嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)班

嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)班第1頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第一章嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)§1-1嵌入式系統(tǒng)概述§1-2嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程內(nèi)容提要:第2頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一§1-1嵌入式系統(tǒng)概述一般定義嵌入式系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)直接嵌入至應(yīng)用系統(tǒng)中，是信息技術(shù)IT的最終產(chǎn)品，可以創(chuàng)新出各種新型的應(yīng)用產(chǎn)品。嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。一般由嵌入式處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。第3頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式處理器

嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)的核心，是控制、輔助系統(tǒng)運(yùn)行的硬件單元。嵌入式處理器嵌入式微處理器嵌入式微控制器嵌入式DSP處理器嵌入式片上系統(tǒng)第4頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式處理器嵌入式微處理器（MicroProcessorUnit，MPU）

嵌入式微處理器可謂是通用計(jì)算機(jī)中CPU的微縮版。但與計(jì)算機(jī)處理器不同的是，在實(shí)際嵌入式應(yīng)用中，只保留和嵌入式應(yīng)用緊密相關(guān)的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，這樣就以最低的功耗和資源實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的特殊要求。嵌入式微控制器(MicrocontrollerUnit,MCU)

嵌入式微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，常稱為單片機(jī)。內(nèi)部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、看門狗、I/O、串行口、脈寬調(diào)制輸出、A/D、D/A、FlashRAM、EEPROM等各種必要功能和外設(shè)。和嵌入式微處理器相比，微控制器的最大特點(diǎn)是單片化，體積大大減小，從而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器是目前嵌入式系統(tǒng)工業(yè)的主流。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱微控制器。第5頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一嵌入式DSP處理器(EmbeddedDigitalSignalProcessor,EDSP)

DSP處理器是專門用于信號(hào)處理方面的處理器，其在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令算法方面進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，具有很高的編譯效率和指令的執(zhí)行速度。在數(shù)字濾波、FFT、譜分析等各種儀器上DSP獲得了大規(guī)模的應(yīng)用。嵌入式片上系統(tǒng)

片上系統(tǒng)（SoC）需要使用硬件描述語言，綜合時(shí)序設(shè)計(jì)，直接在器件庫中調(diào)用各種通用IP內(nèi)核，通過仿真后進(jìn)行生產(chǎn)。SoC將在聲音、圖像、影視、網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。第6頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一一、什么是單片機(jī)（嵌入式微控制器：embeddedmicrocontroller）單片機(jī)就是單片微型計(jì)算機(jī)(Single-ChipMicrocomputer)。微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的硬件部分通常由五部分組成:運(yùn)算器輸入設(shè)備輸出設(shè)備控制器存儲(chǔ)器第7頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一這種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通常由多塊印刷電路板制成：多板機(jī)

主板顯卡聲卡存儲(chǔ)器接口網(wǎng)卡輸入輸出接口內(nèi)存條CPU第8頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一CPUCPU芯片內(nèi)存條存儲(chǔ)器接口存儲(chǔ)器芯片輸入輸出接口輸入輸出接口芯片定時(shí)計(jì)數(shù)器芯片A/D、D/A芯片單板機(jī)

印刷電路板第9頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一

單硅晶片CPU存儲(chǔ)器控制電路定時(shí)器時(shí)鐘電路I/O口單片機(jī)在一塊芯片體上集成了中央處理器CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、程序存儲(chǔ)器ROM或EPROM、定時(shí)器／計(jì)數(shù)器、中斷控制器以及串行和并行I／O接口等功能部件，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。第10頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一

