《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課件第12章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

第12章嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)

教學(xué)目的：了解應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程,開發(fā)工具和開發(fā)方法，學(xué)會(huì)KeilC51集成開發(fā)環(huán)境的使用,掌握具體的應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)方法。教學(xué)重點(diǎn)：1.應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程；

2.掌握一種開發(fā)工具和開發(fā)方法，

3.學(xué)會(huì)使用KeilC51集成開發(fā)環(huán)境。教學(xué)難點(diǎn)：1.具體的應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)方法。

12．1應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程

12.1.1總體方案設(shè)計(jì)

1．確定系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案和技術(shù)指標(biāo)2.選擇機(jī)型3．硬件和軟件功能的選擇與配合12.1.2硬件設(shè)計(jì)1．存儲(chǔ)器2．選擇擴(kuò)展外圍芯片3．測(cè)控通道外圍設(shè)備和電路的配置4．硬件可靠性設(shè)計(jì)

圖12.1典型單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)框圖12.1.3軟件設(shè)計(jì)1．系統(tǒng)定義2．程序設(shè)計(jì)3．軟件可靠性設(shè)計(jì)（1）指令冗余技術(shù)（2）軟件陷阱（3）看門狗（WDT）技術(shù)

12．2開發(fā)工具和開發(fā)方法

12.2.1開發(fā)工具

1.仿真器

圖12.2單片機(jī)仿真系統(tǒng)連接示意圖2．調(diào)試器

圖12.3單片機(jī)調(diào)試器連接示意圖

12.2.2單片機(jī)的開發(fā)方法1．硬件調(diào)試2．軟件調(diào)試圖12.4水塔水位控制原理圖12.3單片機(jī)用于水位控制系統(tǒng)

12.3.1題目分析12.3.2硬件設(shè)計(jì)

圖11.5水塔水位控制電路原理圖

主程序清單如下：ORG 0000HLJMP LOOPORG0100HLOOP：ORLP1,#03H；為檢查水位狀態(tài)作準(zhǔn)備

MOVA, P1 ；讀入狀態(tài)信號(hào)

JNBACC．0,ONE；P1.0＝0則轉(zhuǎn)ONEJB ACC．1,TWO；P1.1＝1則轉(zhuǎn)TWOBACK:ACALLD10S；調(diào)延時(shí)10秒子程序（略）

SJMPLOOPONE:JNBACC．1,THREE；P1.1＝0則轉(zhuǎn)

CLRP1.3；P1.3

0,啟動(dòng)報(bào)警裝置

SETBP1.2；P1.2

1,停止電機(jī)工作FOUR:SJMPFOUR；等待處理THREE:CLRP1.2；啟動(dòng)電機(jī)工作

SJMPBACKTWO:SETBP1.2；停止電機(jī)工作

SJMPBACK12．4恒溫箱溫度控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

要求設(shè)計(jì)一個(gè)恒溫箱溫度測(cè)控報(bào)警系統(tǒng)，恒溫箱由電爐加熱，要求溫度控制在80度左右，當(dāng)溫度在78～82度時(shí)綠色指示燈亮，當(dāng)溫度超過82度或低于78度時(shí)，紅色指示燈亮，并且發(fā)出報(bào)警聲。當(dāng)溫度超過82度關(guān)閉電爐，而當(dāng)溫度低于68度，接通電爐加熱。要求用4個(gè)數(shù)碼管顯示，前三位數(shù)碼管顯示溫度，溫度顯示范圍為00.0～99.9度，數(shù)碼管的最后一位顯示“C”。12.4.1題目分析溫度傳感器的線性工作范圍為0～100℃，工作范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的輸出電壓是0～5V，則當(dāng)采用8位的A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)傳感器的輸出電壓量化時(shí)，量化值0～255對(duì)應(yīng)的輸入電壓范圍為0～5V，如果要顯示實(shí)際溫度值,經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后的值還需要進(jìn)行物理量與數(shù)字量的變換，通常稱為標(biāo)度變換。對(duì)于本例題的情況，標(biāo)度變換值應(yīng)該為B=99.9℃/255，如果A/D采集的數(shù)字值用D表示，則變換后的溫度值為T=D×B，這就是準(zhǔn)備顯示的數(shù)字量。

12.4.2硬件設(shè)計(jì)

圖11.6電爐溫度監(jiān)控系統(tǒng)原理圖

12.4.4軟件設(shè)計(jì)

