输出接口与外部设备交互。
单片机控制系统一般包括硬件和软件两个部分。
硬件部分包括单片机芯片、外设、传感器等，软件部分则为程序设计和开发。
二、单片机控制系统的设计步骤1. 确定系统需求：首先要明确需要控制什么，控制什么范围以及需要什么样的控制效果，从而确定控制系统的需求。
2. 选定合适的单片机：根据控制系统的需求，选择功能强大、接口丰富且价格合理的单片机，以便实现复杂的控制功能。
3. 确定硬件电路：根据单片机的控制需求设计相应的硬件电路，包括传感器、执行器、通信接口等。
4. 编写程序代码：将控制逻辑转化为编程指令，使用汇编语言或高级编程语言编写程序代码。
5. 完成程序烧录：将编写好的程序代码烧录到单片机芯片中，使它能够正确地执行控制任务。
6. 测试调试：将单片机控制系统连接至外设并进行测试和调试，优化程序代码及硬件电路，确保系统正常运行。
三、实例：智能家电控制系统的设计和实现以智能家电控制系统为例，介绍单片机控制系统的设计和实现。
智能家电控制系统主要负责监测家庭环境，对家用电器进行自动化控制，为用户提供便利。
1. 硬件设计：智能家电控制系统的硬件设计主要包括传感器、执行器和通信接口等。
传感器：设计温度传感器、湿度传感器、气压传感器、烟雾传感器等，用于监测家庭环境的变化情况。
执行器：通过单片机控制继电器、电机等执行器，实现对室内照明、风扇、空调等家电的自动控制。
通信接口：通过单片机的网络通信模块，实现系统与家庭无线网络连接，允许用户通过访问互联网从外部对家电进行远程控制。
基于STC89C52单片机的模拟电梯控制系统
基于STC89C52单片机的模拟电梯控制系统模拟电梯控制系统是一个基于单片机技术的智能控制系统，它可以模拟真实电梯的运行过程，实现电梯的自动运行和楼层选取功能。
本文将介绍基于STC89C52单片机的模拟电梯控制系统的设计和制作过程。
一、系统设计需求电梯控制系统的设计需要满足以下基本需求：1. 电梯的运行控制：能够模拟电梯的上行、下行等基本运行状态；2. 楼层选取功能：能够实现乘客在不同楼层按下按钮后，电梯能够自动前往相应楼层；3. 安全性能：在电梯门未关闭或者有障碍物时，能够停止电梯的运行。
二、硬件设计1. 单片机选型本系统选用STC89C52单片机作为控制核心，它具有强大的性能和丰富的外设接口，非常适合作为电梯控制系统的控制器。
2. 电梯模拟电路电梯模拟电路包括电机驱动电路、楼层选择按钮、轿厢内按钮、门控制电路等，这些电路在实际应用中需要与单片机进行连接和控制。
3. 传感器和执行器电梯控制系统需要使用到限位传感器、光电传感器、按钮开关等传感器，以及电机、电磁铁等执行器。
三、软件设计1. 硬件初始化利用单片机的IO口和定时器等硬件资源，对电梯模拟电路进行初始化配置。
2. 状态监测设计状态监测程序，对电梯的各种状态进行实时监测，如电梯位置、乘客的楼层选择等。
3. 按钮控制编写按钮控制程序，实现乘客按下楼层选择按钮后，电梯能够自动前往相应楼层。
4. 运行控制编写电梯的运行控制程序，实现电梯的上行、下行等基本运行状态。
四、系统测试与调试1. 硬件连接测试将单片机与电梯模拟电路进行连接，进行硬件连接测试，确认各个元器件的连接正确性。
2. 软件功能测试对系统的各个功能进行测试，包括按钮控制、运行控制、状态监测等功能。
3. 整体系统测试将硬件和软件部分进行整合测试，测试系统的整体运行情况。
4. 系统调试对系统进行调试，排除各种可能出现的问题和故障，确保系统的稳定性和可靠性。
五、系统优化与改进在系统测试和实际应用中，根据用户的反馈和实际需求，对系统进行优化和改进，提高系统的性能和用户体验。
单片机系统设计与实现
单片机系统设计与实现单片机系统是一种基于单片机的微控制系统，在现代电子技术领域广泛应用。
