單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例

本章內(nèi)容：0.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)0.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與調(diào)試附篇單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)例0.3單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例9.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是指以單片機(jī)為核心，配以一定的外圍電路和軟件，能實(shí)現(xiàn)某種或幾種功能的應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)包括：硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和軟件兩部分組成。一、需求分析、方案論證和總體設(shè)計(jì)階段

9.1.1設(shè)計(jì)步驟

需求分析:被測(cè)控參數(shù)的形式（電量、非電量、模擬量、數(shù)字量等）、被測(cè)控參數(shù)的范圍、性能指標(biāo)、系統(tǒng)功能、工作環(huán)境、顯示、報(bào)警、打印要求等。方案論證：根據(jù)用戶要求，設(shè)計(jì)出符合現(xiàn)場(chǎng)條件的軟硬件方案。既要滿足用戶要求，又要使系統(tǒng)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、可靠總體設(shè)計(jì)：根據(jù)方案論證的結(jié)果，進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)二、硬件設(shè)計(jì)單片機(jī)基本系統(tǒng)設(shè)計(jì)

主要完成時(shí)鐘電路、復(fù)位電路、供電電路的設(shè)計(jì)。單片機(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)展部分設(shè)計(jì)

主要包括：存儲(chǔ)器擴(kuò)展和接口擴(kuò)展。存儲(chǔ)器的擴(kuò)展指程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展；接口的擴(kuò)展指I/O接口和其它功能器件的擴(kuò)展。人機(jī)界面設(shè)計(jì)

主要完成按鍵、開(kāi)關(guān)、顯示器、報(bào)警等電路的設(shè)計(jì)

繪制系統(tǒng)的電路原理圖、底板圖

手工、PROTEL

組裝樣機(jī)制電路板、購(gòu)買元件、焊接

三、軟件設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理控制算法實(shí)現(xiàn)人機(jī)聯(lián)系數(shù)據(jù)管理設(shè)計(jì)方法模塊化設(shè)計(jì)自頂向下設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，在完成硬件設(shè)計(jì)之后，必須配備相應(yīng)的應(yīng)用軟件。

設(shè)計(jì)注意繪制程序流程圖合理分配系統(tǒng)資源

9.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與調(diào)試

9.2.1單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)與開(kāi)發(fā)工具

一、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

正確無(wú)誤的硬件設(shè)計(jì)和良好的軟件功能設(shè)計(jì)是一個(gè)實(shí)用的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)。完成這一目標(biāo)的過(guò)程稱為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。

二、單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具

目前，使用較多的仿真開(kāi)發(fā)系統(tǒng)分為兩類：

通用型單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)PC機(jī)+仿真軟件在線仿真器目標(biāo)板仿真頭軟件模擬開(kāi)發(fā)系統(tǒng)

這種系統(tǒng)是由通用PC加模擬開(kāi)發(fā)軟件構(gòu)成。常用的模擬開(kāi)發(fā)軟件有：1、Keil公司的μVision2、Proteus

9.2.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程

一、電路板(用戶樣機(jī))制作

硬件電路原理圖底板圖制板電路板焊接二、目標(biāo)文件生成

利用PC上的集成開(kāi)發(fā)軟件編寫用戶源程序，經(jīng)匯編(或編譯)生成目標(biāo)文件(.hex)

三、仿真調(diào)試

仿真調(diào)試包括：對(duì)用戶源程序的軟件調(diào)試

對(duì)用戶樣機(jī)的硬件調(diào)試

仿真調(diào)試可以分為兩種方式：軟件模擬：模擬開(kāi)發(fā)軟件

硬件仿真：硬件仿真器四、目標(biāo)程序?qū)懭?/p>

單片機(jī)程序仿真通過(guò)后，可將最終生成的目標(biāo)文件(.hex)裝入到單片機(jī)芯片或存儲(chǔ)器芯片中。

常用的方法：利用編程器PC機(jī)及編程軟件編程器及芯片利用在系統(tǒng)編程（ISP）技術(shù)PC機(jī)及ISP應(yīng)用軟件目標(biāo)板及具有ISP功能的CPU用ISP應(yīng)用軟件將程序?qū)懭氲紺PU中五、運(yùn)行

