单片机应用系统的研制步骤和方法.ppt
合集下载
MCS-51单片机应用系统设计
6 通信电路的设计 单片机应用系统一般需要其具有数据通信的能力，通常采用RS-
232C、RS-485、I2C、CAN、工业以太网、红外收发等通信标准。
7 印刷电路板的设计与制作 电路原理图和印制电路板常采用专业设计软件进行设计， 如
Protel、Proteus、OrCAD等。设计印制电路板需要有很多的技巧和经 验。设计好印制电路板图后，应送到专业厂家制作生产，在生产出来 的印制电路板上安装好元件，则完成硬件设计和制作。
3. 程序设计 1 建立数学模型：描述出各输入变量和各输出变量之间 的数 学关系。
2 绘制程序流程图：以简明直观的方式对任务进行描述。 3 程序的编制：选择语言、数据结构、控制算法、存储 空间 分配，系统硬件资源的合理分配与使用，子程序的入/出口 参 数的设置与传递。
4. 软件装配 各程序模块编辑之后，需进行汇编或编译、调试，当满足设
单 片 机 应 用 系 统 设 计 的 一 般 过 程
7.1 MCS-51单片机应用系统设计过程
1. 总体设计 2. 硬件设计 3. 软件设计 4. 可靠性设计 5. 单片机应用系统的调试、测试
7.1.1 总体设计
1．明确设计任务 单片机应用系统的设计是从确定目标任务开始的。 认真进行目标分析，根据应用场合、工作环境、具体用途，
2. 程序设计技术
软件结构实现结构化，各功能程序实行模块化、子程序化。 一般有以下两种设计方法：
1 模块程序设计：优点是单个功能明确的程序模块的设 计和 调试比较方便，容易完成，一个模块可以为多个程序所共 享 。其缺点是各个模块的连接有时有一定难度。
2 自顶向下的程序设计：优点是比较符合于人们的日常 思维 ，设计、调试和连接同时按一个线索进行，程序错误可以 较早的发现。缺点是上一级的程序错误将对整个程序产生影响， 一处修改可能引起对整个程序的全面修改。
单片机原理教程(经典)ppt课件
三、Maxim-Dallas单片机
四、WinBond单片机
五、Motorola单片机
六、其他公司的单片机
1）NEC单片机；
2）东芝单片机；
3）Epson单片机；
4) PIC单片机—— M icrochip公司
•最新课件
•9
第三节 单片机的应用领域及发展
第一章---------9
一、单片机在智能仪器中的应用
第一章---------3
一、微处理器、微机和单片机的概念
微处理器（Microprocessor）——微型计算机的控制和运算器部分；
微型计算机（Microcomputer）——有完整运算及控制功能的计算机，包 括微处理器、存储器、输入/输出(I/O)接口电路以及输入/输出设备等；
单片机(single chip microcomputer)——直译为单片微型计算机，它将 CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、输入/输出(I/O)接口电路、中断、串行通 信接口等主要计算机部件集成在一块大规模集成电路芯片上，组成单片微型 计算机简称单片机 。
一种是在通用微型计算机中广泛采用的将程序存储器和数据存储器 合用一个存储空间的结构，称为普林斯顿(Princeton)结构或称冯·诺依曼 结构；
另一种是将程序存储器和数据存储器截然分开，分别寻址的结构， 称为哈佛(Har-vard)结构。Intel公司的MCS-51和80C51系列单片机采用的 是哈佛结构。目前的单片机以采用程序存储器和数据存储器截然分开的 结构较多。
P1口也是—个准双向I／O口，与P0口不同的是，没有多路开关MUX和控 制电路部分。输出驱动电路只有一个FET场效应管，同时内部带上拉电阻， 此电阻与电源相连。P1口可作通用双向I／O口用，而不必再外接上拉电阻。
51单片机教学ppt精选全文完整版
16位CPU、8K字节ROM、232字节RAM、5个8位并 口、1个
全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。
片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件 等。
80C51系列单片机产品繁多，主流地位已经形成，近 年来推出的与80C51兼容的主要产品有：
