单片机原理及设计应用第9章-单片机应用系统设计课件.ppt

1、 第一节第一节 单片机应用系统的设计单片机应用系统的设计 第二节第二节 单片机应用系统的开发与调试单片机应用系统的开发与调试 第三节第三节 单片机应用系统的抗干扰技术单片机应用系统的抗干扰技术 第四节第四节 单片机在线编程技术单片机在线编程技术 第五节第五节 应用实例应用实例单片机温度控制系统单片机温度控制系统 第六节第六节 应用实例应用实例交通灯控制系统设计交通灯控制系统设计 第七节第七节 应用实例应用实例直流电机控制系统直流电机控制系统2022年7月20日7时27分11.总体设计2.需求分析3.系统硬件设计4.系统软件设计5.仿真调试6.固化程序7.文档编制2022年7月20日7时27分2

2、9.1.1 单片机应用系统设计步骤单片机应用系统设计步骤9.1.2 单片机应用系统硬件设计单片机应用系统硬件设计1.单片机系统的扩展部分设计，包括存储器扩展和接口扩展；2.各种功能模块的设计，如信号测量功能模块、信号控制功能模块、人机对话功能模块、通信功能模块等，根据系统功能要求配置相应的转换器、键盘、显示器、打印机等外围设备。2022年7月20日7时27分39.1.3 单片机应用系统软件设计单片机应用系统软件设计1.易理解性、易维护性2.实时性3.可测试性4.准确性5.可靠性2022年7月20日7时27分4在单片机测控系统中，软件的重要性与硬件设置同样重要。为了满足测控系统的要求，编制的软件

3、必须符合以下基本要求：1.仿真开发系统的功能：（1）诊断和检查用户样机硬件电路；（2）输入和修改用户样机程序；（3）程序的运行、调试、排错、状态查询等；（4）将程序固化到EPROM芯片中。2022年7月20日7时27分59.2.1 单片机应用系统的开发单片机系统第一次运行时通常会出现一些硬件或软件上的错误，这就需要通过调试来发现错误并进行改正。一般也把仿真、开发工具称为仿真开发系统。2、仿真开发系统的种类目前国内使用较多的仿真开发系统大致分为3类：（1）通用型单片机开发系统 上海复旦大学的SICE-II、SICE-IV、伟福（WAVE）公司的在线仿真器。（2）软件模拟开发系统 常见的用于51单

4、片机的模拟开发调试软件为WAVE公司的SIM51。（3）普及型开发系统2022年7月20日7时27分69.2.2 单片机应用系统的调试单片机应用系统的调试1、应用系统联机前的静态调试 （1）排除逻辑故障 （2）排除元器件失效 （3）排除电源故障2022年7月20日7时27分7单片机应用系统的调试包括硬件调试和软件调试。2、联机仿真调试联机仿真调试的方案是：把整个应用系统按其功能分成若干模块，如系统扩展模块、输入模块、输出模块、A/D模块等。针对不同的功能模块，编写一小段测试程序，并借助于万用表、示波器、逻辑笔等仪器来检查硬件电路的正确性。2022年7月20日7时27分8 单片机系统被广泛应用到

5、工业测控领域之中，而工业生产的作业环境一般来说比较恶劣，干扰严重，这些干扰有时会导致系统不能正常运行，甚至会严重损害系统中的器件。因此，必须在单片机系统开发区设计过程中适当地运用干扰技术，以保证单片机系统在实际应用中可靠地工作。2022年7月20日7时27分99.3.1 干扰源概述干扰源概述 干扰又被称为电噪声，噪声指叠加于有用信号上是原来的有用信号发生畸形的变化电量。一旦在系统中出现了干扰，就会对测量通道产生影响，导致测量结果产生误差，甚至影响指令的正常执行，造成控制事故或控制失灵，严重的干扰则会导致事故，造成重大损失。2022年7月20日7时27分10干扰对单片机应用系统的影响1.测量数据

6、误差加大2.影响单片机RAM存储器和E2PROM等3.控制系统失灵4.程序运行失常2022年7月20日7时27分119.3.2 硬件抗干扰技术硬件抗干扰技术1.屏蔽技术2.接地技术3.电源干扰的抑制4.隔离技术与功率接口5.印制电路板抗干扰2022年7月20日7时27分12硬件抗干扰技术是单片机系统设计时首选的抗干扰措施，能有效的抑制干扰源，阻断干扰传输通道。9.3.3 软件抗干扰技术软件抗干扰技术1.数字滤波2.开关量输入输出抗干扰3.软件拦截技术4.“看门狗”技术5.系统复位特征2022年7月20日7时27分13在硬件抗干扰措施的基础上，还要采取软件抗干扰技术加以补充，作为硬件措施的辅助手

7、段。单片机的在线编程目前有两种方法实现：在线系统可编程（ISP）和在应用可编程（IAP）。利用ISP和IAP，不需要编程器就可以进行单片机的实验和开发，单片机芯片可以直接焊接到电路板上，调试结束即成成品，还可以远程在线升级或者改变单片机中的程序。2022年7月20日7时27分141.采用DS18B20温度传感器DS18B20是美国DALLAS半导体公司推出的第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干扰能力强、易配微处理器等优点，可直接将温度转化成串行数字信号供处理器处理。2022年7月20日7时27分152.DS18B20引脚定义2022年7月20日7时27分1

8、6引脚定义GND电源负极DQ信号输入输出VDD电源正极NC空3.DS18B20的工作时序图2022年7月20日7时27分17（1）初始化时序图见图2022年7月20日7时27分18（2）写数据时序图如图2022年7月20日7时27分19（3）读数据时序图如图4.系统硬件电路图2022年7月20日7时27分202022年7月20日7时27分211 交通灯控制规则如下：（1）每个街口有左拐、右拐、直行及行人四种指示灯。每个灯有红、绿两种颜色。（2）共有四种通行方式：车辆南北直行、各路右拐，南北向行人通行。南北向通行时间为1分钟，各路右拐比直行滞后10秒钟开放。南北向左拐、各路右拐，行人禁行。通行时

9、间为1分钟。东西向直行、各路右拐，东西向行人通行。东西向通行时间为1分钟，各路右拐比直行滞后10秒钟开放。东西向左拐、各路右拐。行人禁行。通行时间为1分钟。（3）在通行结束前10秒钟，绿灯闪烁直至结束。.交通灯控制系统的工作原理图2022年7月20日7时27分22.交通灯系统硬件电路图2022年7月20日7时27分231.直流电机实物图2022年7月20日7时27分24直流电机物理模型电动机简称电机，是使机械能与电能相互转换的机械，直流电机把直流电能变为机械能。2022年7月20日7时27分253直流电机的工作原理2022年7月20日7时27分264直流电机的驱动电路L298双H桥直流电机驱动板可以驱动两台直流电机，使能端ENA、ENB为高电平时有效，若要对直流电机进行PWM调速，需要设置IN1、IN2，确定电动机的转动方向，然后对 使 能 端 输 出PWM脉冲，即可实现调速。2022年7月20日7时27分275直流电机调速系统框图2022年7月20日7时27分28选用AT 89C51单片机控制，通过外部中断来读取控制按钮的的动作，通过L298驱动芯片来实现电机的驱动，通过PWM技术来控制电动机速度的控制。直流电机调速系统电路图2022年7月20日7时27分292022年7月20日7时27分30