教学课件PPT单片机应用系统设计汇总.pptVIP

第7章 单片机应用系统设计 第7章 单片机应用系统设计 7.1 应用系统的研制过程 7.2 烘箱温度自动控制系统 7.1.1 设计的基本要求 7.1 应用系统的研制过程 可靠性高 使用和维修方便 性能价格比高 7.1.2 系统总体设计 系统总体设计是单片机系统设计的前提，合理的总体设计是系统成败的关键。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和软、硬件功能的划分。 确定技术指标 系统单片机选型 外围器件选择 4. 硬件和软件功能的划分 1. 程序存储器 2. 数据存储器 3. I/O接口 4. 地址译码电路 5. 其它外围电路 6. 硬件抗干扰及可靠性设计 7.1.3 硬件设计 使用可靠性高的元器件、采用双机系统、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、对供电电源采用抗干扰措施、输入输出通道抗干扰措施、进行软硬件滤波、 系统自诊断功能。 7.1.4 软件设计  1、 系统定义 ①定义说明各输入/输出口的功能，确定信息交换的方式、与系统接口方式、所占口地址、读取和输出方式等。 ②在程序存储器和数据存储器区域中，合理分配存储空间，其中包括系统主程序、常数表格、数据暂存区域、堆栈区域和入口地址等。 ③对面板控制开关、按键等输入量以及显示、打印等输出量也必须给予定义，以此作为编程依据。 ④针对可能出现的由干扰引起的错误进行容错设计，给出错误处理方案，以达到提高软件可靠性的目的。 ⑤明确所设计的用户程序应达到的精度、速度指标。 2、软件结构设计 系统调试包括硬件调试、软件调试和软、硬件联调。根据调试环境不同，系统调试又分为模拟调试与现场调试。各种调试所起的作用是不同的，它们所处的时间段也不一样，不过它们的目的都是为了查出用户系统中存在的错误或缺陷。 7.1.5 开发工具和开发方法 1、仿真开发系统功能 程序编辑 在线仿真 系统调试 2、单片机应用系统的调试 3、单片机应用系统的一般调试方法 (1) 硬件调试 ①静态调试 ②动态调试 (2) 软件调试 ①先独立后联机 ②先分块后组合 ③先单步后连续 (3) 系统联调 ① ? 软、硬件能否按预定要求配合工作。 ② 系统运行中是否有潜在的设计时难以预料的错误。 ③ 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 7.2 应用实例——烘箱温度自动控制系统 控制系统硬件结构框图 由K分度热电偶和专用数字转换器MAX6675组成。 AT89C51,晶体振荡频率12MHz。 六个数码管动态扫描显示法来显示当前的目标温度和实际温度。 温度设定通过三个按键来完成。 三极管驱动继电器来控控制电热丝的通断。 烘箱要求控制的设定温度范围为150℃至200℃，控制误差为±20 ℃。 单片机 AT89C51 温度采集和模数转换 输入控制 晶体振荡、 复位电路 输出显示 输出控制 7.3.1 硬件电路 7.3.2 软件设计 原则：程序设计的总体原则是自上而下，采用模块化的设计思路。 功能模块：显示程序、键处理程序、定时采样程序、输出控制程序 参数传递：4个模块之间的参数传递较为简单，键处理程序输出给定值，给定值存放在内存单元TAIM中。采样程序输出温度实际值，存放在内存单元TAIM1中。输出控制模块与温度显示模块只需要使用TAIM与TAIM1的值。1S定时由定时器完成，不涉及与其它模块进行数据交换。 软件流程图： MAX6675温度采集子程序： ；位定义 SO BIT P1.2 CS BIT P1.1 SCK BIT P1.0 ；数据字节定义 DATAH DATA 30H ；读取数据高位 DATAL DATA 31H ；读取数据低位 TDATAH DATA 32H ；温度高位 TDATAL DATA 33H ；温度低位 ；读温度值子程序 READY： CLR CS ；停止转换并输出数据 CLR CLK ；时钟变低 MOV R2，#08H READH： MOV C，SO RLC A ；读D15～D8高8位数据 SETB CLK