﹡ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列； ﹡Philips公司的80C51、80C552系列； ﹡华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列； ﹡ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列； ﹡LG公司的GMS90/97低压高速系列； ﹡Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列； ﹡Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。 *ARM公司
EXIT: RET
返
1）编程扫描方式(查询方式） 2）定时扫描方式 3）中断方式
返
1）取得键值的方法 ◆扫描法 ◆线反转法
2）键值与键号的对应
3）通过程序得到键号 分析：
返
中断结构图
返
中
断
处
理
中断请求
流
程
图
中断响应
中断服务
中断返回 返
1.中断源及矢量地址 2.与中断控制相关的寄存器 3.中断处理过程 4.中断请求源的撤销 5.中断服务程序设计（汇编）
IE1
P1.3
25H
26H
例15：设累加器的各位ACC.0-ACC.7分别记为X0-X7 编程 实现以下逻辑表达式功能。
Y=X0 X1 X2+X0 X1 X2+X0 X1 X2 X3+X4 X5 X6 X7
返
例16：用程序实现c=a2+b2，设a、b均小于10。a存 放在
全双工串行口、2个16位定时/计数器。寻址范围64K。
片上还有8路10位ADC、1路PWM输出及高速I/O部件 等。
80C51系列单片机产品繁多，主流地位已经形成，近 年来推出的与80C51兼容的主要产品有：
﹡ATMEL公司融入Flash存储器技术的AT89系列； ﹡Philips公司的80C51、80C552系列； ﹡华邦公司的W78C51、W77C51高速低价系列； ﹡ADI公司的ADμC8xx高精度ADC系列； ﹡LG公司的GMS90/97低压高速系列； ﹡Maxim公司的DS89C420高速（50MIPS）系列； ﹡Cygnal公司的C8051F系列高速SOC单片机。 *ARM公司
EXIT: RET
返
1）编程扫描方式(查询方式） 2）定时扫描方式 3）中断方式
返
1）取得键值的方法 ◆扫描法 ◆线反转法
2）键值与键号的对应
3）通过程序得到键号 分析：
返
中断结构图
返
中
断
处
理
中断请求
流
程
图
中断响应
中断服务
中断返回 返
1.中断源及矢量地址 2.与中断控制相关的寄存器 3.中断处理过程 4.中断请求源的撤销 5.中断服务程序设计（汇编）
IE1
P1.3
25H
26H
例15：设累加器的各位ACC.0-ACC.7分别记为X0-X7 编程 实现以下逻辑表达式功能。
Y=X0 X1 X2+X0 X1 X2+X0 X1 X2 X3+X4 X5 X6 X7
返
例16：用程序实现c=a2+b2，设a、b均小于10。a存 放在
单片机应用系统设计方法
单片机原理与应用
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。
《单片机原理与应用》ppt课件
条件转移指令
子程序调用与返回
根据某个条件判断的结果来决定 程序是否转移到指定的地址执行， 如JZ（零转移）、JNZ（非零转 移）等。
子程序是一段可以独立执行的程 序段，通过调用指令CALL实现子 程序的调用和返回。在调用子程 序时，需要将返回地址压入堆栈； 在子程序返回时，再从堆栈中弹 出返回地址并执行返回操作。
人机交互设备（键盘、显示器等）接口设计
键盘接口设计
通过扫描键盘矩阵或接收键盘中断的方式，读取按键信息并转 换为相应的数据或命令。
显示器接口设计
根据显示器的类型和通信协议，设计相应的接口电路和驱动程 序，实现单片机对显示器的控制和数据传输。
应用实例分析：智能家居控制系统设计
系统概述
介绍智能家居控制系统的功能、 组成和工作原理，包括中央控制 器、传感器、执行器等部分。
AVR系列
ARM系列
采用先进的RISC结构，具有高速度、低功耗、 丰富的外设接口等特点，适用于物联网等领 域。
采用高性能的32位RISC结构，具有强大的处 理能力和丰富的外设接口，适用于高端嵌入 式系统等领域。
02
单片机基本原理
微处理器结构与工作原理
微处理器内核结构 包括算术逻辑单元（ALU）、寄存器组、控制单元等。
04
C语言程序设计在单片机 中的应用
C语言与汇编语言比较
高级语言与低级语言
