单片机接口技术应用

《单片机接口技术应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单片机接口技术应用（90页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、单片机接口技术 第1章 单片机应用系统的开发流程 与开发工具 1.单片机应用系统的开发流程 2.单片机应用系统的开发环境 3.单片机应用系统的开发工具 本章主要内容： 单片机应用系统的设计原则 单片机应用系统的开发流程 工程设计报告的编制 单片机应用系统的开发模式 单片机应用系统的开发流程 1. 可靠性高 在器件使用上，应选用可靠性高的元器件，以防止元器件的损坏 影响系统的可靠运行； 选用典型电路，排除电路的不稳定因素； 采用必要的冗余设计或增加自诊断功能； 采取必要的抗干扰措施，以防止环境干扰。可采用硬件抗干扰或 软件抗干扰措施。 单片机应用系统的设计原则 操作方便表现在操作简单、直观形象和

2、便于操作。在系统设计时， 在系统性能不变的情况下，应尽可能地简化人机交互接口。 2. 性能价格比高 3. 操作维护方便 4. 设计周期短 简化外围硬件电路，在系统性能许可的范围内尽可能用软件程序取代 硬件电路，以降低系统的制造成本。 有效地降低系统设计成本，具有市场竞争力。 单片机应用系统的设计原则 单片机应用系统的开发流程 1.确定任务 2.方案设计 3.硬件设计与调试 4.软件设计与调试 5.系统联调 开发流程图 单片机应用系统的设计与开发流程图 系统的总体方案设计包括以下两个方面 ： 1单片机机型和器件的选择 2硬件与软件的功能划分 （1）性能特点要适合所要完成的任务，避免过多的功能闲置

3、； （2）性能价格比要高，以提高整个系统的性能价格比； （3）结构原理要熟悉，以缩短开发周期； （4）货源要稳定，有利于批量的增加和系统的维护。 在CPU时间不紧张的情况下，应尽量采用软件。如果系统回路多、实时性 要求强，则要考虑用硬件完成。 方案设计 硬件设计包括： 1单片机电路设计 时钟电路、复位电路、供电电路的设计。 2扩展电路设计 程序存储器、数据存储器、IO接口电路的设计。 3. 输入输出通道设计 传感器电路、放大电路、多路开关、AD转换电路、DA转换电路、开关 量接口电路、驱动及执行机构的设计。 4. 控制面板设计 按键、开关、显示器、报警等电路的设计。 注意：在单片机选型时， 尽

4、量考虑单片机内部有足 够的程序存储器和数据存 储器，以免增加系统的复 杂度和硬件成本。 硬件设计 硬件调试（静态调试和动态调试） （1）静态调试： 1）目测 2）采用万用表测试 3）加电检查 总之，静态调试是检查印制电路板、连接和元器件部 分有无物理性故障，静态调试完成后，接着进行动态调试 。 硬件调试 检查印制电路板的印制线是否有断线、是否有毛刺、线与 线和线与焊盘之间是否有粘连、焊盘是否脱落、过孔是否未金 属化现象等。检查元器件是否焊接正确、焊点是否有毛刺、焊 点是否有虚焊、焊锡是否使线与线或线与焊盘之间短路等。通 过目测可以查出某些明确的器件、设计故障，并及时予以排除 。 目测 先用万用

5、表复核目测中认为可疑的边线或接点，再检查所 有电源的电源线和地线之间是否有短路现象。这一点必须要在 加电前查出，否则会造成器件或设备的毁坏。 采用万用表测试 首先检查各电源的电压是否正常，然后检查各个芯片插座 的电源端的电压是否在正常的范围内、固定引脚的电平是否正 确。然后在断电的状态下将集成芯片逐一插入相应的插座中， 并加电仔细观察芯片或器件是否出现打火、过热、变色、冒烟 、异味等现象，如有异常现象，应立即断电，找出原因予以排 除。 加电检查 （2）动态调试： 动态调试是在目标系统工作状态下，发现和排除硬件中存在的 器件内部故障、器件间连接的逻辑错误等的一种硬件检查。硬件的 动态调试必须在开

6、发系统的支持下进行，故又称为联机仿真调试。 利用开发系统友好的交互界面，对目标系统的单片机外围扩展电 路进行访问、控制，使系统在运行中暴露问题，从而发现故障予以排 除。典型有效的访问、控制外围扩展电路的方法是对电路进行循环读 或写操作。 具体方法: 硬件调试 软件设计与调试 单片机应用系统的软件设计通常包括数据采 集和处理程序、控制算法实现程序、人机对话程 序和数据处理与管理程序。 软件设计步骤： 1.程序的总体设计 2.程序的编制 3. 软件调试 软件设计 程序的总体设计是指从系统高度考虑程 序结构、数据格式和程序功能的实现方法和 手段。程序的总体设计包括拟定总体设计方 案，确定算法和绘制程

7、序流程图等。 程序的总体设计 u模块化程序设计 u自顶向下逐步求精程序设计 u结构化程序设计 常用的程序设计方法： 模块化程序设计的思想是将一个功能完整的较长的程序 分解成若干个功能相对独立的较小的程序模块，各个程序模 块分别进行设计、编程和调试，最后把各个调试好的程序模 块装配起来进行联调，最终成为一个有实用价值的程序。 模块化程序设计 自顶向下逐步求精程序设计 自顶向下逐步求精程序设计要求从系统级的 主干程序开始，从属的程序和子程序先用符号来 代替，集中力量解决全局问题，然后再层层细化 逐步求精，编制从属程序和子程序，最终完成一 个复杂程序的设计。 结构化程序设计 结构化程序设计是一种理想

