第10章 单片机应用系统设计与实例(ghl).

第10章 单片机应用系统设计
五．系统调试与修改 系统调试是检测所设计系统的正确性与可靠性的 必要过程。单片机应用系统设计是一个相当复杂的劳 动过程，在设计、制作中，难免存在一些局部性问题 或错误。系统调试可发现存在的问题和错误，以便及 时地进行修改。调试与修改的过程可能要反复多次， 最终使系统试运行成功，并达到设计要求。
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四．系统详细设计与制作 系统详细设计与制作就是将前面的系统方案付诸 实施，将硬件框图转化成具体电路，并制作成电路板， 软件框图或流程图用程序加以实现。
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三、系统配置
系统扩展和配置设计遵循的原则： (1)尽可能选择典型通用的电路，并符合单片机的常 规用法。 (2)系统的扩展与外围设备配置的水平应充分满足应 用系统当前的功能要求，并留有适当余地，便于以后 进行功能的扩充。 (3)硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。 (4)整个系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配。 (5)可靠性及抗干扰设计是硬件设计中不可忽视的一 部分。 (6)单片机外接电路较多时，必须考虑其驱动能力。
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二．可行性分析 可行性分析的目的是对系统开发研制的必要 性及可行性作出明确的判定结论。根据这一结论 决定系统的开发研制工作是否进行下去。 可行性分析通常从以下几个方面进行论证： 1) 市场或用户的需求情况。 2) 经济效益和社会效益。 3) 技术支持与开发环境。 4) 现在的竞争力与未来的生命力。
《单片机原理及应用 》
第10章 单片机应用 系统设计与实例
东北大学信息学院 高宏亮
Baidu Nhomakorabea
第10章 单片机应用系统设计
第10章 单片机应用系统设计 10.1 单片机应用系统的基本结构
10.1.1 单片机应用系统的硬件组成
数字量输入 被 控 对 开关量输出 象 模拟量输出 模拟量输入 输 单 入 A/D 输 光电隔离 光电隔离 D/A 出 片 I/O 接 显示器、键 盘 接口 功能芯片 接口
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三．系统方案设计
系统功能设计包括系统总体目标功能的确定及 系统硬、软件模块功能的划分与协调关系。 系统功能设计是根据系统硬件、软件功能的划 分及其协调关系，确定系统硬件结构和软件结构。 系统硬件结构设计的主要内容包括单片机系统扩展 方案和外围设备的配置及其接口电路方案，最后要 以逻辑框图形式描述出来。系统软件结构设计主要 完成的任务是确定出系统软件功能模块的划分及各 功能模块的程序实现的技术方法，最后以结构框图 或流程图描述出来。
光电隔离
扩展存储器
开关量输入
机
接 口 口
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10.1.2 单片机应用系统开发的基本过程 一．系统需求与方案调研 系统需求与方案调研的目的是通过市场或用户了 解用户对拟开发应用系统的设计目标和技术指标。通 过查找资料，分析研究，解决以下问题： 1) 了解国内外同类系统的开发水平、器材、设备水 平、供应状态；对接收委托研制项目，还应充分了解 对方技术要求、环境状况、技术水平，以确定课题的 技术难度。 2) 了解可移植的硬、软件技术。能移植的尽量移植， 以防止大量低水平重复劳动。 3) 摸清硬、软件技术难度，明确技术主攻方向。 4) 综合考虑硬、软件分工与配合方案。单片机应用 系统设计中，硬、软件工作具有密切的相关性。
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软件设计时，应根据系统软件功能要求，将软件 分成若干个相对独立的部分，并根据它们之间的联系 和时间上的关系，设计出软件的总体结构，画出程序 流程框图。画流程框图时还要对系统资源作具体的分 配和说明。根据系统特点和用户的了解情况选择编程 语言，现在一般用汇编语言和C语言。 汇编语言编写程序对硬件操作很方便，编写的程 序代码短，以前单片机应用系统软件主要用汇编语言 编写； C语言功能丰富，表达能力强，使用灵活方便， 应用面广，目标程序效率高，可移植性好，现在单片 机应用系统开发很多都用C语言来进行开发和设计。
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10.2.2 硬件设计
1)程序存储器 2)数据存储器
3)I/O接口
4)译码电路 5)总线驱动器
6)抗干扰电路
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10.3 单片机应用系统的软件设计
一个应用系统中的软件一般是由系统监控程序和 应用程序两部分构成的。其中，应用程序是用来完成 诸如测量、计算、显示、打印、输出控制等各种实质 性功能的软件；系统监控程序是控制单片机系统按预 定操作方式运行的程序，它负责组织调度各应用程序 模块，完成系统自检、初始化、处理键盘命令、处理 接口命令、处理条件触发和显示等功能。
六．生成正式系统或产品
系统硬件、软件调试通过后，就可以把调试完毕的 软件固化在EPROM中，然后脱机(脱离开发系统)运行。 如果脱机运行正常，再在真实环境或模拟真实环境下 运行，经反复运行正常，开发过程即告结束。
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10.2 单片机应用系统的硬件设计 10.2.1 硬件系统设计原则 一个单片机应用系统的硬件电路设计包括三个部分 内容：一是单片机芯片的选择，二是单片机系统扩展， 三是系统配置。 一、单片机芯片的选择 二、单片机系统扩展 单片机系统扩展是指单片机内部的功能单元(如程 序存储器、数据存储器、I/O口、定时器/计数器、中 断系统等)的容量不能满足应用系统的要求时，必须 在片外进行扩展，这时应选择适当的芯片，设计相应 的扩展连接电路；系统配置是按照系统功能要求配置 外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D转换器、 D/A转换器等，设计相应的接口电路。
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10.3.1 软件设计的特点
一个优秀的应用系统的软件应具有以下特点： (1)软件结构清晰、简捷、流程合理。 (2)各功能程序实现模块化，系统化。这样，既便于 调试、连接，又便于移植、修改和维护。 (3)运行状态实现标志化管理。各个功能程序运行状 态、运行结果以及运行需求都设置状态标志以便查询， 程序的转移、运行、控制都可通过状态标志来控制。 (4)实现全面软件抗干扰设计。软件抗干扰是计算机 应用系统提高可靠性的有力措施。 (5)为了提高运行的可靠性，在应用软件中设置自诊 断程序，在系统运行前先运行自诊断程序，用以检查 系统各特征参数是否正常。