C语言属于高级语言，具有易于理解、编写和维护的特点；而汇编 语言是低级语言，更接近硬件，但编写复杂且可读性较差。
可移植性
C语言具有良好的可移植性，可以在不同平台上运行；而汇编语言 与特定硬件平台紧密相关，可移植性差。
执行效率
创建工程文件
在编译器中创建新的工程文件，并添 加源代码文件、头文件等。
单片机应用系统设计开发主要步骤
单片机应用系统设计开发主要步骤单片机应用系统的研究开发步骤，大概分为几个部分：1.策划阶段：策划阶段决定研发方向，是整个研发流程中的重中之重，所谓“失之毫厘谬以千里”。
所以一定“运筹决胜，谋定而动”。
策划有两大内涵：做什么怎么做1）项目需求剖析。
解决“做什么”“做到什么程度”问题。
对项目进行功能描绘，要能够知足用户使用要求。
对项目设定性能指标，要能够知足可测性要求。
全部的需求剖析结果应当落实到文字记录上。
2）整体设计，又叫纲要设计、模块设计、层次设计，都是一个意思。
解决“怎么做”“怎样战胜要点难题”问题。
以对项目需求剖析为依照，提出解决方案的假想，摸清要点技术及其难度, 明确技术主攻问题。
针对主攻问题展开调研工作 , 查找中外有关资料 , 确立初步方案，包含模块功能、信息流向、输入输出的描绘说明。
在这一步，仿真是进行方案选择时有力的决议支持工具。
3）在整体设计中还要区分硬件和软件的设计内容。
单片机应用开发技术是软硬件联合的技术 , 方案设计要衡量任务的软硬件分工。
硬件设计会影响到软件程序构造。
假如系统中增添某个硬件接口芯片, 而给系统程序的模块化带来了可能和方便, 那么这个硬件开支是值得的。
在无碍全局的状况下 , 以软件取代硬件正是计算机技术的优点。
4）进行整体设计时要注意，尽量采用可借鉴的成熟技术, 减少重复性劳动，同时还可以增添靠谱性，对设计进度也更具可展望性。
2.实行阶段之硬件设计策划好了以后就该落实阶段，有硬件也有软件。
跟着单片机嵌入式系统设计技术的飞快发展，元器件集成功能愈来愈强盛，设计工作重心也愈来愈向软件设计方面转移。
硬件设计的特色是设计任务前重后轻。
单片机应用系统的设计可区分为两部分: 一部分是与单片机直接接口的电路芯片有关数字电路的设计，如储存器和并行接口的扩展, 准时系统、中止系统扩展, 一般的外面设施的接口 , 甚至于 A/D 、 D/A 芯片的接口。
另一部分是与模拟电路有关的电路设计, 包含信号整形、变换、隔绝和采用传感器，输出通道中的隔绝和驱动以及履行元件的采用。
单片机原理及应用实验.ppt
2．根据设计要求，填写下表
3．调试和运行程序
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
五、实验程序(编写时注意利用程序段的相似性) 六、简答 1、8255A芯片的功能。简述其四个可寻址各端 口的功能。它们的地址与8255A的哪些引脚接法有 关？ 2、简述8255A工作方式控制字和C口位置位/复 位控制字的格式？
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
错误形式 LOOP: MOV P1,#OFH MOV A P1
AML A，#0FH
SJMP LOP
OVER SJMP $
END
英文提示
中文意义
修改方法
OFH改为 0FH
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
思考题： 1.程序计数器PC的作用是什么，本实验中哪些指令实现程 序的跳转？ 2.为什么说P1口是准双向I/O口？
MOV P1,A；将寄存器A中的数传送到P1，并由P1.4-P1.7 输出到LED。
SJMP LOOP；无条件转移指令，程序转移到标号LOOP处 执行。
OVER ： SJMP $ ； 无 条 件 转 移 指 令 ， 程 序 转 移 到 标 号 OVER处执行，即原地等待。
END；伪指令END，表示程序结束。
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
强调
1、实验前必须预习，完成预习报告，做实验时 交指导教师检查、签字。
2、实验完成后，将记录的数据交指导教师检查、 签字并整理好仪器后，方可离开实验室。
3、按时收实验报告，交相应老师处。
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
实验二 MCS-51单片机I/O口实验
实验设备 DVCC仿真系统一套 计算机一台。
