精品课件-新编单片机原理与应用-第7章

11
3. 关键器件的选择 在选定单片机类型后，通常还要对系统中一些严重影响系 统性能指标的器件(如传感器、微弱信号放大器件等)进行选择。 例如，一个设计合理的测控系统往往因传感器件的精度或使用 条件等因素的限制而达不到应有的效果。
12
4. 软硬件功能划分 同一般的计算机系统一样，单片机应用系统的软件和硬件 在逻辑功能上是等效的。具有相同功能的单片机应用系统，其 软硬件功能可以在很宽的范围内变化。一些硬件电路的功能可 以由软件来实现，反之亦然。例如，系统日历时钟可以用实时 /日历时钟芯片(如MC146818、PCF8563)实现，也可以用定时中 断方式实现；又如无线或红外解码电路，既可由相应解码芯片 承担，也可以通过软件方式(如利用具有上升、下降沿触发捕 获功能的定时器)实现。
14
7.3 硬 件 设 计
硬件设计的任务就是依据总体设计要求，在选定单片机类 型基础上，规划出系统的硬件电路框图、所用元器件及电气连 接关系，生成系统的电原理图；根据经验或经过计算确定系统 中每一元器件的参数(如电阻阻值及公差、耗散功率、耐压)、 型号及封装形式。
15
必要时通过仿真或实验方式对系统内局部电路进行验证，确保 电原理图的正确性和可靠性。在系统原理图及元器件参数、型 号、封装形式完全确定情况下，就可进入印刷电路板设计(也 涉及工艺结构设计内容)阶段。
1) 货源充足、稳定 所选单片机芯片在国内元器件市场上货源要稳定、充足， 有成熟的开发设备(主要指仿真器和编程器)。 对于MCS-51及其兼容芯片来说，在研制阶段可选择带 Flash ROM存储器的CPU芯片，如89C5×系列中的 89C51/52/54/58、89C5××2系列中的 89C51×2/52×2/54×2/58×2、89C51RX系列中的89C51RD2芯 片、SST89E5XRD2系列芯片等，借助通用编程器即可反复修改 监控程序，便于调式；在小批量试产时，可换上相应型号、价 格更低的OTP ROM存储器芯片，如87C××系列中的 87C51/52/54/58或87C5××2系列芯片即可，无须修改硬件(如 PCB)和软件。
7
ATMEL公司的AVR系列、ST公司的STM8内核系列、Microchip公 司的PIC系列及其兼容芯片、Motorola公司的M68HC系列、 Zilog公司的Z8系列等8位MCU芯片，以及以ARM为内核合考虑以下几个 问题。
8
单片机应用系统开发过程包括总体设计、硬件设计、软件 设计、仿真调试、可靠性实验和产品化等几个阶段，但各阶段 不是绝对分开的，有时是交叉进行的。图7-1描述了单片机应 用系统开发的一般过程。
5
7.2 总 体 设 计
设计人员在接到某项单片机应用系统的研制任务后，一般 先进行总体设计。总体设计包括以下内容。
16
7.3.1 硬件电路设计及元器件选择 1. 系统构成方式选择 目前用户在构建单片机应用系统时，有以下三种方式可供
13
在应用中，系统的软、硬件功能划分要根据系统要求而定，用 硬件实现可提高系统反应速度、减少存储容量、缩短软件开发 周期，但会增加系统硬件成本、降低硬件的利用率，使系统的 灵活性与适应性变差。相反，若用软件来实现某些硬件功能， 可以节省硬件开支，增强系统的灵活性和适应性，但系统反应 速度会下降，软件设计费用和所需存储器容量将相应增加。对 产量大、价格敏感的民用产品，原则上能用软件实现的功能， 不靠硬件电路完成。在总体设计时，必须权衡利弊，仔细划分 好硬件和软件的功能。
1
第7章 单片机应用系统开发
➢7.1 ➢7.2 ➢7.3 ➢7.4 ➢7.5 ➢7.6
单片机应用系统开发过程概述 总体设计 硬件设计 软件设计 软件可靠性设计 系统调试与单片机开发工具
2
由于单片机应用系统种类繁多，技术要求及指标各不相同， 因此设计方案、设计步骤、开发过程不完全相同，但也存在着 一些共性问题。本章针对大多数应用场合，介绍单片机应用系 统的一般开发过程和硬件/软件设计基本方法。
9
2) 性价比高 在保证性能指标情况下，所用芯片价格要尽可能低，使系 统有较高的性价比。 3) 芯片加密功能完善 这点非常重要，因为系统硬件电路无密可守。如果所选芯 片加密功能不完善，容易被破解，这对委托方与开发者的利益 都可能造成潜在的损害。
10
4) 研发周期短 在研制任务重、时间紧的情况下，应考虑采用自己比较熟 悉的系列，这样可以较快地进行系统硬件与软件设计。原则上 选择用户广泛、技术成熟、性能稳定而自己又熟悉的系列与型 号。
3
7.1 单片机应用系统开发过程概述
单片机应用系统由硬件和软件两部分组成。硬件电路以 MCU芯片为核心，包括了扩展存储器、输入/输出接口电路及设 备；软件部分包括了监控程序和各种应用程序(可统称为控制 程序)。硬件电路和控制程序只有密切配合、协调一致，才能 组成一个高性能的单片机应用系统。
4
在系统的开发过程中，软硬件的功能总是在不断地调整，以相 互适应。硬件设计和软件设计不能截然分开，硬件设计时应考 虑系统资源及软件实现方法，而软件设计时又必须了解硬件的 工作原理。
1. 理解系统功能和技术指标 接到研制任务后，先对用户提出的任务进行深入细致的分 析和研究，参考国内外同类或相关产品的有关资料、标准，根 据系统的用途、功能和技术指标以及工作环境，拟定出性能/ 价格比最高的一套方案，这是系统设计的依据和出发点，也是 决定系统设计是否成功的关键。
6
2. 选择单片机类型 自20世纪70年代单片机诞生以来，发展十分迅速。目前世 界上生产单片机芯片的厂商有几十家，型号有上千种，其中应 用比较多的产品有：Intel公司的MCS-51极其兼容芯片(如 Philips公司的51系列、ATMEL公司的89S5X系列)、MCS-51派生 型芯片(如P89C51RD2系列、SST公司的89E5XRD2系列、华邦 Winbond的W78/W77/W79系列、 Philips公司的LPC76X与LPC900 系列)、