《单片机原理与应用第2版) 教学课件 作者 张旭涛 第七章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机原理与应用第2版) 教学课件 作者 张旭涛 第七章（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、微机控制系统的开发与仿真,本章知识点：,1、单片机应用系统设计、开发过程； 2、单片机开发工具的选择； 3、单片机应用系统开发过程。,单片机应用系统开发过程,所谓应用系统，就是利用单片机为某应用目的所设计的专门的单片机系统。 单片机应用系统的研制过 程包括总体设计、硬件设计、软件设计、在线调试等几个阶段，但它们不是绝对分开的，有时是交叉进行的。右图为应用系统研制过程框图。,一、 总体设计,1、 确定技术指标 2、 机型选择 （1） 市场的货源； （2） 单片机性能； （3） 研制周期。 3、 器件选择 4、 硬件和软件的功能划分 二、 硬件设计 1、 程序存储器 2、 数据存储器和输入/输出接
2、口 3、 地址译码电路 4、 总线驱动器 5、 其它外围电路 （1） 模拟量； （2） 数字量； （3） 开关量。 6、 可靠性设计 三、 资源分配 1、 I/O引脚资源分配 2、 程序存储器资源分配 3、 RAM资源分配,单片机开发工具及选择,单片机的开发工具通常是一个特殊的计算机系统，称为单片机开发系统或简称开发机(也可称仿真器)。 单片机开发系统和一般通用计算机系统相比，在硬件上增加了目标系统的在线仿真器、编程器等部件，所提供的软件除有类似一般计算机系统的简单的操作系统之外，还增加了目标系统的汇编和调试程序等。 单片机开发系统有通用和专用两种类型。通用的单片机开发系统配备多种在线仿真器和
3、相应的开发软件，使用时，只要更换系统中的仿真器板，就能开发相应的单片机或微处理器。 只能开发一种类型的单片机或微处理器的开发系统称为专用开发系统。单片机开发工具还包括简单的开发装置和具有自开发功能的单片单板机。,一、仿真器 国内很多单位根据我国国情研制出以8031作为开发芯片的MCS-51单片开发系统的很多型号的系列产品。例如DVCC-52JH、SICE、KDC-51等。 1、 单片机开发系统的功能 （1） 在线仿真功能 （2） 调试功能 （3） 辅助设计功能 2、 仿真器系统实例 我们在此简介一种国内应用较广的机种DVCC-52JH开发型单片单板机，以下简称JH机。JH机是一个特殊的8031
4、扩展系统。它的核心部分是8031。它扩展了128K字节的ROM(1块27512)作为监控程序存储器，具有丰富的操作功能；扩展了64K字节的RAM(2块62256)作为用户源程序存储器和仿真RAM区；扩展了一片8155 RAM/IO接口片，8155三个并行口分别与键盘、显示器接口，具体结构如下图：,3、功能特点 1 源程序编辑功能 2 屏幕系统功能 3 仿真功能 4 调试功能 5 一次性开发,1 、逻辑笔 逻辑笔主要用于判别电路中某点的电平状态。 2、万用表(数字或指针式) 万用表是最基本的电子测量工具，主要用于测量电路系统中各节点间电压或各节点对地电压、电路中两点通断、判别元器件的好坏。 3
5、、通用编程器 由于目前内置ROM存储器芯片的单片机CPU已成 为主流芯片，程序调试结束后，需要在编程器上将调 试好的程序代码写入CPU内的程序存储器中。 4、 IC插座,二、其他工具,系统可靠性设计,由于单片机芯片主要应用于工业控制、智能化仪器仪表和家用电器，因此，对单片机应用系统的可靠性提出了较高的要求。导致计算机系统出错和不可靠的原因是电磁干扰、电源电压及温度波动、环境湿度大等，这些因素使程序计数器PC“走飞”（即程序计数器PC指针不按自动加一执行而无序工作）或内部RAM及寄存器数据出错。 程序计数器PC“走飞”会导致： 1、PC“走飞”，跳过部分程序段； 2、拆分多字节指令； 3、跳到数
