单片机原理及应用 教学课件 作者 张国锋 主编 第9章 单片机的综合应用.pptVIP

本章总体要求： 本章重点： 本章难点： 9.1 单片机的选型原则 1.单片机的系统适应性 单片机对控制系统的适应性，就是能否用一个单片机完成对系统的控制，或需要增加几个附加的集成电路才能实现对系统的控制。体现在4各方面： （1）单片机是否含有所需的I/O接口数目 （2）单片机是否含有所需的外围接口部件 （3）单片机是否有合适的计算处理能力 （4）单片机是否有足够的极限性能 2.单片机的可购买性 （1）单片机是否可直接购买到 （2）单片机是否有足够的供应量 （3）单片机是否仍然在生产之中 （4）单片机是否在改进之中 3.单片机的可开发性 4.单片机选型的其它建议 （1）性能价格比 （2）设计人员的熟悉程度 （3）够用、适用原则 9.2 单片机应用系统的设计 9.2.1 单片机应用系统的设计原则 1.高可靠性 （1）使用可靠性高的元器件，以防止器件的损坏影响系统的可靠运行。 （2）对供电电源采用抗干扰措施。 （3）采用双机系统。 （4）设计电路板时布线和接地要合理，严格安装硬件设备及电路。 （5）输入/输出通道抗干扰措施。 （6）进行软硬件滤波。 （7）采用必要的冗余设计或增加系统自诊断功能。 2.性价比高 3.操作维护要方便 4.设计周期短 9.2.2 单片机应用系统的组成 任何单片机应用系统都是由两大部分组成：硬件和软件。 1.硬件组成 硬件由单片机、存储器、若干I/O接口及外围设备等组成，如图下图所示。 2.软件组成 软件主要由实时软件和开发软件两大类组成。 实时软件是由软件设计者提供的、针对不同单片机控制系统功能所编写的软件、专门用于对整个单片机系统的管理和控制。 开发软件是指在开发、调试控制系统时使用的软件，如汇编软件、编译软件、调试和仿真软件、编程下载软件等。 9.2.3 单片机应用系统的设计过程 单片机应用系统的设计过程一般包括系统的总体设计、硬件设计、软件设计和系统总体调试4个阶段。 1.系统总体设计 总体设计关键在于对系统功能和性能的认识和合理分析，系统单片机及关键芯片的选型，系统基本结构的确立、软硬件功能的划分。 （1）需求分析 （2）确定技术指标 （3）方案论证 （4）主要器件的选型 2.硬件设计 （1）设计硬件原理图 （2）程序存储器 （3）数据存储器和I/O接口 （4）地址译码电路 （5）总线驱动能力 （6）系统速度匹配 （7）抗干扰措施 3.软件设计 （1）软件方案设计 单片机应用系统的软件主要包括两部分：用于管理单片机微机系统工作的监控程序和用于执行实际具体任务的功能程序。 （2）建立数学模型 建立的数学模型要能真实描述客观控制过程。要精确而简单。 （3）软件程序流程图设计 （4）编制程序 （5）软件检查 4.系统调试 系统调试包括硬件调试、软件调试和软硬联调。 根据调试环境不同，系统调试又分为模拟调试和现场调试。 （1）单片机应用系统调试工具 在单片机应用系统的调试过程中，常用的调试工具有以下几种： ①单片机开发系统 ②万用表 ③逻辑笔 ④逻辑脉冲发生器与模拟信号发生器 ⑤示波器 ⑥逻辑分析仪 （2）单片机应用系统的一般调试方法 ①硬件调试：（a）静态调试 （b）动态调试 ②软件调试：（b）先独立后联机 （b）先分块后组合 （c）先单步后连续 ③系统联调：（a）软、硬件能否按预定要求配合工作 （b）系统运行时是否有潜在的设计时难以预料的错误 （c）系统的动态性能指标（包括精度、速度参数）是否满足设计要求。 ④现场调试：一般情况下，通过系统联调后用户系统就可以按照设计目标正常工作了。 9.3 单片机应用系统的抗干扰技术 9.3.1 干扰的来源 交流电源的干扰 信号输入输出通道的干扰 空间的辐射干扰 9.3.2 硬件抗干扰技术 使用硬件抗干扰技术是抑制干扰的有效方法。 常用的硬件抗干扰技术有：滤波技术、屏蔽技术、隔离技术、去耦技术和接地技术等。 1.抑制来自电源的干扰 （1）屏蔽电源变压器 将电源变压器的原、副边分别加以屏蔽。 （2）使用交流稳压器 交流稳压器主要用于克服电网电压波动对系统的影响。 （3）应用隔离变压器 可抑制高频噪声干扰。 （4）低通滤波器 可抑制由电网侵入的外部高频干扰。 （5）系统采用性能优良的直流稳压线路，增大输入输出滤波电容，减少电源纹波系数。 （6）交流电引进线应尽量短，防止50Hz信号对系统的干扰。 （7）电源变压器的容量应留有一定的余量。 （8）系统中数字地、模拟地应一点相连；外壳地线和公共地线应分开走线，若允许直接相连，则应在某一点可靠连接，否则用1～10μF的电容相连接。 2.抑制来自系统