它可以对外界信号进行采集、处理和控制，实现各种自动化控制和智能化功能。
单片机系统设计和实现是一项综合性工程，需要掌握硬件设计、软件编程等多方面知识和技能。
本文将介绍单片机系统的基本原理、设计流程和实现方法，并分享一些设计和实现的技巧和经验。
一、单片机系统原理单片机系统由单片机、外围设备和外界环境三部分组成。
其中单片机是系统的核心，负责进行数据处理和控制。
外围设备包括传感器、执行器、显示器等，用于与外界进行交互和控制。
外界环境则是单片机系统所处的物理环境和电气环境。
单片机是一种集成了处理器、存储器、输入输出口和各种外设接口的芯片，具有体积小、速度快、功耗低等优点。
单片机可以通过编程实现不同的功能，如测量温度、控制电机、播放音乐等。
常见的单片机有51系列、AVR系列、ARM系列、STM32系列等。
外围设备和外界环境对单片机系统的性能和稳定性有重要影响。
传感器用于采集各种模拟量信号，如温度、湿度、光照等。
执行器用于控制各种机械、电气和液压装置，如电机、阀门、泵站等。
显示器用于显示各种文本和图形信息，如LCD显示器、LED灯等。
外界环境包括电源、噪声、电磁干扰等，会影响单片机系统的电路设计和信号处理。
二、单片机系统设计流程单片机系统设计包括硬件设计和软件编程两部分，它们是相互独立但又相互关联的。
硬件设计包括电路设计、PCB设计和电源设计等；软件编程包括程序设计、调试和优化等。
1.需求分析在进行单片机系统设计之前，需要进行需求分析，明确系统的功能和性能要求。
需求分析包括系统的输入输出、运算速度、存储容量、接口类型和通讯方式等。
对于不同的应用场景和要求，需要选择不同的单片机型号、外围设备和外界环境。
2.硬件设计硬件设计是单片机系统设计的重要组成部分。
它包括电路设计、PCB设计和电源设计等。
电路设计是根据系统的功能需求和信号特性设计电路图，并选用合适的电子元器件。
基于51单片机的步进电机控制系统设计与实现
基于51单片机的步进电机控制系统设计与实现步进电机控制系统是基于51单片机的一种控制系统，它主要用来控制步进电机的转动方向和转速等参数。
下面详细解释一下这个系统的设计和实现。
1. 系统硬件设计步进电机控制系统的硬件主要包括51单片机、驱动电路、步进电机和电源等部分。
其中，驱动电路是控制步进电机的关键，它通常采用L298N芯片或ULN2003芯片等常用的驱动模块。
在硬件设计方面，主要需要考虑以下几个方面：（1）步进电机的种类和规格，以便选择合适的驱动电路和电源。
（2）驱动电路的接线和参数设置，例如步进电机的相序、脉冲频率和电流大小等。
（3）电源的选取和参数设置，以满足系统的供电要求和安全性要求。
2. 系统软件设计步进电机控制系统的软件设计主要包括编写控制程序和调试程序。
其中，控制程序是用来实现步进电机的正转、反转、加速和减速等控制功能，而调试程序则用来检测系统的电路和程序的正确性和稳定性。
在软件设计方面，主要需要考虑以下几个方面：（1）确定控制程序的算法和流程，例如使用“循环控制法”或“PID控制法”等控制方法。
（2）选择编程语言和编译器，例如使用汇编语言或C语言等。
（3）编写具体的控制程序和调试程序，并进行测试和调试，以确保程序的正确性和稳定性。
3.系统实现步进电机控制系统的实现主要包括硬件组装和软件烧录两个部分。
在硬件组装方面，需要按照硬件设计图纸进行零部件的选取和电路的组装，同时进行电源和信号线的接入。
在软件烧录方面，需要使用专用的编程器将程序烧录到51单片机的芯片中，并进行相应的设置和校验。
总之，基于51单片机的步进电机控制系统是一个功能强大、应用广泛的控制系统，可以实现精密控制和自动化控制等多种应用，具有很高的实用价值和研究价值。