6、据区，把数据当作指令执行； 在硬件、软件上采取相应措施，减少PC“走飞”的次数，把系统故障率降到最低。 在硬件上： 1）在电磁干扰严重的环境下，采用电磁屏蔽措施和对输入 /输出通道采取隔离措施； 2）对于电压波动要改善稳压电源的动态特性； 3）对于温度波动应合理安排印制板上的元器件的位置。,在软件上： 1）增加看门狗定时器、软件陷阱。软件看门狗可靠性不高，原因是PC“走飞”后，可能关闭定时器或禁止中断，导致软件看门狗无法溢出，使失控系统无法恢复。而硬件看门狗定时器启动后，除复位外，不能关闭。 2）在程序器容量允许情况下，增加冗余指令。 3）对重要数据要做备份，数据传送过程中要校验提高系统的可靠
7、性也就是要减少系统的故障，而引起故障的因素来自系统内部和外部两个方面： 1、外部因素。例如环境温度、湿度等。 2、内部因素。它出现在系统的硬件及软件上，其中包括电路连线短路或开路等。,一、硬件可靠性设计,1、提高元器件的可靠性； 2、冗余与容错设计； 3、采用抗干扰措施。 二、 系统自诊断技术 1、CPU诊断 (1) 片内RAM诊断； (2) 定时器及中断诊断。 2、ROM诊断 3、外部RAM诊断 4、A/D、D/A转换通道的诊断和校正 5、数字I/0通道诊断 (1) 数字显示功能的诊断； (2) 键盘的诊断。,三、系统抗干扰性能,1、单片机应用系统中的主要干扰源 工业生产中的干扰一般都是以脉
8、冲的形式进入单片机应用系统。进入系统的干扰主要有三种来源，即：场干扰，通过电磁波辐射进入系统；输入/输出通道干扰，通过与主机相连的输入/输出通道及与其他主机的相连通道进入；供电系统干扰，由电源供电电路引入干扰。 2、 硬件抗干扰措施 1）输入/输出通道干扰的抑制措施 对输入/输出通道干扰的抑制通常采用隔离和滤波技术。常用的隔离器件有：隔离变压器、光电耦合器、继电器和隔离放大器等，其中光电耦合器应用最广泛。 2）电磁场干扰的抑制措施 电磁场的干扰可采用屏蔽与接地等措施。 3）减小CPU芯片工作时产生的电磁辐射。,（4） 供电系统干扰的抑制措施,数字信号采用负逻辑传输。 选用高质量的稳压电路，使输
9、出直流电压上的纹波很小，干扰难以在输出端形成。 整流元件上并接滤波电容，可以在很大程度上削弱高频干扰。 通过低通滤波器和隔离变压器接入电网。 单片机系统的供电线路和产生干扰的用电设备分开供电。,作用于数字I/O通道上的干扰可采用多次重复采集、多次输出同一数据的方法来消除；作用于模拟输入通道上的干扰可采用数字滤波的方法来消除。对CPU的干扰可采用指令冗余、软件陷阱和软件“看门狗”等措施。 1、 指令冗余 在关键的地方人为地插入一些单字节指令(NOP)或将有效单字节指令重复书写，这就是指令冗余。 2、 软件“看门狗” 用一个定时器来做“看门狗”，将它的溢出中断设定为高级中断当程序掉入死循环后，定时溢出中断是高级中断，可夺走对CPU的控制权，则经过定时时间后产生一次定时器溢出中断，从而退出死循环。 3 、软件陷阱 所谓软件陷阱，就是一条引导指令强行将捕获的程序引向一个指定的地址，在那里有一段专门对程序出错进行处理的指令。,3、软件抗干扰技术,本章小结：,本章先讲述单片机应用系统开发过程，它包括总体设计要求、硬件设计要求以及资源分配问题；单片机开发工具及选择，重点以DVCC-52JH开发实验机为基础，讲解它的结构和使用，另外介绍其它的仿真开发工具。单片机应用系统可靠性设计包括硬件可靠性设计，系统自诊断技术与系统抗干扰性能等方面的知识。,