寫入了目標(biāo)程序的單片機(jī)或存儲(chǔ)器芯片插到單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)電路板上，這一應(yīng)用系統(tǒng)就可以獨(dú)立運(yùn)行了。

設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程：9.汽2提高刮系統(tǒng)殖可靠液性的狼一般輔方法9.己2.鎖1電源蠟干擾需及其烏抑制一、批交流怒電源餡干擾脾及其殃抑制交流瞞電源默綜合身配置：二、愁直流殲電源斧抗干船擾措透施集成槍穩(wěn)壓權(quán)路單杰獨(dú)供冬電采用俗低紋雷波高摘質(zhì)量閱集成鍬穩(wěn)壓賞電路趟。每問(wèn)個(gè)穩(wěn)丸壓電坐路單傻獨(dú)對(duì)妥電壓討過(guò)載羽進(jìn)行需保護(hù)誦。直流具開(kāi)關(guān)抬電源無(wú)工芳頻變搶壓器王，體爹積小搖、重惜量輕夫、效思率高鄙、電殲網(wǎng)電販壓范窄圍寬場(chǎng)、變接化時(shí)偉不易籃輸出挎過(guò)電瞇壓和頂欠電丘壓，銷同時(shí)域還具瞞有較畜好的惰初、悉次級(jí)教隔離相作用拉。DC－DC變換柏器輸入襪電壓線范圍墻大、哥輸出裝電壓容穩(wěn)定棕且可桐調(diào)整已、效領(lǐng)率高艇、體貸積小趨、有罩多種肚封裝粒形式熔。9.鑒2.煩2地線捎干擾聰及其丈抑制一、摸一點(diǎn)鋼接地診和多尊點(diǎn)接木地的概應(yīng)用低頻伍電路快，采慘用一砌點(diǎn)接捏地寄生觸電感拼影響幅小，況一點(diǎn)道接地爺可以羞減少醋地線乖造成陷的地繞環(huán)路鏈。高頻聰電路州，采僑用多具點(diǎn)接廣地寄生昂電感破及分經(jīng)布電啊容將喪造成閥各接桑地線襯間的珠耦合香，影茂響突歸出。頻率佩小于1M柜Hz時(shí)，持采用繭一點(diǎn)腿接地泉；頻提率高慨于10臟MH速z時(shí)，壇采用裙多點(diǎn)堡接地荒；頻闖率處訓(xùn)于1至10粗MH貧z時(shí)，榆若采鴿用一紫點(diǎn)接昆地，絹其地胸線長(zhǎng)將度不飯應(yīng)超躁過(guò)波隨長(zhǎng)的津二十培分之桿一。嚴(yán)否則厭，應(yīng)鏟采用量多點(diǎn)屬接地冶。二、恰數(shù)字稍地與貍模擬疤地的斯連接否原則數(shù)字器地是數(shù)縱字邏色輯電鋪路的維接地矮端，完以及A/廚D、D/弊A轉(zhuǎn)換梅器的嫩數(shù)字董地。模擬止地是指秧放大感器、女采樣調(diào)保持拍器和A/呆D、D/給A中模蘋擬信截號(hào)的部接地論端。數(shù)字鎖地和序模擬剝地應(yīng)驚分別稈接地尖。避免林?jǐn)?shù)字堤回路竟通過(guò)拔模擬辰電路躲的地潤(rùn)線再爬返回許到數(shù)財(cái)字電恒源對(duì)瘋模擬暑信號(hào)嘩產(chǎn)生狗影響呢。三、渴印刷粘電路允板的招地線細(xì)分布注原則邏輯賢器件米接地生線呈跑輻射磨網(wǎng)狀請(qǐng)，避班免環(huán)醒形地線睛盡量棋加寬唉。最捷好不糧小于3m冶m旁路省電容粥地線權(quán)不要箭太長(zhǎng)功率巖地應(yīng)型較寬大，必?fù)ы毰c腹小信蠅號(hào)地雜分開(kāi)四、拍信號(hào)稿電纜屏蔽舉層最第佳的恥接地嗽點(diǎn)在踏信號(hào)后源側(cè)呆（一代點(diǎn)接瀉地）環(huán)。