基于51单片机的温度控制系统设计与实现
基于51单片机的温度控制系统设计与实现一、本文概述本文旨在探讨基于51单片机的温度控制系统的设计与实现。
随着科技的快速发展，温度控制在各个领域都扮演着至关重要的角色，如工业生产、家庭生活、医疗设施等。
传统的温度控制系统大多依赖于复杂的硬件设备和昂贵的软件平台，而基于51单片机的温度控制系统则以其低成本、高性能和易于实现等优点，逐渐受到广大工程师和研究者的青睐。
本文将首先介绍51单片机的基本原理和特点，为后续的设计和实现奠定理论基础。
接着，我们将详细阐述温度控制系统的总体设计方案，包括硬件选择和软件设计思路。
在此基础上，我们将重点讨论如何实现温度采集、处理和控制的功能，包括传感器的选择、信号调理、A/D 转换、控制算法的实现等。
本文还将探讨温度控制系统的稳定性、可靠性和实时性等问题，并提出相应的优化措施。
通过实际应用的案例，我们将展示基于51单片机的温度控制系统在实际工作中的表现，并评估其性能。
本文将对基于51单片机的温度控制系统的设计和实现进行总结，并提出未来改进和发展的方向。
我们希望通过本文的探讨，能够为相关领域的研究者和工程师提供一些有益的参考和启示。
二、51单片机基础知识51单片机，又称8051微控制器，是由Intel公司在1980年代初推出的一款8位单片机。
由于其结构简单、功能完善、可靠性高且价格适中，51单片机在嵌入式系统领域一直占据重要地位。
尽管现在市面上已经出现了许多性能更强、功能更丰富的单片机，但51单片机由于其广泛的应用基础和良好的教学价值，仍然是许多初学者和工程师的首选。
51单片机的核心结构包括中央处理器（CPU）、4KB的ROM（只读存储器）、128B的RAM（随机存取存储器）、两个16位的定时器/计数器、四个8位的并行I/O口、一个全双工串行通信口以及一个中断控制系统。
它还具有一个5向量的两级中断结构，能够实现简单的中断处理。
51单片机采用冯·诺依曼结构，即指令和数据都存储在同一个存储器中，通过指令操作码的不同来实现不同的功能。
单片机控制系统的设计与调试方法探讨
样的大环境之下 ，我 同的技术研究不断的进行突破 ，电路 系统的
软件 系统设 计是单 片机控 制系统设计 中另一个重 要的组成部
发展也在不断 的进行 。从 目前 的情 况来看 ，我 国的电路 系统 在高 分 。在具体 的应 用中 ，软件系统在单 片机系统 中发挥 着神经 中枢 度集成化发展方 向上 迈出了一大步 ，而实现这一大步 的重要 因素 的作用 ，所 以做好软件 的设计 对于系统作用发挥 十分的关键 。在 就是单片机 的利用 。可以说 ，单片机的广泛利用推 动了我国电路 软件系统设 计的时候 ，需要 注意两方面 的工作 ： 第一是软件 系统 研究 的进一步发 展 ，而为了实现单片机本身质量 以及应 用价 值的 系统设计要 具备稳定性 。只有 软件系统具有稳 定性 ，其作用才能 提升 ，积极 的进 行其控制系统的实际研究 以及 ＿ ｝ Ｊ 舌 ｌ 试 方法 的探讨现 发挥词 汇达到稳定 的 目的 ，所以在整个设计 工作 中 ，要保证 软件 实意 义十分 显著 。 运行 的平衡 性。第二是要保证 软件和硬件 的匹配性。软件和硬件