三種應(yīng)用形態(tài)的比較：單板機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)機(jī)（多板機(jī)）第11頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一實(shí)際講述以9S12DG128為主第12頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一（1）體積小，重量輕；（2）可靠性高，運(yùn)行速度快，抗干擾能力強(qiáng)；（3）控制功能強(qiáng)，使用靈活，性價(jià)比高；（4）易擴(kuò)展，易于開發(fā)；（5）受集成度限制，片內(nèi)存儲(chǔ)器容量較小。單片機(jī)是應(yīng)工業(yè)測控的需要而誕生的,它的結(jié)構(gòu)與指令功能都是按照工業(yè)控制要求設(shè)計(jì)的,故又稱單片微控制器(SingleChipMicrocontroller)。單片機(jī)特點(diǎn)：第13頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一以單片機(jī)為核心的應(yīng)用系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于：信息家電類移動(dòng)終端類通信類汽車電子類工業(yè)控制類第14頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一二、單片機(jī)系統(tǒng)的組成?第15頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一CPU（中央處理單元）

CPU（CentralProcessingUnit）。它是單片機(jī)的核心部件，包括運(yùn)算器和控制器。運(yùn)算器既是算術(shù)邏輯單元ALU（ArithmeticlogicUnit)，其功能是進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算。主要負(fù)責(zé)對(duì)信息的加工處理。運(yùn)算器不斷地從存儲(chǔ)器中得到要加工的數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行加、減、乘、除及各種邏輯運(yùn)算，并將最后的結(jié)果送回存儲(chǔ)器中，整個(gè)過程在控制器的指揮下有條不紊地進(jìn)行。控制器是CPU的神經(jīng)中樞，一般由指令寄存器、指令譯碼器、時(shí)序電路和控制電路組成。所起作用是完成取指令、將指令譯碼形成各種微操作并執(zhí)行指令，同時(shí)控制計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件有條不紊地工作。第16頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一?第17頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與程序存儲(chǔ)器①數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM：RandomAccessMemory）在單片機(jī)中，用隨機(jī)存取的存儲(chǔ)器（RAM）來存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，暫存運(yùn)行期間的數(shù)據(jù)、中間結(jié)果、緩沖和標(biāo)志位等，所以稱之為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。②程序存儲(chǔ)器（ROM：ReadOnlyMemory）單片機(jī)的應(yīng)用中常常將開發(fā)調(diào)試成功后的應(yīng)用程序存儲(chǔ)在程序存儲(chǔ)器中，因?yàn)椴辉俑淖?，所以這種存儲(chǔ)器都采用只讀存儲(chǔ)器ROM的形式。第18頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一?第19頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一A/D和D/A轉(zhuǎn)換模塊將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電路，稱為模數(shù)轉(zhuǎn)換器（簡稱A/D轉(zhuǎn)換器或ADC,AnalogtoDigital

Converter）；將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的電路稱為數(shù)模轉(zhuǎn)換器（簡稱D/A轉(zhuǎn)換器或DAC,Digitalto

AnalogConverter）。第20頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一?第21頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一定時(shí)器/計(jì)數(shù)器模塊計(jì)數(shù)概念的引入從選票的統(tǒng)計(jì)談起：畫“正”。這就是計(jì)數(shù)。生活中計(jì)數(shù)的例程處處可見。例：錄音機(jī)上的計(jì)數(shù)器、家里面用的電度表、汽車上的里程表等等。定時(shí)器／計(jì)數(shù)器簡稱定時(shí)器，其作用主要包括產(chǎn)生各種時(shí)標(biāo)間隔、記錄外部事件的數(shù)量等，是單片機(jī)中最常用、最基本的部件之一。單片機(jī)中的定時(shí)器和計(jì)數(shù)器是一個(gè)東西，只不過計(jì)數(shù)器是記錄的外界發(fā)生的事情，而定時(shí)器則是由單片機(jī)供給一個(gè)非常穩(wěn)定的計(jì)數(shù)源。第22頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一?第23頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一串行通訊模塊串行通信和并行通信

計(jì)算機(jī)1GND

計(jì)算機(jī)2GND并行通信

計(jì)算機(jī)1GND

計(jì)算機(jī)2GND發(fā)送接收串行通信并行通信，即數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送；串行通信，即數(shù)據(jù)一位一位順序傳送。第24頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一