雙絞趙線，重有抑刻制電杜磁干客擾的吸作用屏蔽祝線，孝有抑代制靜辰電感隸應(yīng)干搬擾的塞作用胸。一、暴使用裁微處向理器穿監(jiān)控豪電路基本逆功能齒：上電伍復(fù)位監(jiān)控布電壓客變化Wa燭tc恨hd風(fēng)og功能片使喬能備份法電池剩切換滑開(kāi)關(guān)考等9.睬2.拒3其它依提高劑系統(tǒng)管可靠衛(wèi)性的刻方法典型盾產(chǎn)品MA住X7子03～MA列X7懸09糖/8卡13貼L，MA綿X7串91等。二、位軟件銀抗干隨擾措墾施輸入/輸出引抗干幫擾開(kāi)關(guān)皂量輸驅(qū)入，嘉多次胞讀入鴨，比朱較無(wú)紹誤再忠確認(rèn)敏。開(kāi)關(guān)蓄量輸柿出，臟進(jìn)行嬌回讀勢(shì)，比賊較無(wú)加誤再柏輸出悶。按鈕屆、開(kāi)繩關(guān)，呆軟件襖延時(shí)染避免寶抖動(dòng)個(gè)誤讀條件現(xiàn)控制插：循諒環(huán)采棉樣、軋?zhí)幚砗?、控尤制輸己出。可能跌釀成途重大策事故夠的輸雄出，瞧要設(shè)智置人工態(tài)干預(yù)。（2）避東免系導(dǎo)統(tǒng)“唉死機(jī)獵”的牲方法硬件Wa姥tc效hd籮og軟件扎陷阱辦法委是在縱未用苦到的語(yǔ)中斷注矢量膏區(qū)及擇其它孫未使析用的EP領(lǐng)RO傍M區(qū)設(shè)承置如兇下指接令：…NO嫁PNO堤PLJ格MP橫00姑00杠H9.叛3多路雜數(shù)字皂電壓勢(shì)表的效設(shè)計(jì)9.爛3.籃1多路爹數(shù)字肺電壓肥表的凡原理慈及功怪能多路莖數(shù)字戀式電刑壓表宵應(yīng)用截系統(tǒng)盡主要在利用A/坊D轉(zhuǎn)換鑼器。處理刊過(guò)程蠻如下：先用A/桐D轉(zhuǎn)換回器對(duì)推各路梳電壓茄值進(jìn)志行采蜻樣，妹得到召相應(yīng)碎的數(shù)長(zhǎng)字量添，再登按數(shù)題字量劣與模朗擬量國(guó)成正繼比關(guān)仇系運(yùn)鏟算得齡到對(duì)膊應(yīng)的碧模擬句電壓辟值，管然后額把模脅擬值渠通過(guò)桌顯示卻器顯問(wèn)示出界來(lái)。功能圍要求喪如下：假設(shè)插待測(cè)患的輸僚入電警壓為8路，索電壓該值的墊范疇搞為0~朽5V，要午求能雁在四占位LE巖D數(shù)碼業(yè)管上以輪流柔顯示耕或單廳路選湊擇顯島示。皺測(cè)量慣的最躬小分最辨率黎為0.粥01貞9V，測(cè)綢量誤奔差為0.擋02冤V。9.刻3.寨2方案駛設(shè)計(jì)器件死選擇單片吧機(jī):艦AT歷89魂C5控2A/秋D轉(zhuǎn)換噴器:霜AD左C0訓(xùn)80蜓9。8路8位A/帝D轉(zhuǎn)換球器，賴分辨由率為0.韻01班96必V（5/才25曾5）LE揀D數(shù)碼填管：4位，與共陽(yáng)兄極。賢采用桐動(dòng)態(tài)扯顯示想方式蒙。獨(dú)立傳按鍵：通過(guò)滋按鍵愁選擇8路循持環(huán)/單路呢顯示策；單露路顯絹示可達(dá)通過(guò)集按鍵貫選擇揪顯示報(bào)的通非道數(shù)設(shè)計(jì)丸方案時(shí)鐘電路9.芬3.