制 系统 的结 构来 看 ，其核心是 Ｃ Ｐ Ｕ。简单来讲 ，Ｃ Ｐ Ｕ是单 片机控 ３ 单片机控 制系统的调试 单片机控制 系统 的调试是单片机应 用的一项重要Ｔ作 ，做好 以使 得对整个丁业生产控制 变得更 加的简单和方便 。当然 ，要达 调试可 以保证单 片机 的价值得 到最大发 挥。就 目前的情 况来看 ， 到这一 目标 ，需要对其进行精密 严谨 的设计 ，同时还要进行 单片 单片机 的调试 主要包括两方面 的内容 ： 第一是硬件调试 。硬件调 机以及变送器等 的选择 。总而言之 ，要实现单 片机控制 系统的全 试 的 目的是排 除设 计Ｔ艺 中存在 的硬性 故障 ，同时清 除设 计 中ｆ ｝ Ｉ 面提升 ，需要在设计基础上 进行 精确的建模 ，这样 才能够 在模型 现 的错误 。第二 是软件调试 ，进行 软件 调试的 目的是 为了掌握和 上进行控制的涮整 ，进而实现系统的优化 。 测试 目标代 码 ，这样可 以确定代码 的准确性 ，从而保证 系统 的正
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收稿日期:20020716单片机控制系统的设计与调试方法D esign and D ebug of SC M Con trol System张家田ZHAN G J iatian,董秀莲DON G X iulian(西安石油学院 西安 710065)(X i′an Petro leum Institute,X i′an,710065,Ch ina)摘 要:单片机控制技术应用十分广泛,其核心技术是单片机控制系统的设计。
介绍了对单片机控制系统的构成、硬件设计、软件设计和系统调试等各环节并进行了讨论,根据工作经验给出了调试方法。
关键词:单片机;系统设计;系统调试 随着材料科学、工艺技术、计算机技术的发展与进步,电路系统向着集成度极高的方向发展。
CPU的生产制造技术,也朝着综合性、技术性、实用性发展。
如CPU的运算位数从4位、8位……到32位机的发展,运算速度从8M H z、32M H z……到116GH z。
可以说是日新月异的发展着。
其中单片机在控制系统中的应用是越来越普遍了。
单片机控制系统是以单片机(CPU)为核心部件,扩展一些外部接口和设备,组成单片机工业控制机,主要用于工业过程控制。
要进行单片机系统设计首先必须具有一定的硬件基础知识;其次,需要具有一定的软件设计能力,能够根据系统的要求,灵活地设计出所需要的程序;第三,具有综合运用知识的能力。
最后,还必须掌握生产过程的工艺性能及被测参数的测量方法,以及被控对象的动、静态特性,有时甚至要求给出被控对象的数学模型。
单片机系统设计主要包括以下几个方面的内容:控制系统总体方案设计,包括系统的要求、控制方案的选择,以及工艺参数的测量范围等;选择各参数检测元件及变送器;建立数学模型及确定控制算法;选择单片机,并决定是自行设计还是购买成套设备;系统硬件设计[1],包括接口电路,逻辑电路及操作面板;系统软件设计,包括管理、监控程序以及应用程序的设计,应用系统设计包含有硬件设计与软件设计两部分[2];系统的调试与试验。
1 单片机控制系统总体方案的设计确定单片机控制系统总体方案,是进行系统设计最重要、最关键的一步。
总体方案的好坏,直接影响整个控制系统的性能及实施细则。
总体方案的设计主要是根据被控对象的任务及工艺要求而确定的。
设计方法大致如下:根据系统的要求,首先确定出系统是采用开环系统还是闭环系统,或者是数据处理系统。
选择检测元件,在确定总体方案时,必须首先选择好被测参数的测量元件,它是影响控制系统精度的重要因素之一。
选择执行机构,执行机构是微型机控制系统的重要组成部件之一。
执行机构的选择一方面要与控制算法匹配,另一方面要根据被控对象的实际情况确定。
选择输入 输出通道及外围设备。
选择时应考虑以下几个问题:被控对象参数的数量;各输入 输出通道是串行操作还是并行操作;各通道数据的传递速率;各通道数据的字长及选择位数;对显示、打印有何要求;画出整个系统原理图。
单片机控制系统中控制算法的选用一般有:(1)直接数字控制 当被控对象的数学模型能够确定时,可采用直接数字控制。
所谓数学模型就是系统动态特性的数学表达式,它表示系统输入输出及其内部状态之间的关系。