圖12.7溫度采集系統(tǒng)組成框圖

C51語言主程序清單如下：#include<reg51.h> //包含51寄存器#include<absacc.h> //包含宏定義庫，可訪問絕對(duì)地址#defineucharunsignedchar //定義變量#defineTMAX209 //82度時(shí)對(duì)應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器值#defineTMIN199 //78度時(shí)對(duì)應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器值#defineADC0809_IN0XBYTE[0x0DFF8] //ADC0809IN0地址#defineLEDCXBYTE[0xBFFF] //LED段碼地址#defineLEDSXBYTE[0x7FFF] //LED位碼地址 ucharDISBUF[4]_at_0x40; //顯示數(shù)據(jù)緩存ucharxdata*adc_ADR; //定義AD地址指針unsignedinttemperature; //定義整數(shù)型溫度變量//位定義bdataFLAG_at_0x21; //位地址空間變量sbitALARMU=FLAG^0; //溫度超過上限報(bào)警標(biāo)志位sbitALARMD=FLAG^1; //溫度超過下限報(bào)警標(biāo)志位sbitEOC=P1^0; //AD轉(zhuǎn)換完畢標(biāo)志位sbitALARM=P1^1; //報(bào)警控制位sbitHEAT=P1^2; //電爐控制位

sbitRED=P1^3; //紅色發(fā)光管控制位sbitGREEN=P1^4; //綠色發(fā)光管控制位//函數(shù)定義unsignedintadc_pro(void); //數(shù)據(jù)采集子函數(shù)voidHextoBCD(unsignedinthex_result); //二進(jìn)制轉(zhuǎn)

換成BCD碼子函數(shù)voiddisp(void); //顯示子函數(shù)voiddelay(void); //延時(shí)子函數(shù)unsignedcharcodeDiscode[16]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//0~F字形碼碼表

{ALARM=0; //清除聲音報(bào)警

ALARMU=0; //清除上限報(bào)警

ALARMD=0; //清除下限報(bào)警

HEAT=1; //電爐關(guān)

GREEN=0; //綠燈亮

RED=1; //紅燈滅

SP=0x5F; //設(shè)置堆棧值while(1){temperature=adc_pro(); //采集溫度值，并進(jìn)行判斷if(ALARMD==1) //低于溫度下限處理

{HEAT=0; //電爐開，加熱

RED=0; //紅燈亮GREEN=1; //綠燈滅

ALARM=1; //聲音報(bào)警

}if(ALARMU==1) //超過溫度上限進(jìn)行處理

{HEAT=1; //電爐關(guān)，不加熱ALARM=1; //聲音報(bào)警

RED=0; //紅燈亮GREEN=1; //綠燈滅

}if(ALARMD|ALARMU==0) //溫度沒有超范圍進(jìn)行處理

{HEAT=1; //電爐關(guān)，不加熱RED=1; //紅燈滅GREEN=0; //綠燈亮}

HextoBCD(temperature); //十六進(jìn)制溫度值轉(zhuǎn)為BCD碼

DISBUF[3]=0x0C;//把字母C在字形碼表位置放在顯示緩存3中

disp(); //數(shù)碼管上顯示溫度值

}while(1);}下面分別介紹各子函數(shù)。1．溫度采集子函數(shù)unsignedintadc_pro(void){ unsignedchartemp1; //定義一個(gè)無符號(hào)字符型變量unsignedinttemp_adult; //定義一個(gè)無符號(hào)整型變量adc_ADR=&ADC0809_IN0; //取ADC零通道地址*adc_ADR=0; //向ADC寫入數(shù)據(jù)，啟動(dòng)AD采集while(EOC==1); //等待EOC為低while(EOC==0); //等待A/D轉(zhuǎn)換完畢temp1=*adc_ADR; //讀取采集結(jié)果放入temp1中

if(temp1>TMAX)ALARMU=1; //如果溫度值超過上限，高溫報(bào)警位置1else ALARMU=0; //否則清零

if(temp1<TMIN)ALARMD=1; //如果溫度值低于下限，低溫報(bào)警置1else ALARMD=0; //否則清零

temp_adult=temp1*999; //溫度電壓值變?yōu)闇囟戎?/p>

temp_adult=temp_adult/255;return(temp_adult); //返回溫度的十六進(jìn)制值}

voidHextoBCD(unsignedinthex_result){DISBUF[0]= (uchar)((hex_result%1000)/100); //取得百位數(shù)值DISBUF[1]= (uchar)((hex_result%100)/10); //取得十位數(shù)值DISBUF[2]= (uchar)(hex_result%10); //取得個(gè)位數(shù)值}2．二進(jìn)制變換為BCD碼子函數(shù)3．顯示子函數(shù)voiddisp(void){unsignedchari,j,m,dis_data;for(j=0;j<250;j++){m=0xfe; //設(shè)位選字初始值for(i=0;i<4;i++){LEDS=m;