3．调试和运行程序
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
五、实验程序(编写时注意利用程序段的相似性) 六、简答 1、8255A芯片的功能。简述其四个可寻址各端 口的功能。它们的地址与8255A的哪些引脚接法有 关？ 2、简述8255A工作方式控制字和C口位置位/复 位控制字的格式？
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
错误形式 LOOP: MOV P1,#OFH MOV A P1
AML A，#0FH
SJMP LOP
OVER SJMP $
END
英文提示
中文意义
修改方法
OFH改为 0FH
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
思考题： 1.程序计数器PC的作用是什么，本实验中哪些指令实现程 序的跳转？ 2.为什么说P1口是准双向I/O口？
MOV P1,A；将寄存器A中的数传送到P1，并由P1.4-P1.7 输出到LED。
SJMP LOOP；无条件转移指令，程序转移到标号LOOP处 执行。
OVER ： SJMP $ ； 无 条 件 转 移 指 令 ， 程 序 转 移 到 标 号 OVER处执行，即原地等待。
END；伪指令END，表示程序结束。
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
强调
1、实验前必须预习，完成预习报告，做实验时 交指导教师检查、签字。
2、实验完成后，将记录的数据交指导教师检查、 签字并整理好仪器后，方可离开实验室。
3、按时收实验报告，交相应老师处。
YANGTZE NORMAL UNIVERSITY
实验二 MCS-51单片机I/O口实验
实验设备 DVCC仿真系统一套 计算机一台。
第9章 单片机应用系统开发的一般方法
单片机应用系统开发的一般方法单片机应用系统是为完成某项任务而研制开发的用户系统，虽然每个系统都有很强的针对性，结构和功能各异，但其开发过程和方法大致相同。
这里介绍单片机应用系统开发的一般方法和步骤.1.确定任务单片机应用系统的开发过程由确定系统的功能与性能指标开始。
首先要细致分析、研究实际问题，明确各项任务与要求，综合考虑系统的先进性、可靠性、可维护性以及成本、经济效益，拟订出合理可行的技术性能指标。
2.总体设计在对应用系统进行总体设计时，应根据应用系统提出的各项技术性能指标，拟订出性价比最高的一套方案。
总体设计最重要的问题包括以下三个方面：（1）机型选择根据系统的功能目标、复杂程度、可靠性要求、精度和速度要求来选择性能/价格比合理的单片机机型。
目前单片机种类、机型多，有8位、16位、32位机等，片内的集成度各不相同，有的机型在片内集成了WDT、PWM、串行EEPROM 、A/D、比较器等多种功能以及提供UART、I2C、SPI协议的串行接口，最大工作频率也从早期的0~12MHz增至33~40MHz。
在进行机型选择时应考虑：①所选机型性能应符合系统总体要求，且留有余地，以备后期更新。
②开发方便，具有良好的开发工具和开发环境。
③市场货源（包括外部扩展器件）在较长时间内充分。
④设计人员对机型的开发技术熟悉，以利缩短研制周期。
（2）系统配置选定机型后，再选择系统中要用到的其他外围元器件，如传感器、执行器件、人机接口、存储器等。
整个系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配，例如，选用晶振频率较高时，存储器的存取时间就短，应选择存取速度较快的芯片；选择CMOS型单片机构成低功耗系统时，系统中的所有芯片都应该选择低功耗产品。
如果系统中相关器件性能差异很大，系统综合性能将降低，甚至不能正常工作。
（3）软硬件分工在总体方案设计过程中，对软件和硬件进行分工是一个首要的环节。
原则上，能够由软件来完成的任务就尽可能用软件来实现，以降低硬件成本，简化硬件结构，提高可靠性，但是可能会降低系统的工作速度。
STM32单片机原理及应用课件
= GPIO_Speed_10MHz;
•
//按键端口设置为 上拉输入
• GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
• GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
•}