一般多用实验的方法测出系统的特性曲线,然后再由此曲线确定出其数学模型。
现在经常采用的方法是计算机仿真及计算机辅助设计,由计算机确定出系统的数学模型,因而加快了系统模型的建立。
当系统模型建立后,即可选定上述某一种算法,设计数字控制器,并求出差分方程。
计算机的主要任务就是按此差分方程计算并输出控制量,进而实现控制。
(2)数字化P I D控制 由于被控对象是复杂的,因此并非所有的系统均可求出数学模型,有些即使可以求出来,但由于被控对象环境的影响,许多参数经常变化,因此很难进行直接数字控制。
此时最好选用数字化P I D(比例积分微分)控制。
在P I D控制算法中,以位置型和增量型2种P I D为基础,根据系统的要求,可对P I D控制进行必要的改进。
通过各种组合,可以得到更圆满的控制系统,以满足各种不同控制系统的要求。
例如串级P I D就是人们经常采用的控制方法之一。
所谓串级控制就是第一级数字P I D的输出不直接用来控制执行机构,而是作为下一级数字P I D的输入值,并与第二级的给定值进行比较,其偏差作为第二级数字P I D的控制量。
当然,也可以用多级P I D嵌套。
2 单片机系统硬件设计尽管单片机集成度高,内部含有I O控制线, ROM,RAM和定时 计数器。
但在组成单片机系统时,扩展若干接口仍是设计者必不可少的任务。
扩展接口有2种方案,一种是购置现成的接口板,另一种是根据系统实际需要,选用适合的芯片进行设计控制系统。
就后一种而言,主要包括以下几个方面的内容。
基本系统的构成:一个独立的单片机核心系统,一般由时钟电路、地址锁存器电路、地址译码器、存储器扩展、模拟量输入通道的扩展、模拟量输出通道的扩展、开关量的I O接口设计、键盘输入和显示电路等组成。
(1)存储器扩展 由于单片机有4种不同的存储器,且程序存储器和数据存储器是分别编址的,所以单片机的存储器容量与同样位数的微型机相比扩大了一倍多。
扩展时,首先要注意单片机的种类;另一方面要把程序存储器和数据存储器分开。
(2)模拟量输入通道的扩展 主要有以下2个问题:一个是数据采集通道的结构形式,一般单片机控制系统都是多通道系统。
因此选用何种结构形式采集数据,是进行模拟量输入通道设计首先要考虑的问题。
多数系统都采用共享A D和S H形式。
但是当被测参数为几个相关量时,则需选用多路S H,共享A D 形式。
对于那些参数比较多的分布式控制系统,可把模拟量先就地进行A D转换,然后再送到主机中处理。
对于那些被测参数相同(或相似)的多路数据采集系统,为减少投资,可采用模拟量多路转换,共享仪用放大器、S H和A D的所谓地电平多路切换形式。
另外一个问题是A D转发器的选择,设计时一定要根据被控对象的实际要求选择A D转换器,在满足系统要求的前提下,尽量选用位数比较低的A D转换器。
(3)模拟量输出通道的扩展 模拟量输出通道是单片机控制系统与执行机构(或控制设备)连接的纽带和桥梁。
设计时要根据被控对象的通道数及执行机构的类型进行选择。
对于那些可直接接受数字量的执行机构,可由单片机直接输出数字量,如步进电机或开关、继电器系统等。
对于那些需要接收模拟量的执行机构,则需要用D A转化,即把数字量变成模拟量后,再带动执行机构。
(4)开关量的I O接口设计 由于开关量只有2种状态“1”或“0”,所以,每个开关量只需一位二进制数表示即可。
因为M CS—51系列单片机设有一个专用的布尔处理机,因而对于开关量的处理尤为方便。
为了提高系统的抗干扰能力,通常采用光电隔离器把单片机与外部设备隔开。
(5)操作面板 操作面板是人机对话的纽带,它根据具体情况,可大可小。
