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1、1MCS-51MCS-51单片机系统的开发应用单片机系统的开发应用v主要内容：从总体设计、硬件设计、软件设计、可靠性设计、系统调试与测试等几个方面介绍了单片机应用系统设计的方法及基本过程，并给出了典型设计实例，同 时还简单介绍了C51编程方法和Keil C51开发系统。重点在于单片机应用系统开发的方法与实际应用，难点在于将单片机应用系统开发的方法应用于实际工程中，设计出最优的单片机应用系统。2MCS-51MCS-51单片机系统的开发应用单片机系统的开发应用v 1.1 单片机应用系统研制过程3MCS-51MCS-51单片机系统的开发应用单片机系统的开发应用v1.1.1 总体设计1明确设计任务认真
2、进行目标分析，根据应用场合、工作环境、具体用途，考虑系统的可靠性、通用性、可维护性、先进性，以及成本等，提出合理的、详尽的 功能技术指标。 2器件选择（1）单片机选择主要从性能指标如字长、主频、寻址能力、指令系统、内部寄存器状况、存储器容量、有无A/D、D/A通道、功耗、价能比等方面进行选择。对于一般的测控系统，选择8位机即能满足要求。4MCS-51MCS-51单片机系统的开发应用单片机系统的开发应用（2）外围器件的选择外围器件应符合系统的精度、速度和可靠性、功耗、抗干扰等方面的要求。应考虑 功耗、电压、温度、价格、封装形式等其他方面的指标，应尽可能选择标准化、模 块化、功能强、集成度高的典型
3、电路。 3总体设计总体设计就是根据设计任务、指标要求和给定条件，设计出符合现场条件的软、硬 件方案。并进行方案优化。应划分硬件、软件任务，画出系统结构框图。要合理分 配系统内部的硬件、软件资源。包括以下几个方面：（1）从系统功能需求出发设计功能模块。包括显示器、键盘、数据采集、检测、通 信、控制、驱动、供电方式等。（2）从系统应用需求分配元器件资源。包括定时器/计数器、中断系统、串行口、 I/O接口、A/D、D/A、信号调理、时钟发生器等。（3）从开发条件与市场情况出发选择元器件。包括仿真器、编程器、元器件、语言 、程序设计的简易等。（4）从系统可靠性需求确定系统设计工艺。包括去耦、光隔、屏蔽
4、、印制板、低功 耗、散热、传输距离/速度、节电方式、掉电保护、软件措施等。5MCS-51MCS-51单片机系统的开发应用单片机系统的开发应用v1.1.2 硬件设计由总体设计所给出的硬件框图所规定的硬件功能，在确定单片机类型的 基础上进行硬件设计、实验。进行必要的工艺结构设计，制作出印刷电路板 ，组装后即完成了硬件设计。一个单片机应用系统的硬件设计包含系统扩展和系统的配置（按照系统功能 要求配置外围设备）两部分。 1硬件电路设计的一般原则（1）采用新技术，注意通用性，选择典型电路。（2）向片上系统（SOC）方向发展。扩展接口尽可能采用PSD等器件。 （3）注重标准化、模块化。（4）满足应用系统的
5、功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。（5）工艺设计时要考虑安装、调试、维修的方便。6MCS-51MCS-51单片机系统的开发应用单片机系统的开发应用2硬件电路各模块设计的原则单片机应用系统的一般结构 如下图所示。各模块电路设计时应考虑以下几个方面：（1）存储器扩展：类型、容量、速度和接口，尽量减 少芯片的数量。（2）I/O接口的扩展：体积、价格、负载能力、功能， 合适的地址译码方法。7MCS-51MCS-51单片机系统的开发应用单片机系统的开发应用（3）输入通道的设计：开关量（接口形式、电压等级、隔离方式、扩展接口等），模拟输入通道（信号检测、信号传输、隔离、信号处理、 A/D、扩展接
6、口、速度、精度和价格等）。（4）输出通道的设计：开关量（功率、控制方式等），模拟量输出通道（输出信号的形式、 D/A 、隔离方式、扩展接口等）（5）人机界面的设计：键盘、开关、拨码盘、启/停操作、复位、显示器、打印、指示、报警、扩展接口等。（6）通信电路的设计：根据需要选择RS-232C、RS-485、红外收发等通信标准。（7）印刷电路板的设计与制作：专业设计软件（ Protel，OrCAD等）、设计、专业化制作厂家、安装元件、调试等。8MCS-51MCS-51单片机系统的开发应用单片机系统的开发应用（8）负载容限：总线驱动。（9）信号逻辑电平兼容性：电平兼容和转换。（10）电源系统的配置：电
7、源的组数、输出功率、抗干扰。（11）抗干扰的实施：芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路 板布线、通道隔离等。9MCS-51MCS-51单片机系统的开发应用单片机系统的开发应用v1.1.4 软件设计10MCS-51MCS-51单片机系统的开发应用单片机系统的开发应用1总体规划结合硬件结构，明确软件任务，确定具体实施的方法，合理分配资源。定 义输入/输出、确定信息交换的方式（数据速率、数据格式、校验方法、状 态信号等）、时间要求，检查与纠正错误。 2程序设计技术软件结构实现结构化，各功能程序实行模块化、子程序化。一般有以下 两种设计方法：（1）模块程序设计：优点是单个功能明确的程序模块的设计和调试比