8、的程序设计方法， 它是指在编程过程中对程序进行适当限制，特别是 限制转移指令的使用，对程序的复杂程度进行控制 ，使程序的编排顺序和程序的执行流程保持一致。 软件调试 软件调试是通过对目标程序的汇编、连接、执 行来发现程序中存在的语法错误与逻辑错误，并加 以排除纠正的过程。 1）先独立后联机 2）先分块后组合 3）先“单步”后“连续” 软件调试原则： 系统联调 系统联调是指目标系统的软件在其硬件上实际运 行，将软件和硬件联合起来进行调试，从中发现硬件故 障或软、硬件设计错误。 系统联调问题主要解决以下问题： （1）软、硬件是否按设计的要求配合工作； （2）系统运行时是否有潜在的设计时难以预料的错

9、误； （3）系统的动态性能指标（包括精度、速度等参数）是否 满足设计要求。 工程设计报告的编制 1. 报告内容 （1）封面 （2）目录、 （3）摘要 （4）正文 （5）参考文献 （6）附录 2. 字体要求 单片机应用系统的开发模式 PC仿真器单片机应用系统板 可在线仿真、调试，开发效率高。但开发工具较昂贵，且仿真器 通用性较差。 PC通用编程器单片机应用系统板 较廉价的开发模式，编程器价格较便宜，且通用性强。但开发效 率低。 PC在线下载调试线单片机（含在线调试功能）应用系统板 可在线仿真、调试，开发效率高，同样也便于产品的后续升级。 但含ISP功能的芯片价格较贵，会增加单片机应用系统板的成本

10、，适 用于后续需要不断升级的产品。 根据使用的开发工具不同可分为3种开发模式： 单片机应用系统的开发环境 Keil Vision2是Keil公司开发的Windows环境下的 集成开发环境，它将项目管理、源程序编辑、编译、链 接、调试集成在一个环境中，极大地方便了8051软件的 开发。使用Keil Vision2，还可以灵活简便地对C51编 译器、A51汇编器、BL51连接器以及编辑环境进行设置 。此外，Keil Vision2中还提供了多文件查找、版本控 制等大量实用工具。 Keil Vision2 的使用说明 Kiel Vision2 用户界面 1.2.2 Keil Vision2 的使用

11、Keil Vision2 用户界面 如图所示为Keil Vision2的编辑、编译用户界面，在此用户环境下可进行汇 编程序或C51程序的输入、编辑与编译。 下图为调试用户界面，在此环境下可实现单步、跟踪、断点与全速运行方 式调试，并可打开寄存器窗口、存储器窗口、定时/计数器窗口、中断窗 口、串行窗口以及自定义变量窗口进行控制与监控。 Keil Vision2 用户界面 Keil Vision2 用户界面 1.菜单栏 2.工具栏 3. 窗口 菜单栏 1. File（文件）菜单 2.Edit（编辑）菜单 3.View（视图）菜单 4. Project（项目）菜单 5. Debug（调试）菜单 6.

12、 Flash（下载）菜单 7. Peripherals（外设）菜单 8. Tools（工具）菜单 9. SVCS（软件版本控制系 统）菜单 10. Window（窗口）菜单 11. Help（帮助）菜单 File（文件）菜单 Device Database用于修改Keil Vision2支持的8051芯片型号的设定 。 Device Database对话框各个选项功能如下 ： （1）Data base列表框。浏览Keil Vision2支持的单片机型号。 （2）Vendor文本框。用于设定单片机的类 别。 （3）Family下拉列表框。用于设定单片机 的兼容结构。 （4）Device文本框。用

13、于设定单片机的型 号。 （5）Description列表框。用于设定型号的 功能描述。 （6）Options列表框。用于输入支持型号对 应的DLL文件等信息。 （7）Add按钮。单击Add按钮添加新的支持 型号。 （8）Updata按钮。单击Updata按钮确认当 前修改。 Project（项目）菜单 Project菜单命令包括项目的建立、打开、关闭、维护、目标 环境设定、编译等命令。各个命令功能介绍如下： 1. New Project：建立一个新项目。 2. Import VisionProject：导入Visionl中的项目并转换。 3. Open Project：打开一个已存在的项目。

14、4. Close Project：关闭当前项目。 5. Target Environment：定义工具链、头文件和库文件的路径。 6. Target，Group，Files：维护项目的目标、文件组和文件。 7. Select Device for Target：为目标选择器件。 8. Remove Item：从项目中移除文件或文件组。 9. Options：修改目标、组或文件的选项设置。 10. Clear Group and File Options：清除对组和文件的选项设定。 11. Bulid Target：编译修改过的文件并生成应用程序。 12. Rebulid Target：重新编译

15、所有文件并生成应用程序。 13. Translate：编译当前文件。 14. Stop Build：停止编译。 Project（项目）菜单 工具栏 常用工具栏 编译工具栏 调试工具栏 窗口 编辑窗口 项目窗口 输出窗口 反汇编窗口 存储器窗口 监视窗口 串行口输出窗口 I/O口控制窗口 定时器控制窗口 串行口控制窗口 编辑窗口 在编辑窗口中，用户可以 输入或修改源程序，Keil Vision2的编辑器支持程序行 自动对齐和语法高亮显示。在编 辑窗口中单击鼠标右键，弹出如 图1.8所示的右键快捷菜单。使 用该菜单可实现剪切、粘贴等编 辑操作。 项目窗口 该窗口主要用于显示当前项目的文件结构和寄存器状态等信息。项目 窗口中共有3个选项页，分Files、Regs和Books。 项目窗口中的Files选项页 项目窗口中的Regs选项页 输出窗口 Keil Vision2的输出窗口（Output Window）用于显示Keil Vision2本身的 编译与调试