• #define GPIO_Pin_1 ((u16)0x0002) /* Pin 1 selected */
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin=GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2;
•
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed=GPIO_Speed_2MHz;
•
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
•
GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_InitStructure);
学习交流PPT
7
实际工程应用的一般步骤
• 了解--- 背景:工艺流程,技术发展情况论述. • 掌握---原理论述、同类方案比较。 • 设计--- 方案:系统框图,功能描述. • 实现---软件流程、功能实现。
学习交流PPT
8
实际工程应用的一般步骤
学习交流PPT
9
一、STM32微控制器系列_cn.pdf
学习交流PPT
3
三、课程形式及考核办法
• 形式：讲授+综合实验（每2人一组，各实验内容讨论确定）。
• 时间安排： 讲授：10~12次课（含各部分软硬件环境及方法介绍） ，综 合实验8~10次课（各实验2~4次，不足时可利用业余时间）。
• 考核：综合实验（4个） 50%、报告（4部分） 50%
单片机应用系统的开发流程与开发工具
单片机应用系统的开发流程 与开发工具
单片机应用系统的开发流程 与开发工具
1. 单片机应用系统的开发流程 2. 单片机应用系统的开发环境 3. 单片机应用系统的开发工具
单片机应用系统的开发流程
单片机应用系统的设计原则 单片机应用系统的开发流程 工程设计报告的编制 单片机应用系统的开发模式
单片机应用系统的设计原则
单片机应用系统的设计原则
2. 性能价格比高
简化外围硬件电路， 简化外围硬件电路，在系统性能许可的范围内尽可能用软件程序取代 硬件电路，以降低系统的制造成本。 硬件电路，以降低系统的制造成本。
3. 操作维护方便
操作方便表现在操作简单、直观形象和便于操作。在系统设计时， 操作方便表现在操作简单、直观形象和便于操作。在系统设计时， 在系统性能不变的情况下，应尽可能地简化人机交互接口。 在系统性能不变的情况下，应尽可能地简化人机交互接口。
具体方法: 具体方法:
利用开发系统友好的交互界面， 利用开发系统友好的交互界面，对目标系统的单片机外围扩展电 路进行访问、控制，使系统在运行中暴露问题， 路进行访问、控制，使系统在运行中暴露问题，从而发现故障予以排 除。典型有效的访问、控制外围扩展电路的方法是对电路进行循环读 典型有效的访问、 或写操作。 或写操作。
软件设计与调试
单片机应用系统的软件设计通常包括数据采 集和处理程序、控制算法实现程序、 集和处理程序、控制算法实现程序、人机对话程 序和数据处理与管理程序。 序和数据处理与管理程序。
软件设计
软件设计步骤： 1. 程序的总体设计 2. 程序的编制 3. 软件调试
程序的总体设计
程序的总体设计是指从系统高度考虑程序 结构、数据格式和程序功能的实现方法和手段。 结构、数据格式和程序功能的实现方法和手段。 程序的总体设计包括拟定总体设计方案， 程序的总体设计包括拟定总体设计方案，确定 算法和绘制程序流程图等。 算法和绘制程序流程图等。
单片机应用系统的开发流程 与开发工具
1. 单片机应用系统的开发流程 2. 单片机应用系统的开发环境 3. 单片机应用系统的开发工具
单片机应用系统的开发流程
单片机应用系统的设计原则 单片机应用系统的开发流程 工程设计报告的编制 单片机应用系统的开发模式
单片机应用系统的设计原则
单片机应用系统的设计原则
2. 性能价格比高
简化外围硬件电路， 简化外围硬件电路，在系统性能许可的范围内尽可能用软件程序取代 硬件电路，以降低系统的制造成本。 硬件电路，以降低系统的制造成本。
3. 操作维护方便
操作方便表现在操作简单、直观形象和便于操作。在系统设计时， 操作方便表现在操作简单、直观形象和便于操作。在系统设计时， 在系统性能不变的情况下，应尽可能地简化人机交互接口。 在系统性能不变的情况下，应尽可能地简化人机交互接口。
具体方法: 具体方法:
利用开发系统友好的交互界面， 利用开发系统友好的交互界面，对目标系统的单片机外围扩展电 路进行访问、控制，使系统在运行中暴露问题， 路进行访问、控制，使系统在运行中暴露问题，从而发现故障予以排 除。典型有效的访问、控制外围扩展电路的方法是对电路进行循环读 典型有效的访问、 或写操作。 或写操作。
软件设计与调试
单片机应用系统的软件设计通常包括数据采 集和处理程序、控制算法实现程序、 集和处理程序、控制算法实现程序、人机对话程 序和数据处理与管理程序。 序和数据处理与管理程序。
软件设计
软件设计步骤： 1. 程序的总体设计 2. 程序的编制 3. 软件调试
程序的总体设计
程序的总体设计是指从系统高度考虑程序 结构、数据格式和程序功能的实现方法和手段。 结构、数据格式和程序功能的实现方法和手段。 程序的总体设计包括拟定总体设计方案， 程序的总体设计包括拟定总体设计方案，确定 算法和绘制程序流程图等。 算法和绘制程序流程图等。
1.单片机应用系统的研制步骤和方法
为此我们修改项目MyProject中的文件McuTimer.c。
在μVision3 IDE环境下重新编译该项目。按“F5”按钮 进入全速运行。然后切换到Proteus VSM环境。可以 分别点“加1按钮”、“减1按钮”和“清零按钮”可 以观察程序单片机外围部件仿真运行情况。
2. 放置元器件至图形编辑窗口
3. 放置总线至图形编辑窗口
4. 添加电源和接地引脚
5. 元器件之间的连线Wiring Up Components on the Schematic
6. 给导线或总线加标签
7. 添加电压探针
8. 添加文字标注
9. 添加虚拟仪器
10. 选择AT89C52属性并加载程序文件
它可以显示两个内容。一个是：在元件列表中选择一 个元件时，它会显示该元件的预览图；另一个是：当鼠 标焦点落在原理图编辑窗口时（即放置元件到原理图编 辑窗口后或在原理图编辑窗口中点击鼠标后），它会显 示整张原理图的缩略图，并会显示一个绿色的方框，绿 色方框里面的内容就是当前原理图窗口中显示的内容， 因此你可用鼠标在它上面点击来改变绿色方框的位置， 从而改变原理图的可视范围。
2.2 Proteus 7 Professional界面介绍
安装完 Proteus后，运行ISIS 7 Professional，会出现如 图的窗口界面。
导航窗口 选择元器件 元器件库管理 已选元器件列表 类别选择
方向工具栏 仿真工具栏
原理图编辑窗口
窗口内各部分的功能用中文作了标注。ISIS大部分操作 与windows的操作类似。
从“文件”下拉菜单选择“保存”项，出现如图对话框，提示输 入文件名，图中设文件名为80C51VSM.DSN，点“保存”按钮。
单击仿真运行开始4 Proteus VSM与μVision3的联调
在μVision3 IDE环境下重新编译该项目。按“F5”按钮 进入全速运行。然后切换到Proteus VSM环境。可以 分别点“加1按钮”、“减1按钮”和“清零按钮”可 以观察程序单片机外围部件仿真运行情况。
2. 放置元器件至图形编辑窗口
3. 放置总线至图形编辑窗口
4. 添加电源和接地引脚
5. 元器件之间的连线Wiring Up Components on the Schematic
6. 给导线或总线加标签
7. 添加电压探针
8. 添加文字标注
9. 添加虚拟仪器
10. 选择AT89C52属性并加载程序文件
它可以显示两个内容。一个是：在元件列表中选择一 个元件时，它会显示该元件的预览图；另一个是：当鼠 标焦点落在原理图编辑窗口时（即放置元件到原理图编 辑窗口后或在原理图编辑窗口中点击鼠标后），它会显 示整张原理图的缩略图，并会显示一个绿色的方框，绿 色方框里面的内容就是当前原理图窗口中显示的内容， 因此你可用鼠标在它上面点击来改变绿色方框的位置， 从而改变原理图的可视范围。
2.2 Proteus 7 Professional界面介绍
安装完 Proteus后，运行ISIS 7 Professional，会出现如 图的窗口界面。
导航窗口 选择元器件 元器件库管理 已选元器件列表 类别选择
方向工具栏 仿真工具栏
原理图编辑窗口
窗口内各部分的功能用中文作了标注。ISIS大部分操作 与windows的操作类似。
从“文件”下拉菜单选择“保存”项，出现如图对话框，提示输 入文件名，图中设文件名为80C51VSM.DSN，点“保存”按钮。
单击仿真运行开始4 Proteus VSM与μVision3的联调
12单片机原理与应用(同济出版社魏鸿磊)：第十二章 单片机应用系统设计