并行數(shù)據(jù)傳送串行數(shù)據(jù)傳送原理各數(shù)據(jù)位同時(shí)傳送數(shù)據(jù)位按位順序進(jìn)行優(yōu)點(diǎn)傳送速度快、效率高最少只需一根傳輸線即可完成：成本低缺點(diǎn)數(shù)據(jù)位數(shù)→傳輸線根數(shù)：成本高速度慢應(yīng)用傳送距離＜30米，用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部幾米～幾千公里，用于計(jì)算機(jī)與外設(shè)之間第25頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一串行通信是將數(shù)據(jù)的各位一位一位地依次傳送。適合于計(jì)算機(jī)之間、計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的遠(yuǎn)距離通信。串行通信從傳輸方式分為：單工方式、半雙工方式、全雙工方式。從接收方式來說，串行通信有兩種方式：異步通信方式、同步通信方式。第26頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一串行通信制式：單工(a)、半雙工(b)和全雙工(c)(simplexhalfduplexfullduplex)發(fā)送器A站接收器B站單工通信(a)發(fā)收A站發(fā)收B站發(fā)收A站收發(fā)B站(b)(c)1、半雙工每次只能有一個(gè)站發(fā)送。2、完全雙工

兩個(gè)站都能同時(shí)發(fā)送稱完全雙工。第27頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一串行通信的分類：異步(AsynchronousCommunication)

同步(SynchronousCommunication)異步通信的雙方需要兩項(xiàng)約定：1.字符格式：一幀字符位數(shù)的規(guī)定：數(shù)據(jù)位，校驗(yàn)位，起始位和停止位。2.波特率(位/秒)和傳送速率的規(guī)定：例：要求每秒傳送120個(gè)字符，每幀為10位。解：

B=120×10=1200波特每位0.83ms

數(shù)據(jù)位傳送輸率=120×8=960位/秒(二)同步通信：

以一串字符為一個(gè)傳送單位，字符間不加標(biāo)識(shí)位，在一串字符開始用同步字符標(biāo)識(shí)，硬件要求高，通訊雙方須嚴(yán)格同步。(一)異步通信：以字符為傳送單位用起始位和停止位標(biāo)識(shí)每個(gè)字符的開始和結(jié)束字符，間隔不固定，只需字符傳送時(shí)同步即可。異步通訊常用格式：一個(gè)字符幀同步字符CRC字符開始終止數(shù)據(jù)塊第28頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一1、因通信時(shí)（有干擾）信號(hào)要衰減，所以常采用RS232電平負(fù)邏輯，拉開“0”和“1”的電壓檔次，以免信息出錯(cuò)：TTL正邏輯：“0”：0—2.4V；“1”：3.6V—+5V；高阻：2.4V—3.6V。TTL電平直接傳輸距離一般不超過1.5米。RS232負(fù)邏輯：“0”：+5V—+15V；“1”：-5V—-15V。最大傳輸信息的長度為15米。異步串行通信的信號(hào)形式：第29頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一2、遠(yuǎn)距離直接傳輸數(shù)字信號(hào)，信號(hào)會(huì)發(fā)生畸變，因此要把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)槟M信號(hào)再進(jìn)行傳送?？衫霉饫|、專用通信電纜或電話線。方法：通常使用頻率調(diào)制法（頻帶傳送方）。通常：“1”：1270Hz或2225Hz；“0”：1070Hz或2025Hz。第30頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一?第31頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一總線CPU通過總線來實(shí)現(xiàn)與存儲(chǔ)器、I/O接口的數(shù)據(jù)交換。數(shù)據(jù)總線DBCPU微處理器輔助電路ROMRAMI/O外設(shè)控制總線CB地址總線AB第32頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一數(shù)據(jù)總線（DataBus―DB）