为了便于现场操作人员操作,单片机控制系统设计一个操作面板的要求:操作方便、安全可靠、并具有自保功能,即使是误操作也不会给生产带来恶果。
(6)系统速度匹配 在不影响系统总功率的前提下,时钟频率选得低一些较好,这样可降低系统对其他元器件工作速度的要求,从而降低成本和提高系统的可靠性。
但系统频率选的比较高时,要设法使其他元器件与主机匹配。
(7)系统负载匹配 系统中各个器件之间的负载匹配问题,主要表现在以下几个方面。
①逻辑电路间的接口及负载:在进行系统设计时,有时需要采用T TL和C M O S混合电路,由于二者要求的电平不一样,因此一定要注意电流及负载的匹配问题。
②M CS—51系列单片及负载:8031的外部扩展功能是很强的,但是8031的P0口和P2口以及控制信号AL E的负载能力都是有限的,P0口能驱动8个L ST TL电路,P2口能驱动4个L ST TL电路。
硬件设计时应仔细核对8031的负载,使其不超过总的负载能力的70%。
3 单片机控制系统的软件设计单片机控制系统的软件设计一般分2类,系统软件和应用软件设计。
系统软件的主要任务是:管理整个控制系统的全过程,比如,POW ERU P自诊断功能, KEY I N P IT的管理功能,PR I N T ER OU T PU T报表功能,D ISPLA Y功能等等。
是控制系统的核心程序,也称之为M ON IT ER监控管理程序其作用类似PC 机的DO S系统。
软件设计的几个方面如下:(1)可靠性设计 为保证系统软件的可靠性,通常设计一个自诊断程序,定时对系统进行诊断。
在可靠性要求较高的场合,可以设计看门狗电路,也可以设计软件陷阱,防止程序跑飞。
(2)软件设计与硬件设计的统一性 在单片机系统设计中,通常一个同样的功能,通过硬件和软件都可以实现,确定那些由硬件完成,那些由软件完成,这就是软件、硬件的折衷问题。
一般来说,在系统可能的情况下,尽量采用软件,因为这样可以节省经费。
若系统要求实时性比较强,则可采用硬件。
(3)应用软件的特点 ①实时性:由于工业过程控制系统是实时控制系统,所以对应用软件的执行速度都有一定的要求,即能够在被控对象允许的时间间隔内对系统进行控制、计算和处理。
换言之,要求整个应用软件必须在一个采样周期内处理完毕。
所以一般都采用汇编语言编写应用软件。
但是,对于那些计算工作量比较大的系统,也可以采用高级语言和汇编语言混合使用的办法,即数据采集、判断、及控制输出程序用汇编语言,而对于那些较为复杂的计算可采用高级语言。
为了提高系统的实时性,对于那些需要随机间断处理的任务,通常采用中断系统来完成。
②通用性:在应用程序设计中,为了节省内存和具有较强的适应能力,通常要求程序有一定的灵活性和通用性。
为此,可以采用模块结构,尽量将共用的程序编写成子程序,如算术和逻辑运算程序、A D、D A转换程序、延时程序、P I D运算程序、数字滤波程序、标度变换程序、报警程序等。
(4)软件开发步骤 软件开发大体包括:划分功能模块及安排程序结构;画出各程序模块详细流程图;选择合适的语言编写程序;将各个模块连接成一个完整的程序。
4 单片机控制系统的调试(1)硬件调试 根据设计的原理电路做好实验样机,便进入硬件调试阶段。
调试工作的主要任务是排除样机故障,其中包括设计错误和工艺性故障。
①脱机检查:用万能表或逻辑测试笔逐步按照逻辑图检查机中各器件的电源及各引脚的连接是否正确,检查数据总线、地址总线和控制总线是否有短路等故障。
有时为保护芯片,先对各管座的电位(或电源)进行检查,确定其无误后再插入芯片检查。
②仿真调试:暂时排除目标板的CPU和EPROM,将样机接上仿真机的40芯仿真插头进行调试,调试各部分接口电路是否满足设计要求。
这部分工作是一种经验性很强的工作,一般来说,设计制作的样机不可能一次性完好,总是需要调试的。