8、较方 便，容易完成，一个模块可以为多个程序所共享。其缺点是各个模块的连 接有时有一定难度。（2）自顶向下的程序设计：优点是比较符合于人们的日常思维，设计、调 试和连接同时按一个线索进行，程序错误可以较早的发现。缺点是上一级 的程序错误将对整个程序产生影响，一处修改可能引起对整个程序的全面 修改。11MCS-51MCS-51单片机系统的开发应用单片机系统的开发应用3程序设计（1）建立数学模型：描述出各输入变量和各输出变量之间的数学关系。（2）绘制程序流程图：以简明直观的方式对任务进行描述。（3）程序的编制：选择语数据结构、控制算法、存储空间分配，系统 硬件资源的合理分配与使用，子程序的入/出口参
9、数的设置与传递。4软件装配各程序模块编辑之后，需进行汇编或编译、调试，当满足设计要求后 ，将各程序模块按照软件结构设计的要求连接起来，即为软件装配。在软 件装配时，应注意软件接口。12MCS-51MCS-51单片机系统的开发应用单片机系统的开发应用v1.1.5 系统调试单片机应用系统的软、硬件制作完成后，必须反复进行调试、修 改，直至完全正常工作，经过测试，功能完全符合系统性能指 标要求，应用系统设计才算完成。1硬件调试（1）静态检查根据硬件电路图核对元器件的型号、极性、安装是否正 确，检查硬件电路连线是否与电路图一致，有无短路、虚焊等 现象。（2）通电检查通电检查时，可以模拟各种输入信号分别
10、送入电路的各 有关部分，观察I/O口的动作情况，查看电路板上有无元件过 热、冒烟、异味等现象，各相关设备的动作是否符合要求，整 个系统的功能是否符合要求。13MCS-51MCS-51单片机系统的开发应用单片机系统的开发应用2软件调试程序模块编写完成后，通过汇编或编译后，在开发系统上进行调试。调试时应先分别调试各模块子程序，调试通过后，再调试中断服务子程序，最后调试主程序，并将各部分进行联调。3系统调试当硬件和软件调试完成之后，就可以进行全系统软、硬件调试，对于有电气控制负载的系统，应先试验空载，空载正常后再试验负载情况。系统调试的任务是排除软、硬件中的残留错误，使整个系统能够完成预定的工作任务
11、，达到要求的性能指标。4程序固化系统调试成功之后，可以将程序通过专用程序固化器固化到ROM。14MCS-51MCS-51单片机系统的开发应用单片机系统的开发应用5脱机运行调试将固化好程序的ROM插回到应用系统电路板的相应位置，即可脱机运行。系统试运行要连续运行相当长的时间（也称为考机），以考验其稳定 性。并要进一步进行修改和完善处理。6测试单片机系统的可靠性单片机系统设计完成时，一般需进行单片机软件功能的测试，上电、掉 电测试，老化测试，静电放电（ElectroStatic Discharge，ESD）抗扰度 和电快进瞬变脉冲群（Electrical Fast Transient，EFT）抗扰
12、度等测试。可以使用各种干扰模拟器来测试单片机系统的可靠性，还可以模拟人为使 用中可能发生的破坏情况。经过调试、测试后，若系统完全正常工作，功能完全符合系统性能指标要求，则一个单片机应用系统的研制过程全部结束151实训目的(1) 了解单片机开发系统的基本组成及功能。 (2) 通过最简应用系统实例了解单片机开发系统的使用方法。单片机开发系统及应用程序装入单片机里运行后，如 果显示结果与预期不一样，怎么办？请看下面的例子16实际要求：要求编写一段程序，控制八个发光二极管一亮一灭，循环执行。ORG 0000HSTART：MOV P1,#00H ACALL DELAYMOV P1,#0FEH ACALL
13、 DELAY SJMP STARTDELAY: MOV R3,#0FFHDEL2: MOV R4,#0FFH DEL1: NOP DJNZ R4,DEL1 DJNZ R3,DEL2 RET END 0000000001111111ALEWRRDP1. 0P1. 1P1. 2P1. 3P1. 4P1. 5P1. 6P1. 7+5V在单片机整个开发过程中，需要相 应的调试设备，才能保证开发出的 程序与要求准确贴合。00000000171.单片机开发系统概述PC并口线仿真器电源 +50123456789ABCDEF89C5151单片机开发板RESET实验板(组合教具)仿真器仿真软件(集成开发环境)1
14、8组合教具CPU模块存储器模块总线接口模块总线扩展模块LED模块点阵LED模块LCD模块键盘模块A/D模块D/A模块输入模块输出模块红外遥控发射模块红外遥控接收模块DIP20模块DIP40模块19仿真器仿真软件并口动画演示20v程序运行的基本操作方法2 2、单步运行、单步运行3 3、跟踪运行、跟踪运行4 4、连续运行、连续运行5 5、断点运行、断点运行1 1、观察复位后的各寄存器状态、观察复位后的各寄存器状态212.2.单片机资源分配与观察单片机资源分配与观察2）RAM内容观察与修改3）ROM内容观察1）寄存器内容观察与修改R0R7 R0R7 工作寄存器区变化工作寄存器区变化特殊工能寄存器特殊工能寄存器动画演示数据存储器动画演示程序存储器
