第11章 单片机应用系统设计及举例

21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17
P17 P16 P15
18
4 5 6
CRYSTAL
P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7
39 38 37 36 35 34 33 32
2．显示方案
显示通常采用两种方式：LED数码管显示和LCD液晶显示。
第11章 单片机应用系统设计及举例
时钟电路
复位电路
51单片 机
LED
按键
时钟电路
51单片 机
LCD 时钟芯片
复位电路
按键
软件计时LED显示时钟总体框
硬件定时LCD显示时钟总体框
第11章 单片机应用系统设计及举例
11.2.3 软件计时数码管显示时钟硬件电路
章 节
11.1 11.2 11.3 11.4 单片机应用系统的开发过程 电子时钟的设计 多路数字电压表的设计 多点温度测量系统设计
3
第11章 单片机应用系统设计及举例
11.1 单片机应用系统的开发过程
11.1.1 应具备的知识和能力
1．要具有一定的硬件基础知识 2．要有一定的动手能力 3．要具备一定的软件设计能力 4．要具有综合运用新知识和新技术的能力 5．要具有搜集、检索、提炼有用知识和资料的能力
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。 硬件系统设计通常要考虑以下几个方面。
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
第11章 单片机应用系统设计及举例
11.1.4 单片机应用系统的软件设计
1、软件设计和硬件设计应统一考虑，相结合进行。 2、软件设计时，应根据系统软件功能的要求，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。 3、选择编程语言,汇编语言和C语言。
C2
47uF
X1 C3
GND
47uF CRYSTAL 19
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
是 取数据（OE=1） 0808 通道地址加 1 否 地址数小于 8 88？ 是 开始
第11章 单片机应用系统设计及举例
11.4 多点温度测量系统设计 11.4.1 多点温度测量系统的功能要求
多点温度测量系统功能要求：
(1) 能够测量多点温度值。
(2) 精度0.1℃。
(3) 能通过显示器显示测量点编号和温度值。
200 29 30 31 PSEN ALE EA
17 14 15 8 18 19 20 21 7 6 10
OUT8 OUT7 OUT6 OUT5 OUT4 OUT3 OUT2 OUT1 EOC START CLOCK ADC0808
P00 7 P01 8 P02 9 P03 10 P04 11 P05 12 P06 13 P07 14
(4) 可轮流显示各测量点或指定显示某个测量点。
20
第11章 单片机应用系统设计及举例
11.4.2 多点温度测量系统的总体设计
时钟电路 复位电路 按键
51 单 片机
显示模块
测温 模块 1
测温 模块 2
测温 … 模块 N
21
第11章 单片机应用系统设计及举例
11.4.3 多点温度测量系统的硬件电路
否
允许 T0 中断 调用显示子程序 调用按键处理程序
分单元=60？ 是 时单元加 1，分单元清 0
否
时单元=24？ 是 时单元清 0
中断返回
第11章 单片机应用系统设计及举例
4．按键处理模块
开始
关中断
功能键按下否？ 否 加 1 键按下否？ =60？ 否 减 1 键按下否？ 否 开中断
是
延时消抖
模式计数器加 1，如等于 3， 则回到 0 模式计数器等于 0 不作处理，等于 1 小时加 1，等于 2 分加 1。 等 2 分加 1 模式计数器等于 0 不作处理，等于 1 小时加 1，等于 2 分加 1。 等 2 分加 1
6．要了解生产工艺或制造工艺
第11章 单片机应用系统设计及举例
11.1.2 单片机应用系统开发的基本过程
1. 明确系统的任务和功能要求
2. 系统的总体方案设计 3．系统详细设计 4．系统仿真与制作 5．系统调试与修改
6．生成正式系统或产品
第11章 单片机应用系统设计及举例
11.1.3 单片机应用系统的硬件设计
RESPACK-8
RP1
LM016L
LCD1
1
VSS VDD VEE
C1
1nF
RS RW E P17 4 P16 5 P15 6
CRYSTAL
2 3 4 5 6 7 8 9
P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07
1 2 3
X1 C2
1nF
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 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27
开始
第11章 单片机应用系统设计及举例
LCD 初始化
在 LCD 显示提示信息
11.2.6 硬 件定时液 晶显示时 钟软件程 序
功能开关 K1 按下？ Y 功能单元加 1，当 6 时回到 0
N
Y K2 按下？ N Y K3 按下？ N 读 DS1302 日历时钟寄存器 数存入日期、时间缓冲区
根据功能单元相应日 期、时间单元加 1
RS RW E
U1
R2 R3 R4
10k 10k 10k
X1
CRYSTAL 3 X2 RST SCLK I/O
5 7 6 P15 P16 P17
DS1302
1 2 3 4 5 6 7 8