——雙向、三態(tài)用來在微處理器、存儲(chǔ)器以及輸入/輸出接口之間傳送數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線的根數(shù)決定了一次可以傳遞二進(jìn)制數(shù)的位數(shù)。CPU微處理器輔助電路ROMRAMI/O外設(shè)控制總線CB數(shù)據(jù)總線DB地址總線AB第33頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一地址總線（AddressBus―AB）

——單向、三態(tài)

地址總線用來傳送CPU發(fā)出的地址信息，以訪問被選擇的存儲(chǔ)單元或I/O接口電路。 地址總線的位數(shù)決定了可以直接訪問的存儲(chǔ)單元(或I/O口)的最大可能數(shù)量（即容量）。數(shù)據(jù)總線DBCPU微處理器輔助電路ROMRAMI/O外設(shè)控制總線CB地址總線AB第34頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一控制總線（ControlBus―CB）數(shù)據(jù)總線DBCPU微處理器輔助電路ROMRAMI/O外設(shè)控制總線CB地址總線AB控制總線用來傳輸控制信號(hào)，包括CPU送往存儲(chǔ)器和I/O接口電路的控制信號(hào)，如、、INTA等；還包括其他部件送到CPU的信號(hào)，如、RESET等。不同的CPU控制總線根數(shù)及含義不盡相同。RDWRINT

數(shù)據(jù)總線和每個(gè)元件的數(shù)據(jù)線相連，為了使CPU能夠和其中一個(gè)元件正確通信，必須使用三態(tài)邏輯元件（特別針對(duì)輸入元件）。第35頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一?第36頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一其它I/O模塊單片機(jī)上一般集成了多個(gè)I/O接口，其中有通用并行I/O口（一般每口8個(gè)外部引腳）以及SCI、PWM、I2C、CAN等專用子系統(tǒng)。復(fù)位后一般所有I/O引腳默認(rèn)設(shè)置為通用I/O輸入，當(dāng)專用子系統(tǒng)激活后，自動(dòng)變更為專用功能。第37頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一(1)一般I/O口準(zhǔn)雙向口，作通用輸入/輸出口使用。位電路結(jié)構(gòu)：一個(gè)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，用于輸出數(shù)據(jù)的鎖存；兩個(gè)三態(tài)輸入緩沖器，BUF1用于讀鎖存器，BUF2用于讀引腳；數(shù)據(jù)輸出驅(qū)動(dòng)電路，由場效應(yīng)管VT和片內(nèi)上拉電阻R組成。第38頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一（2）可用作地址總線的I/O口一個(gè)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，用于輸出數(shù)據(jù)的鎖存；兩個(gè)三態(tài)輸入緩沖器，BUF1用于讀鎖存器，BUF2用于讀引腳；一個(gè)多路開關(guān)MUX，它的一個(gè)輸入來自鎖存器的Q端，另一個(gè)輸入來自內(nèi)部地址的高8位；數(shù)據(jù)輸出驅(qū)動(dòng)電路由非門M，場效應(yīng)管VT和片內(nèi)上拉電阻R組成。第39頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一(3)地址數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用的總線I/O接口1個(gè)輸出鎖存器，輸出數(shù)據(jù)的鎖存；2個(gè)三態(tài)輸入緩沖器，分別用于鎖存器和引腳數(shù)據(jù)的輸入緩沖；1個(gè)多路開關(guān)MUX，它的一個(gè)輸入來自鎖存器，另一個(gè)輸入是地址/數(shù)據(jù)信號(hào)的反相輸出。在控制信號(hào)的的控制下能實(shí)現(xiàn)對(duì)鎖存器輸出端和地址/數(shù)據(jù)線之間的切換；由兩只場效應(yīng)管組成的輸出驅(qū)動(dòng)電路。第40頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一（4）可用作第二功能的I/O口一個(gè)數(shù)據(jù)輸出鎖存器，用于輸出數(shù)據(jù)的鎖存；3個(gè)三態(tài)輸入緩沖器，BUF1用于讀鎖存器，BUF2、BUF3用于讀引腳和第二功能數(shù)據(jù)的緩沖輸入；數(shù)據(jù)輸出驅(qū)動(dòng)電路，由與非門M，場效應(yīng)管VT和片內(nèi)上拉電阻R組成。第41頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一?第42頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一單片機(jī)工作支撐模塊包括電壓調(diào)整器、時(shí)鐘和復(fù)位發(fā)生模塊、看門狗、時(shí)鐘監(jiān)視器等。其它模塊如PWM（脈寬調(diào)制模塊）脈寬調(diào)制(PWM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對(duì)模擬電路進(jìn)行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。