while(i--) //南北绿灯闪5秒
while(i--) //南北绿灯闪5秒
{
{
second = 0;
second = 0;
while(second < 1);
while(second < 1);
GREEN_E = !GREEN_E;
GREEN_W = !GREEN_W;
}
}
GREEN_E = 1;
uchar count=0;
uchar second=0;
DATE: 2019/6/25
PAGE: 20
三、单片机应用系统设计举例
void init() {
TMOD = 0x01; //选择16位的定时器 EA=1; //开总中断和定时器0中断 ET0=1; //开定时器0中断 TL0 = (65536-46083)%256; TH0 = (65536-46083)/256; //定时器设定50ms溢出 RED_S = 0; //南方向的红灯 YELLOW_S = 1; //南方向的黄灯 GREEN_S = 1; //南方向的绿灯 RED_N = 0; //北方向的红灯 YELLOW_N =1; //北方向的黄灯 GREEN_N =1; //北方向的绿灯 RED_E = 0; //东方向的红灯 YELLOW_E = 1; //东方向的黄灯 GREEN_E = 1; //东方向的绿灯 RED_W = 0; //西方向的红灯 YELLOW_W = 1; //西方向的黄灯 GREEN_W = 1; //西方向的绿灯 }
GREEN_W = 1;
YELLOW_E = 0;
YELLOW_W = 0;
while(second < 5); //5秒延时
最新新编单片机原理及应用 汪贵平 1_第1章 单片机概述新教学讲义PPT课件
2．光线：表示光的传播传播方向的直线。 3．本影、半影：本影指完全没有光照的区域；
半影指有部分光源的光照到的区域。
4．光速：光在真空中的转播速度为 c=3.00×108m/s。
⑴光在不同介质中的传播速度是不同的。根据爱因斯坦的相对论光速不可能 超过c。
⑵近年来（1999-2001年）科学家们在极低的压强（10-9Pa）和极低的温度 （10-9K）下，得到一种物质的凝聚态，光在其中的速度降低到17m/s， 甚至停止运动。
7．光的折射：光射到两种介质的界面上后从 第一种介质进入第二种介质时，传播方向 发生改变的现象。
8．折射率：光从真空射向介质时，入射角正弦 和折射角正弦的比值叫这种介质的折射率， （n nss相iinn ri对较光大疏）介。质（n相对较小）、光密介质
2.按照存储器结构分类
图1-2 冯·诺依曼结构
2.按照存储器结构分类
图1-3 哈佛结构
3.按生产厂家分类
1)Intel公司：MCS-51和MCS-96系列。 2)Atmel公司：AVR系列、AT系列。 3)Winbond公司：W77系列、W78系列。 4)SST公司：SST系列。 5)NXP公司：P89系列、LPC系列。 6)Motorola公司：68HCXX系列。 7)Microchip公司：16C5X/6X/7X/8X系列。 8)Texas公司：MSP430FXX系列。 9)诸多公司的32位ARM系列，但其具有更多的嵌入式微处理器的特征。
3.问答题
(1)什么是嵌入式系统？ (2)什么是单片机？单片机的主要技术指标有哪些？ (3)单片机与微处理器在结构和使用中有什么差别？ (4)51系列单片机内部有哪些功能部件？ (5)试述ISP与IAP的区别。 (6)什么是IDE？什么是ICE？ (7)试画出典型单片机应用系统的硬件构成框图。
半影指有部分光源的光照到的区域。
4．光速：光在真空中的转播速度为 c=3.00×108m/s。
⑴光在不同介质中的传播速度是不同的。根据爱因斯坦的相对论光速不可能 超过c。
⑵近年来（1999-2001年）科学家们在极低的压强（10-9Pa）和极低的温度 （10-9K）下，得到一种物质的凝聚态，光在其中的速度降低到17m/s， 甚至停止运动。
7．光的折射：光射到两种介质的界面上后从 第一种介质进入第二种介质时，传播方向 发生改变的现象。
8．折射率：光从真空射向介质时，入射角正弦 和折射角正弦的比值叫这种介质的折射率， （n nss相iinn ri对较光大疏）介。质（n相对较小）、光密介质
2.按照存储器结构分类
图1-2 冯·诺依曼结构
2.按照存储器结构分类
图1-3 哈佛结构
3.按生产厂家分类
