《單片機原理及工程應(yīng)用》課件-第7章 應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計

17.1系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容

單片機應(yīng)用系統(tǒng)主要由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩部分組成。硬件系統(tǒng)包括單片機、外部擴展的存儲器、外圍設(shè)備、信號采集與處理及其接口電路等；軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。27.1.1硬件系統(tǒng)組成37.2系統(tǒng)開發(fā)過程7.2.1需求分析與市場調(diào)研

1.了解國內(nèi)外同類系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展方向、新器件性能及供應(yīng)狀況；對接收委托的研制項目，應(yīng)充分了解對方的技術(shù)要求、使用環(huán)境、技術(shù)水平，以便明確系統(tǒng)的功能和技術(shù)指標(biāo)。2.分析軟、硬件技術(shù)難度，明確技術(shù)主攻方向和目標(biāo)。3.了解軟、硬件技術(shù)支持。能夠移植的盡量移植，避免低水平重復(fù)開發(fā)。4.綜合考慮軟、硬件分工。單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中，軟、硬件工作是密切相關(guān)的，在系統(tǒng)設(shè)計時要綜合考慮，合理分工。5.根據(jù)任務(wù)要求，選擇合適的傳感器和執(zhí)行部件。47.2.2可行性分析

1.市場或用戶的需求情況分析。

2.經(jīng)濟效益和社會效益分析。

3.技術(shù)支持與開發(fā)環(huán)境。

4.產(chǎn)品競爭力與市場前景。

5.新技術(shù)的發(fā)展方向。57.2.3方案設(shè)計系統(tǒng)方案設(shè)計是依據(jù)市場調(diào)研、用戶需求情況、系統(tǒng)運行環(huán)境、關(guān)鍵技術(shù)支持等因素確定系統(tǒng)功能、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)并選擇相應(yīng)實現(xiàn)方法的過程。系統(tǒng)功能設(shè)計包括系統(tǒng)總體目標(biāo)功能的確定及系統(tǒng)軟、硬件功能模塊的功能劃分與協(xié)調(diào)。67.2.4樣機研制系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計與制作就是將前面的系統(tǒng)方案付諸實施，將硬件框圖轉(zhuǎn)化成具體電路，并設(shè)計印制電路板，將軟件框圖或流程圖編制成相應(yīng)的程序,生產(chǎn)出樣機。77.2.5系統(tǒng)調(diào)試系統(tǒng)調(diào)試是檢測所設(shè)計系統(tǒng)的正確性與可靠性的過程，是解決設(shè)計和裝配過程中存在不足的必要手段。單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計是一個復(fù)雜過程，在設(shè)計、制作過程中，難免存在一些局部性問題或錯誤。8

系統(tǒng)調(diào)試可發(fā)現(xiàn)存在的問題和錯誤，并及時進行修正。調(diào)試與修改的過程可能要反復(fù)多次，直到系統(tǒng)成功運行，達到設(shè)計要求。系統(tǒng)軟、硬件調(diào)試通過后，把聯(lián)機調(diào)試完畢的目標(biāo)程序固化在程序存儲器中，脫機(脫離開發(fā)系統(tǒng))運行，對系統(tǒng)功能再進行逐項測試，直到達到設(shè)計指標(biāo)，滿足用戶需求。97.2.6批量生產(chǎn)在真實環(huán)境或模擬環(huán)境下運行，經(jīng)反復(fù)測試運行正常，開發(fā)過程即告結(jié)束。這時的系統(tǒng)作為樣機系統(tǒng)，加上外殼、面板，再配上完整的技術(shù)資料，就生成正式系統(tǒng)(或產(chǎn)品)，投入批量生產(chǎn)，服務(wù)社會。107.3系統(tǒng)設(shè)計方法

7.3.1熟悉設(shè)計對象首先要搞清楚控制對象是什么，有哪些控制規(guī)律和動作要領(lǐng)，采用哪種控制方法；有哪些被測量和輸出量，使用何種傳感器，所要求的控制精度或控制誤差范圍等等。這樣，就可以對整個設(shè)計過程有—個總體把握，有的放矢地采取相應(yīng)技術(shù)措施，達到預(yù)期的設(shè)計要求。系統(tǒng)設(shè)計時，盡可能的將問題搞清楚，充分估計各種困難和技術(shù)難點，有利于后續(xù)工作的開展。117.3.2確定I/O類型和數(shù)量1.開關(guān)量確定

(1)輸入開關(guān)量

(2)輸出開關(guān)量

2.模擬量確定

(1)輸入通道

(2)輸出通道

3.特殊輸出處理必須列表造冊127.3.3單片機選型7.3.4確定存儲器7.3.5確定I/O接口芯片7.3.6系統(tǒng)設(shè)計1.主模塊設(shè)計

(1)總線擴展

(2)地址分配及譯碼電路2.驅(qū)動電路設(shè)計3.光電耦合器件的應(yīng)用4.繪制原理圖5.設(shè)計PCB13

印制電路板設(shè)計時要考慮以下幾個原則：

(1)電源線和地線盡可能加粗，以減少導(dǎo)線電阻產(chǎn)生的壓降；

(2)低頻信號宜采用一點接地，高頻信號宜采用多點接地；

(3)地線最好繞印制板邊沿一周布線，便于地線聯(lián)接；

(4)數(shù)字、模擬電路要分開布局，且兩者地線盡量不要相混；

14

印制電路板設(shè)計時要考慮以下幾個原則：

(5)每個印制板電源進線跨接100～250μF電解電容；每個集成電路芯片應(yīng)跨接一個103~104左右的瓷片去耦電容，保證器件電源正常。

(6)在元器件排列時，有關(guān)的器件盡可能靠近，使走線盡可能短，可獲得較好的抗噪效果；

(7)將發(fā)熱量大的元器件盡可能放置在上方或靠近機殼通風(fēng)散熱孔，以便獲得好的散熱效果。157.4系統(tǒng)調(diào)試常用調(diào)試工具及應(yīng)用

1.單片機開發(fā)系統(tǒng)16

2.萬用表

3.邏輯筆

4.示波器

17系統(tǒng)調(diào)試方法硬件調(diào)試 (1)靜態(tài)調(diào)試