K0 K1 K2
P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 AT89C52
第11章 单片机应用系统设计及举例
单片机原理与应用及C51程序设计 (第3版)
谢维成 杨加国主编
清华大学出版社
1
第11章 单片机应用系统设计及举例
第11章 单片机应用系统设计及举例 主要内容： 本章将首先介绍单片机应用系统设计的 开发过程，而后以几个典型的例子介绍单 片机应用系统设计。
2
第11章 单片机应用系统设计及举例
是
延时消抖
是
延时消抖
返回
第11章 单片机应用系统设计及举例
11.2.5 硬件定时液晶显示时钟硬件电路
LCD1
LM016L
C1
VSS VDD VEE D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 7 8 9 10 11 12 13 14
第11章 单片机应用系统设计及举例
11.2.2 总体方案设计
单片机电子时钟方案选择主要涉及两个方面：计时方案 和显示方案。
1．计时方案
第一种是通过单片机内部的定时器/计数器，采用软 件编程来实现时钟计时，这种实现的时钟一般称为 软时钟 第二种是采用专用的硬件时钟芯片计时，这种实现 的时钟一般称为硬时钟。
(3) 测量的最小分辨率为0.019V，测量误差为0.02V。。 (4) 能通过显示器显示通道和通道电压，有效位数为小 数点后两位
第11章 单片机应用系统设计及举例
11.3.2 多路数字电压表的总体设计
时钟电路
51单片 机
LCD
ADC0808
复位电路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
按键
第11章 单片机应用系统设计及举例
11.3.3 多路数字电压表硬件电路
1nF
X2 C2
1nF
19
XTAL1
1 2 3
P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27
XTAL2
C3
1nF 9 RST
R1
200 29 30 31
BAT1 DS1302
2 X1 VCC1 VCC2 8 1 3V
PSEN ALE EA
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
根据功能单元相应日 期、时间单元减 1
日期、 时间缓冲区数转化为 ASCII 码放入 LCD 显示缓冲区
用 LCD 显示显示缓 冲区的信息
第11章 单片机应用系统设计及举例
11.3 多路数字电压表的设计 11.3.1 多路数字电压表的功能要求
多路数字电压表的功能要求如下：
(1) 输入电压为8路。
(2) 电压值的范畴为0～5V。
50%
1k
RV2
第11章 单片机应用系统设计及举例
11.3.4 多路数字电压表软件程序
开始
2．A/D转换子程序
开始
1 ． 主 程 序
定时/计数器初始化 LCD 初始化 LCD 显示提示信息
启动一次转换 否
A/D 转换结束 EOC=1？
调用 A/D 转换子程序 判通道键是否按 下，按下加 1 当前通道数字量 转换成电压 显示当前通道值
18
XTAL2
C1
1nF
9
R1
1k 29 30 31
RST
VCC
PSEN ALE EA
R5 R4 R3 K0
5.1k 5.1k 5.1k 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
K1
K2
第11章 单片机应用系统设计及举例
开始
11.2.4 软件计时数码管显示时钟软件程序
1．主程序
开始
现场保护，重置初值 启动下一个 50ms 50ms 计数器加 1
2．数码管显示模块 略 3．定时器/计数 器T0中断服务程 序
否
50ms 计数器=20？ 是 秒单元加 1，50ms 计数器清 0
显示单元清 0 T0 初始化
否
秒单元=60？ 是 分单元加 1，秒单元清 0
LCD1
LM016L
C1 X1 33PF
C2
33PF 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 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
4、软件设计时要合理的分配系统资源。资源分配 中，定时/计数器、中断、串行口等分配比较容 易，这里介绍程序存储器和数据存储器的分配。
第11章 单片机应用系统设计及举例
11.2 单片机电子时钟的设计
11.2.1 单片机电子时钟的功能要求
本设计电子时钟主要功能为： (1)自动计时功能。 (2)能显示计时时间，显示效果良好。 (3)有校时功能，能对时间进行校准。 扩展功能：（用户自己添加） (4)具有整点报时功能，在整点时使用蜂鸣器 进行报时。 (5)具有定时闹钟功能，能设定定时闹钟，在 时间到时能使蜂鸣器鸣叫。
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
RV1
56%
1k
R1
10k P15 P16 P17
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 AT89C52
10 ADDA 11 ADDB 12 ADDC 13 14 15 16 ST 17
18
XTAL2
C3
9 1nF RST
U2
9 OE VREF(-) VREF(+) ALE ADD C ADD B ADD A IN7 IN6 IN5 IN4 IN3 IN2 IN1 IN0 16 12 22 ST 23 ADDC 24 ADDB 25 ADDA 5 4 3 2 1 28 27 26
R4