鄉(xiāng)豐3系統(tǒng)狗硬件咸電路隊(duì)的設(shè)始計(jì)簡(jiǎn)易靈數(shù)字槍電壓擠表硬恢件電持路主佳要由A/它D轉(zhuǎn)換在電路曠、顯暫示控指制電出路及躍按鍵渠電路等組夕成，而原理件圖如遍下：在連蓮接時(shí)善，AD茫C0衣80饒9的數(shù)卷?yè)?jù)線D0～D7與AT奸89銅C5獅2的P0口相櫻連，AD背C0壇80幟9的地懸址引礎(chǔ)腳、膛地址鄰鎖存喂端AL徐E、啟體動(dòng)信幸號(hào)ST烈AR忌T、數(shù)酒據(jù)輸顛出允添許控歇制端OE分別勵(lì)與AT奮89隨C5累2的P2口相益連，輕轉(zhuǎn)換六結(jié)束婦信號(hào)EO江C與AT橫89謝C5國(guó)2的P3燈.7相連看。時(shí)燙鐘信棍號(hào)輸雁入端CL白OC蠟K由單憶片機(jī)若的地偷址鎖擇存信跟號(hào)AL使E通過(guò)14控02戚4二分節(jié)頻后向得到含。AT蔑89政C5報(bào)2的P1、P3尼.0～P3廁.3端口紗作為4位LE匯D數(shù)碼騰管顯搶示控賭制。P1口為L(zhǎng)E哨D數(shù)碼圖管的乘字段眾碼輸墳出端順，P3塵.0～P3宋.3為L(zhǎng)E宣D數(shù)碼彩管的廈位選并碼輸吵出端蜓。K1和K2是兩承個(gè)按射鍵開(kāi)肉關(guān)，傾它與訪單片笨機(jī)的P3刻.5和P3項(xiàng).6相連務(wù)：K1用于攤單路賴顯示府或多泥路循奧環(huán)顯炊示轉(zhuǎn)況換控阻制，K2用于樂(lè)單路蛇顯示歸時(shí)選兩擇顯彼示的蠻通道遠(yuǎn)。9.寒3.通4系統(tǒng)曲軟件嶺程序雞的設(shè)撈計(jì)一、主主程留序主程繞序包即含初始極化部意分、抵調(diào)用A/今D轉(zhuǎn)換康子程激序和糟調(diào)用鏈顯示翠程序，如柜下圖鬧。開(kāi)始初始化調(diào)用A/D轉(zhuǎn)換子程序調(diào)用顯示子程序二、A/見(jiàn)D轉(zhuǎn)換腥子程栗序用于摧對(duì)8路輸?shù)苋肽Ｓ洈M電涂壓進(jìn)行A/畝D轉(zhuǎn)換，并斑將轉(zhuǎn)襪換的西數(shù)值機(jī)存入8個(gè)相信應(yīng)的朵存儲(chǔ)寒單元榮中，紋如下稍圖。開(kāi)始啟動(dòng)一次轉(zhuǎn)換取數(shù)據(jù)（OE=0）0809通道地址加1開(kāi)始地址數(shù)小于8？A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束EOC=1？三、音顯示伸子程汪序LE漂D數(shù)碼丸管采婦樣軟亭件譯珍碼動(dòng)演態(tài)掃葛描方寸式顯示端子程朗序包次括多路曬循環(huán)何顯示星程序芹：把8個(gè)存樂(lè)儲(chǔ)單扔元的享數(shù)值遺依次老取出事送到逗四個(gè)喇?dāng)?shù)碼持管上理顯示妄，每僚一路傾顯示1秒單路堡顯示獸程序雖：只檢對(duì)當(dāng)灰前選飲中的羅一路謙數(shù)據(jù)老進(jìn)行劍顯示每路群數(shù)據(jù)眠顯示偏時(shí)，油需經(jīng)價(jià)過(guò)轉(zhuǎn)稱換變控成十引進(jìn)制BC滔D碼，僑放于飄四個(gè)沒(méi)數(shù)碼丈管的蛇顯示采緩沖攻區(qū)中單路逼或循慨環(huán)顯戒示通百過(guò)標(biāo)萬(wàn)志位00終H控制初始籠化時(shí)00技H位設(shè)示置為0，默堪認(rèn)為誘循環(huán)授顯示當(dāng)它藥為1時(shí)改罰變?yōu)槠鰡温芳Z顯示盤控制9.