单片机原理与接口技术（ 第二版） 高职计算机应用技术专业 第12章 应用系统设计技术与实例.pptVIP

尚辅网 高等职业教育 计算机类课程规划教材 单片机应用系统设计的一般步骤为: 1.总体设计 2.硬件设计 3.可靠性设计 4.必威体育官网网址性设计 5.软件设计 6.软硬件调试 7.文档编制等 12.1.1 总体设计 1.用户需求分析 对用户提出的功能需求、技术指标等，进行必要的可行性论证。 明确设计任务，并以书面形式确定以下几方面的内容，经用户认可，形成设计任务书。 （1）产品名称 （2）设计目的 （3）系统功能要求 （4）系统性能指标 （5）总体要求 （6）设计周期 （7）设计费用 （8）其他 2.构建系统总体架构 根据设计任务书的要求，在满足用户需求的功能、性能等基础上，初步提出可选技术路线，并对各方案进行必要的分析，充分听取各方面的意见，选择一种实施方案。 实施方案中的系统总体构架应以用户需求为出发点。 主要包括: 选择机型，根据需要确定扩展，确定主要的软硬件功能,明确用户界面（键盘、显示、打印）的形式，确定系统的结构（或建议,经用户确认），单片机内部资源分配及任务分解。 在总体设计阶段应形成总体报告（实施方案）和设计任务书。 报告形成后，就可分成两组进行同步设计了。第一组负责硬件，第二组负责软件，两个组由项目负责人协调。 硬件设计除了主要完成 PCB线路板设计外，还应考虑可靠性和必威体育官网网址性，最终形成PCB图、元器件清单、网络表、端口地址表等技术文档; 软件设计主要完成软件功能模块划分、出口/入口参数定义、最终形成程序（子程序）框图、源程序清单等技术文档。 软硬件调试必须由软硬件设计人员共同参与，形成调试报告。 最后向用户提交产品、产品说明书等。 12.1.2 硬件设计和制作 硬件设计是从总体报告和设计任务书出发，设计任务依次为: 硬件原理图绘制、PCB板图绘制、印制板测试与焊接三大块。 硬件设计的任务是将在总体设计时明确的要求用具体电路实现。 其中包括: 系统扩展、元件选择、设计原理图、印制板制作等。 硬件设计目前基本上采用计算机辅助设计。 常用的电子线路 CAD 软件有 Protel、OrCAD 等。 硬件原理设计是系统设计开始后最重要的第一步。正确的原理设计几乎是硬件设计成功的标志。 1.硬件原理设计 （1）最小应用系统设计 包括微处理器的选择、程序存储器的选择、晶振的选择、总线是否驱动、复位电路的设计以及内部资源（如定时、计数、中断）的使用等。 （2）I/O通道设计 包括开关量I/O通道，接口电路、端口地址等问题，模拟量I/O通道中A/D、D/A转换芯片的选择等。 （3）人机界面设计 人机界面设计包括键盘、显示和打印电路及其接口设计。 （4）其他系统扩展设计 根据系统需要扩展外部RAM、ROM、定时/计数、中断管理、串行口扩展等。 （5）接插件定义 确定线路板之间的数据通信形式，包括接插件的类型，接插件管脚定义等。 2.资源分配 资源分配的主要任务是对单片机内部RAM、2（或3）个定时器/计数器、5（或6）个中断源、1个全双工异步串行口、4个并行 I/O口等单片机内部资源及扩展资源逐个分析其用途、工作方式、工作起止时间和限定条件、分配端口地址等。 3.线路板图绘制 （1）器件的布局原则 器件布局是指在线路板上布置元器件的位置。 在电路板设计时应合理地分区，如强、弱信号，数字、模拟信号，输入、输出通道等安排在不同区域，尽可能使干扰源与敏感元件远离，应考虑走线的密度均衡、发热均衡等因素。 除了按用户要求的键盘、显示等器件的位置已确定外，其他器件最好是环绕CPU或在CPU总线的两侧。 （2）布线原则 ①布线时应注意大电流线路的线径，应确保可以通过该电流，并有一定余量，在可能的情况下尽量加大线径。 ②走线要合理，地线构成闭环多数情况下能明显提高抗干扰能力。 ③三总线分开，减少互感振荡。 ④模拟地与数字地分开走线，最后在一点处汇合（一点接地）。 ⑤单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减少相互干扰。大功率器件尽可能放在电路板边缘。 ⑥有条件应尽量采用四层以上印制板，中间两层为电源及地。 ⑦当大电流线宽到一定程度时，由于占用线路板资源太多，一般采用粗导线 “跨接” 的方法，这样不仅节省了线路板资源，而且避免了由于大电流导