占空比不同的3種PWM信號(hào)第43頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一

1.機(jī)器語言用機(jī)器能夠直接識(shí)別的二進(jìn)制指令代碼（即機(jī)器碼或可執(zhí)行的目標(biāo)代碼）編寫的程序稱為機(jī)器語言。執(zhí)行速度快不易記憶，十分繁瑣?！脵C(jī)器語言編寫程序是極其困難的。特點(diǎn)：程序設(shè)計(jì)第44頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一2.匯編語言用機(jī)器指令系統(tǒng)的助記符（能反映指令特征和操作性質(zhì)的英文單詞或英文縮寫），用符號(hào)代替操作數(shù)來編寫的程序稱為匯編語言程序。

用匯編語言編寫的程序不僅執(zhí)行速度快，又可以有效地利用機(jī)器本身的專有特性，從而提高機(jī)器的工作效率。用匯編語言編寫的程序由于面向機(jī)器，在一種機(jī)型上不能運(yùn)行另一種機(jī)型的匯編程序，通用性差。特點(diǎn)：第45頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一3.高級(jí)語言用戶不必了解具體機(jī)器結(jié)構(gòu)，而是面向問題，如BASIC、FORTRAN、PASCAL、C等各種高級(jí)語言。高級(jí)語言容易理解、學(xué)習(xí)和掌握，用戶用高級(jí)語言編寫程序就方便多了，可大大減少工作量。但計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，必須將高級(jí)語言編寫的源程序翻譯成機(jī)器語言表示的目標(biāo)代碼方能執(zhí)行。這個(gè)“翻譯”就是各種編譯程序(Compiler)或解釋程序

(Interpreter)。第46頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一§1-2單片機(jī)應(yīng)用系

統(tǒng)開發(fā)流程第47頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一（1）可行性調(diào)研可行性調(diào)研的目的是分析完成項(xiàng)目的可能性。首先從理論上進(jìn)行分析，探討實(shí)現(xiàn)的可能性，所要求的客觀條件是否具備（如環(huán)境、測試手段、儀器設(shè)計(jì)、資金等），然后結(jié)合實(shí)際情況，再?zèng)Q定能否立項(xiàng)的問題。（2）系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)在進(jìn)行可行性調(diào)研后，如果可以立項(xiàng)，下一步工作就是系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)。提出合理而可行的技術(shù)指標(biāo)，編寫出設(shè)計(jì)任務(wù)書（3）設(shè)計(jì)方案細(xì)化，確定軟硬件功能系統(tǒng)方案決定下來后，下一步可以將該項(xiàng)目細(xì)化，即需明確哪些部分用硬件來完成，哪些部分用軟件來完成。第48頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一（4）硬件原理圖設(shè)計(jì)進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)時(shí)，首要的問題是確定硬件電路的總體方案，并需進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)論證。所謂硬件電路的總體設(shè)計(jì)，就是為實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)目全部基本功能所需要的硬件電氣連線原理圖。（5）印刷電路板設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)完了硬件原理圖，就可以進(jìn)行印刷電路板（PCB）的設(shè)計(jì)了。確認(rèn)所設(shè)計(jì)的印刷電路板沒有錯(cuò)誤后，將設(shè)計(jì)的PCB文件交給電路板制作廠家進(jìn)行印刷電路板的制作。（6）程序設(shè)計(jì)與模擬調(diào)試在印刷電路板制作期間，可以進(jìn)行某些程序模塊的編寫和模擬調(diào)試。特別是對(duì)那些與硬件關(guān)系不大的程序模塊進(jìn)行模擬調(diào)試，如數(shù)據(jù)運(yùn)算、邏輯關(guān)系測試等。這樣可以加快項(xiàng)目的開發(fā)。第49頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一（7）印刷電路板的測試印刷電路制作完成后，需要對(duì)其進(jìn)行必要的測試，如檢查是否存在短路等。若沒有問題，則可以上電進(jìn)行仿真調(diào)試了。（8）系統(tǒng)在線仿真調(diào)試將所設(shè)計(jì)的印刷電路板連接到開發(fā)調(diào)試環(huán)境中，進(jìn)行程序的仿真調(diào)試工作。（9）系統(tǒng)試運(yùn)行系統(tǒng)所有的功能模塊都設(shè)計(jì)完畢并進(jìn)行了仿真調(diào)試后，就可以將程序?qū)懭氲絾纹瑱C(jī)中，進(jìn)行系統(tǒng)試運(yùn)行。若試運(yùn)行中出現(xiàn)問題，則對(duì)出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行分析，然后修改程序，并轉(zhuǎn)到（8），直到系統(tǒng)試運(yùn)行不出現(xiàn)問題為止。系統(tǒng)試運(yùn)行成功后，可以進(jìn)行項(xiàng)目的驗(yàn)收。第50頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)舉例