1)Intel公司：MCS-51和MCS-96系列。 2)Atmel公司：AVR系列、AT系列。 3)Winbond公司：W77系列、W78系列。 4)SST公司：SST系列。 5)NXP公司：P89系列、LPC系列。 6)Motorola公司：68HCXX系列。 7)Microchip公司：16C5X/6X/7X/8X系列。 8)Texas公司：MSP430FXX系列。 9)诸多公司的32位ARM系列，但其具有更多的嵌入式微处理器的特征。
3.问答题
(1)什么是嵌入式系统？ (2)什么是单片机？单片机的主要技术指标有哪些？ (3)单片机与微处理器在结构和使用中有什么差别？ (4)51系列单片机内部有哪些功能部件？ (5)试述ISP与IAP的区别。 (6)什么是IDE？什么是ICE？ (7)试画出典型单片机应用系统的硬件构成框图。
ATC单片机应用系统的设计与调试
3．工艺设计
包括机箱、面板、配线、接插件等。必须考虑到安装、调试、 维修的方便。另外，硬件抗干扰措施也必须在硬件设计时 一并考虑进去。
因6264、2764都是8KB，故需要13条低位地址线（A12～A0）进 行片内寻址，低8位地址线A7～A0经8D锁存器74LS373输出， 图中没有画出。其他三条高位地址线A15～A13经3-8译码器 74LS138译码后作为外围芯片的片选线。图中尚剩余三条地 址选择线Y7*～ Y5* ，可扩展三片存储器芯片或外围I/O接口 电路芯片。
第13章 AT89C51单片机应用系统的设 计与调试
13.1 AT89C51 单片机应用系统的设计步骤 设计一个单片机测控系统，一般可分为四个步骤： （1）需求分析，方案论证和总体设计 需求分析:被测控参数的形式（电量、非电量、模拟量、数字量
等）、被测控参数的范围、性能指标、系统功能、工作环境、 显示、报警、打印要求等。 方案论证:根据要求，设计出符合现场条件的软硬件方案，又要 使系统简单、经济、可靠，这是进行方案论证与总体设计一 贯坚持的原则。
（5）预留A/D和D/A通道。和I/O端口同样的原因，留出一些 A/D和D/A通道将来可能会解决大问题。
2．以软代硬
原则上，只要软件能做到且能满足性能要求，就不用硬件。 硬件多了不但增加成本，而且系统故障率也会提高。以软 带硬的实质，是以时间换空间，软件执行过程需要消耗时 间，因此这种代替带来的问题就是实时性下降。在实时性 要求不高的场合，以软代硬是很合算的。
2．总线驱动
设计时，有时要扩展多片芯片，注意AT89C51的I/O口驱动能力。
AT89C51有4个并行双向口，P0、P1、P2、P3 4个口的驱动能力 不同，P0口的驱动能力较大，每位可驱动8个LSTTL输入， 当其输出高电平时，可提供400A的电流；
包括机箱、面板、配线、接插件等。必须考虑到安装、调试、 维修的方便。另外，硬件抗干扰措施也必须在硬件设计时 一并考虑进去。
因6264、2764都是8KB，故需要13条低位地址线（A12～A0）进 行片内寻址，低8位地址线A7～A0经8D锁存器74LS373输出， 图中没有画出。其他三条高位地址线A15～A13经3-8译码器 74LS138译码后作为外围芯片的片选线。图中尚剩余三条地 址选择线Y7*～ Y5* ，可扩展三片存储器芯片或外围I/O接口 电路芯片。
第13章 AT89C51单片机应用系统的设 计与调试
13.1 AT89C51 单片机应用系统的设计步骤 设计一个单片机测控系统，一般可分为四个步骤： （1）需求分析，方案论证和总体设计 需求分析:被测控参数的形式（电量、非电量、模拟量、数字量
等）、被测控参数的范围、性能指标、系统功能、工作环境、 显示、报警、打印要求等。 方案论证:根据要求，设计出符合现场条件的软硬件方案，又要 使系统简单、经济、可靠，这是进行方案论证与总体设计一 贯坚持的原则。
（5）预留A/D和D/A通道。和I/O端口同样的原因，留出一些 A/D和D/A通道将来可能会解决大问题。
2．以软代硬
原则上，只要软件能做到且能满足性能要求，就不用硬件。 硬件多了不但增加成本，而且系统故障率也会提高。以软 带硬的实质，是以时间换空间，软件执行过程需要消耗时 间，因此这种代替带来的问题就是实时性下降。在实时性 要求不高的场合，以软代硬是很合算的。
2．总线驱动
设计时，有时要扩展多片芯片，注意AT89C51的I/O口驱动能力。
AT89C51有4个并行双向口，P0、P1、P2、P3 4个口的驱动能力 不同，P0口的驱动能力较大，每位可驱动8个LSTTL输入， 当其输出高电平时，可提供400A的电流；