擺3.鞋5匯編尚語(yǔ)言瘡源程或序清木單（獸略）9.往3.寇6C語(yǔ)言絹源程植序清洪單（框略）9.滾4智能秀二線炕制溫賽度變蜂送器訴設(shè)計(jì)婆實(shí)例9.宋4.埋1智能披溫度咽變送霸器簡(jiǎn)勤介9.濱4.按2硬件六設(shè)計(jì)一、授電源糠管理響模塊二、才信號(hào)移處理汁模塊三、忍數(shù)據(jù)構(gòu)運(yùn)算雜模塊四、V/控I變換蓬模塊五、蒜系統(tǒng)幣功耗電源籍管理騙部分MA跟X1鎮(zhèn)61重5：80煩μAMA畏X6煮19：10伯0μ桃A總體墊靜態(tài)勻電流星：3.碧73感mA<4m霞A信號(hào)罩處理灰部分X9榜c1作04：50魂0μ呆AX9壁c5獵04：50夾0μ切ATL追C2慰7L浙2：12態(tài)0μ弱A數(shù)據(jù)汁運(yùn)算呢部分C8魔05隔1F氏00掩7：1m雜AV/瞎I轉(zhuǎn)換帳部分TL霧E2呼02刃1：23限0μ芝AIC序L7資66菌0：20貞0μ碼A其他千部分哭：50販0μ源A。AD作_C塘ha廁ng潤(rùn)e（）{溪AX滋M0巴CF鑒=0根x0尚0；AD饒CS蚊2=挺1；AD俯CS勇1=升0；AD滴CS解0=航0；AM棒PG勢(shì)N2肌=0；AM瘋PG賢N1趕=1；AM迷PG廢N0學(xué)=0；//增益析為4AD硬M0吳SL航=0千x0艙0；//選擇A/惜D通道0AD搶CE隔N=崖1；fo傻r（i=篇0；i<揪=1黎00；i+金+）；//啟動(dòng)A/撫D轉(zhuǎn)換AD隨CB擋US寧Y=啦1；wh冷il典e（AD嘴CB鍛US皇Y=臨=1）；//等待性轉(zhuǎn)換博結(jié)束ad機(jī)_r爛es特ul標(biāo)t1躺=（AD冶C0演H&守0x屈03）*25革6+稠AD熟C0去L；//讀結(jié)班果AD秋BU鳳SY洋=0；//清A/煩D轉(zhuǎn)換屯標(biāo)志}一、A/行D轉(zhuǎn)換9.思4.必3軟件競(jìng)設(shè)計(jì)二、席線性群化處懲理對(duì)非簡(jiǎn)線性灘的補(bǔ)鄉(xiāng)豐償，居采用墊查表兆法和耳計(jì)算按法結(jié)爬合的小插值劈燕法。絹先建俯立被州測(cè)溫貸度與A/渾D轉(zhuǎn)換便數(shù)值糕之間存的對(duì)摟應(yīng)曲歌線。將溫拜度被布分成30個(gè)均刮勻的汗區(qū)間造，每宮個(gè)區(qū)厭間的挽端點(diǎn)A/冠D轉(zhuǎn)換蘿值N損k都對(duì)鄰應(yīng)一堂個(gè)T鑼k。當(dāng)A/賭D轉(zhuǎn)換賊值為N蝕i時(shí)，核實(shí)際姥測(cè)量馬溫度披值Ti一定憐會(huì)落河在某珍個(gè)區(qū)穿間（T插k，T勻k+倍1），采用藝線性況插值莊法進(jìn)賤行插常值，總用通不過(guò)（N疤k，T霞k）和（N賭k+衰1，Tk康+1）兩點(diǎn)閥的直艘線近旱似代綱替原壟特性啊。un德si滋gn眼ed枯l練on重g倡Co轎un躁t_給Te男m（un棚si沉gn壘edin祝tad積_c素ou超nt斑er）{遞un田si償gn張ed件l堤on細(xì)g糊js狂1，js末2；un宜si冊(cè)gn鐘ed角c盞ha定rjs=0；wh覺(jué)il滔e（1）{坦js四1=co竹un肅te貿(mào)r[蘆js]；js爆2=