單片機(jī)在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

單片機(jī)的一個(gè)廣泛應(yīng)用領(lǐng)域就是控制系統(tǒng)。1．設(shè)計(jì)思想

通過傳感電路不斷循環(huán)檢測室內(nèi)溫度、濕度、有害氣體（如煤氣）濃度等環(huán)境參數(shù)，然后與由控制鍵盤預(yù)置的參數(shù)臨界值相比較，從而作出開/關(guān)窗、啟/停換氣扇、升/降溫（濕）等判斷，再結(jié)合窗狀態(tài)檢測電路所檢測到的窗狀態(tài)，發(fā)出一系列的控制命令，完成下雨則自動(dòng)關(guān)窗、室內(nèi)有害氣體超標(biāo)則自動(dòng)開窗、開/啟換氣扇、恒溫（濕）等自動(dòng)控制功能。用戶還可通過控制鍵盤，直接控制窗戶的開/關(guān)、換氣扇的啟/停、溫（濕）度的升/降，選擇所顯示參數(shù)的種類等。2．系統(tǒng)組成和部分電路設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要由控制器、數(shù)據(jù)檢測傳感電路、A/D轉(zhuǎn)換器、窗驅(qū)動(dòng)控制接口電路、窗驅(qū)動(dòng)電路等組成。其系統(tǒng)原理圖如下頁圖所示。第51頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一第52頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一

控制器采用美國Atmel公司的AT89C51單片機(jī)。利用89C51的P0口采集數(shù)據(jù)，完成控制信息的采集和控制功能。利用P1.0～P1.3作為窗狀態(tài)檢測端口，完成對(duì)窗狀態(tài)（即窗是否移到邊框）的檢測。數(shù)據(jù)檢測傳感電路由溫度傳感電路、濕度傳感電路、有害氣體傳感電路、紅外防盜傳感器四個(gè)部分組成。在此只以溫度傳感電路為例進(jìn)行設(shè)計(jì)。

根據(jù)溫度檢測的要求，溫度的檢測選用集成溫度傳感器AD590（測溫范圍為—55℃～+150℃）。測量電路如圖右所示。

第53頁，共59頁，2023年，2月20日，星期一

傳感器的采集信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)處理電路，必須通過A/D轉(zhuǎn)換器才能與單片機(jī)連接，本系統(tǒng)中有4路模擬輸入，A/D轉(zhuǎn)換器選用了ADC0809，89C51通過中斷方式讀取A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。通過A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)