MCS-51单片机应用教程

总体方案确定后，对应用对象的工作过程进行深入 调查和分析，了解课题的要求、信号的种类和数量、 应用环境等。不管是老产品改造还是新产品的设计， 都应对产品性能改善的程度、成本、可靠性、可维 护性及经济效益等进行综合考虑，提出合理可行的 技术指标。主要技术指标是系统设计的依据和出发 点，此后的整个设计与开发过程都要围绕如何能达 到技术指标的要求来进行。
对于A/D和D/A电路芯片的选择原则,应根据系统对 它的速度、精度和价格的要求来确定。
外围模拟电路应根据系统的要求，在速度、精度和 价格等方面选用，同时还应注意它们与传感器等的 匹配问题。
（3） 总线驱动
MCS-51系列单片机的外部扩展空间可达64KB，但 扩展总线口（P0、P2）的负载能力有限（P0口为8 个LSTTL电路，P2口为4个LSTTL电路）。若负载 过重，系统便不能可靠地工作，这时可在P0口增加 双向三态缓冲器74LS245，在P2口加单向三态缓冲 器74LS244。
在选择I/O接口电路时，应从体积、价格、功能、 负载等方面考虑。标准的可编程接口电路8255、 8155接口简单，使用方便，对总线负载小，可优先 选用，但对要求口线扩充较少的系统，则可用TTL 或CMOS电路，以提高口线的利用率。需要注意的 是，CPU的I/O口负载能力有限，扩展以后，不宜 满载，应留有余量，否则会降低系统抗干扰能力。
（2） 软件结构设计设计出合理的软件结构是设计 性能优良的单片机应用系统软件的基础。
常用的程序设计方法有3种： 模块化程序设计；自 顶向下逐步求精程序设计；结构化程序设计。 MCS-51应用系统的软件设计一般采用模块化程序 设计。为了便于编程和调试，应先进行软件结构设 计，根据系统要求的功能，把软件分为不同的“模 块”，明确各模块应完成的功能，以及各模块之间 的关系，主要是要指定哪些任务由主程序完成，哪 些任务由中断服务程序完成，以便进行模块化的程 序设计。
1. 总体设计
（1） 总体方案设计、确定技术指标对于一个待开 发的单片机应用系统，应收集相关的技术资料，查 看过去是否有类似项目、产品。如果有，则可分析 这些项目、产品有什么优点、缺点，有什么值得借 鉴。如果没有，则应首先从理论上分析、探讨实现 的可能方案，根据客观条件如环境、测试手段、仪 器设备、资金成本等，选择一种最佳方案。
第5章 单片机实源自文库开发步骤
5.1 单片机应用系统设计的一般流程 5.2 单片机汇编程序的编辑方法 5.3 源程序的编译 5.4 程序的仿真调试
(下载源码就到源码网:）
5.1 单片机应用系统设计的一般流程
单片机应用系统是以单片机为核心，配以相应的外 围电路和软件，能实现某种功能的应用系统，它由 硬件部分和软件部分组成。硬件是系统的基础，软 件则是在硬件的基础上对其合理的调配和使用，从 而完成应用系统所要完成的任务。
（2） 数据存储器和I/O接口
对于数据存储器的容量需求，各个系统之间差别较 大，对于常规的智能仪器和实时控制系统，MCS51单片机片内RAM已能满足要求。若需要扩充少 量RAM，可以考虑选用RAM/IO扩展芯片8155， 不仅扩充了RAM，而且增加输入输出接口。对于 数据采集系统，往往需要有较大容量的RAM存储 器，这时RAM芯片的选择原则是尽可能减少芯片 的数量。
（3） 机型和器件选择在选择机型和器件时应考虑 以下几点。
① 货源充足稳定，便于批量生产。
② 在考虑性能/价格比的前提下，选择最容易实现 应用系统技术指标的机种。
③ 所选机型功能强、性能价格比好、有便于使用 的开发装置。
④ 要选择设计者最熟悉的机种和元器件，以缩短 研制周期。
⑤ 按照系统的精度、速度和可靠性等方面的要求 合理选择包括传感器、模拟电路、输入输出电路和 存储器等器件。
3. 软件设计
软件设计的任务是在总体设计和硬件设计的基础上 确定程序结构，分配单片机内部RAM资源，划分 功能模块，然后进行主程序和各模块程序的设计， 最后连接起来成为一个完整的应用程序。软件设计 的一般步骤如图5-2所示。
图5-2 软件设计步骤
（1） 系统定义系统定义是在进行软件设计前明确 软件承担的任务，然后结合硬件结构进一步确定软 件所承担任务的细节。细节如下：
2. 硬件设计
硬件设计的任务是根据总体设计要求，确定系统扩 展所需的扩展部分和各功能模块，包括存储器 （EPROM、E2PROM、FLASHROM和RAM）的 扩展、I/O电路、A/D、D/A电路以及有关外围电路 （键盘、显示器、打印机）等，然后设计出系统的 硬件电路原理图。
（1） 程序存储器
可作为程序存储器的芯片有EPROM、E2PROM及 FLASHROM等。从性能和价格方面考虑，对于大 批量生产已成熟的应用系统宜选用EPROM、 FLASHROM。调试阶段以及样机的研制可选用 FLASHROM、E2PROM。
（2） 具体方案设计（软硬件功能划分）具体方案 设计是将总体设计方案具体化、细化。画出各部分 功能框图，大致给出各框图的实现方法，明确哪些 部分由软件完成，哪些部分由硬件完成。系统的硬 件配置和软件的设计是紧密地联系在一起的，且硬 件和软件具有一定的互换性。多用硬件完成一些功 能，可以提高工作速度，减少软件研制工作量，但 增加了硬件成本。若用软件替代某些硬件的功能， 可使硬件成本降低，但增加了软件的复杂性，而且 降低了系统的工作速度。因此，总体设计时，应综 合考虑以上因素，合理搭配软硬件的比重。
① 定义说明各输入输出口的功能，确定信息交换 的方式、系统接口方式、占有口地址、读取和输出 方式等。
② 在程序存储器和数据存储器区域中（注意考虑 是否有断电保护措施）合理分配存储空间，包括系 统主程序、常数表格、数据暂存区域、堆栈区域、 入口地址等。
③ 对面板、控制开关、按键等输入量以及显示、 打印等输出量也必须给予定义，作为编程的依据。
单片机应用系统的研制过程主要包括总体设计、硬 件设计、软件设计、仿真调试等几个阶段，图5-1 为单片机应用系统设计过程框图。单片机应用系统 一般要求可靠性好、系统具有自诊断功能、操作维 修方便、性能价格比较高。这些要求在进行应用系 统设计的过程中要根据不同的需要和应用场合予以 考虑。
图5-1 单片机应用系统设计过程框图