开发应用系统过程.ppt

第10章 使用单片机开发应用系统 教学提示和教学目标 教学提示：单片机作为微型计算机家庭中的一员、发展中的一个分支，以其独特的结构和优点，越来越深受各个领域的关注和重视，其应用系统的设计方法和思想与一般的微型计算机应用系统的设计在许多方面是一致的，但由于单片机应用系统通常作为系统的最前端，设计时更应注意应用现场的工程实际问题，使系统的可靠性能够满足用户的要求。 教学目标：了解80C51单片机开发应用系统的过程；掌握80C51单片机的开发工具和开发方法；熟练掌握80C51单片机软件抗干扰原理与方法。 10.1 开发应用系统过程 单片机本身只是一个微控制器，只有当它和其他器件、设备有机地组合在一起，并配置适当的工作程序后，才能构成一个单片机应用系统，完成规定的操作，具有特定的功能。一个单片机应用系统从提出任务到正式投入运行的过程称为对单片机的开发，开发过程所用的设备就称为开发工具。因此，单片机的开发应用系统应包括以下几个步骤。 1．确定任务 2．方案设计 3．硬件设计 4．软件设计 10.2 单片机的开发工具和开发方法 单片机本身并没有自开发能力，必须借助于开发工具来开发应用软件以及对硬件系统进行诊断。当单片机开发系统调试成功后，还需要利用开发工具将程序固化到单片机的内部或外部4ROM芯片中。 10.2.1 单片机开发系统的功能 10.2.2 单片机应用系统调试 10.2.1 单片机开发系统的功能 单片机开发系统的性能优劣和单片机应用系统的研制周期密切相关。一个单片机开发系统功能的强弱，可以从在线仿真、调试、软件辅助设计、目标程序固化等几个方面来分析。 1．在线仿真功能 仿真器就是通过仿真头用软件代替在目标板上的51芯片，关键是不用 2．调试功能 开发系统对目标系统软、硬件的调试功能强弱，将直接关系到开发的效率。性能优良的单片机开发系统应具有下列调试功能：运行控制功能、目标系统状态的读出修改功能、跟踪功能 3．辅助设计功能 软件辅助设计功能的强弱也是衡量单片机开发系统性能高低的重要标志。 4．程序固化功能 10.2.2　单片机应用系统调试 在完成用户系统样机的组装和软件设计以后，便进入系统的调试阶段。用户系统的调试步骤和方法基本上是相同的，但具体细节和所采用的开发机以及用户系统选用的单片机型号有关。单片机应用系统调试的一般方法如下。 1．硬件调试方法 2．软件调试方法 10.3 单片机系统可靠性与抗干扰技术 单片机应用系统的工作环境一般都比较恶劣，干扰源较多，因此系统的输入中会存在大量的噪声和干扰信号。 10.3.1 抗干扰技术 10.3.2 可靠性设计任务与方法 10.3.1　抗干扰技术 1．硬件抗干扰常用方法 采取的抗干扰主要有以下手段：选择良好的元器件与单片机、抑制电源干扰、数字信号传输通道的抗干扰技术、硬件监控电路、印制板电路合理布线 2．软件抗干扰常用方法 软件抗干扰方法具有简单、灵活方便、耗费低等特点，在单片机系统中被广泛应用，软件抗干扰的常用方法有数字滤波方法、输入信号重复检测法、输出端口数据刷新法、指令冗余法及软件陷阱技术等。 10.3.2　可靠性设计任务与方法 可靠性设计是一项系统工程，单片机系统的可靠性必须从软件、硬件及结构设计等方面全面考虑。硬件系统的可靠性设计是单片机系统可靠性的根本，而软件系统的可靠性设计起到抑制外来干扰的作用。通过软件系统的可靠性设计，达到最大限度地降低干扰对系统工作的影响，确保单片机及时发现因干扰导致程序出现的错误，并使系统恢复到正常工作状态或及时报警的目的。 1．电路设计 2．元器件选择 3．结构设计 4．噪声抑制 5．开机自检 6．足够的容错设计 7．安保、自检与自修复技术 8．采用备份系统提高可靠性 10.4 软件抗干扰原理与方法 前面提到的软件抗干扰方法具有简单、灵活、方便、耗费低等特点，在单片机系统中被广泛应用，在这一节着重介绍一下软件抗干扰的原理与方法。 10.4.1 软件抗干扰 10.4.2 数字滤波方法 10.4.3 指令冗余方法 10.4.4 软件陷阱技术 10.4.5 看门狗技术 10.4.6 故障自动恢复处理程序 10.4.7 开关量输入/输出软件抗干扰技术 10.4.1 软件抗干扰 软件抗干扰技术是当系统受到干扰后，使系统恢复正常运行或输入信号受干扰后去伪存真的一种辅助方法。此技术属于一种被动抗干扰措施，但是由于软件抗干扰设计灵活，节省硬件资源，操作起来方便易行，所以软件抗干扰技术越来越受到人们的重视。 软件抗干扰技术主要研究的方面有以下几个。 (1) 采取软件的方法对叠加在模拟输入信号上的噪声进行抑制，以读取真正有用的信息，如数字滤波器。 (2) 在程序受到干扰“跑飞”的情况下，采取措施使程序回到正常的轨道上来，常见的抗干