文档介绍：第九章单片机应用系统开发
第一节单片机应用系统的设计过程
第二节单片机的选型
第三节单片机控制系统的仿真调试
第四节常用单片机开发系统简介
第一节单片机应用系统的设计过程
一、系统设计的基本要求
首先,在设计时应对系统的应用环境要进行认真细致地了解,分析系统可能出现的各种影响可靠性的因素,采用切实可行的措施排除故障隐患。
其次,在进行总体设计时应考虑系统的故障自动检测和处理功能。
二、单片机应用系统的组成
(1)单片机芯片及其时钟、复位电路
(2)存储器电路
(3)接口电路
(4)外围电路
三、应用系统的研制开发过程
可行性调研的目的,是分析完成这个项目的可能性
首先在设计前必须明确应用系统的功能和技术要求,综合考虑系统的先进性和可靠性、可维护性和经济效益。根据应用系统的设计目的,在众多方案中选取性能价格比高的一种,并全面分析整个系统的运作过程,得到硬件系统与软件系统的合理模型结构
(1)如何根据设计需要选择合适的单片机型号
原则上在满足应用系统技术要求的同时应尽量使用单片模式,这不仅可以解决微型化、低功耗的问题,而且在高频特性、电磁兼容性和系统可靠性等方面都优于多片系统;另一个方面还要考虑单片机芯片的兼容特性好,这主要考虑到应用系统在使用方面具有更大的灵活性,同时也考虑到升级换型方便;第三要考虑应用系统易于开发和维护,因为开发手段和开发工具的好坏会直接影响应用系统的设计特性和开发周期,同时也会影响系统调试和将来产品的维护
(2)如何设计存储器电路
有的单片机芯片内部无程序存储器(如:8031),必须考虑存储器的扩展。外接的程序存储器一般有EPROM、EEPROM和FLASH等,如何选取存储器芯片及其容量,主要取决于系统的性能要求和价格。当系统所需的存储器只用来存放程序和不必更改的常数时,,应该考虑地址译码电路的设计和总线的驱动能力.
(3)如何设计系统中的接口电路
设计外围接口电路时尽可能选择标准化、模块化的典型电路,即对中央控制单元、输入/输出接口、人机接口等分块进行设计,然后采用一定的连接方式将其组合成一个完整的系统。
(4)系统的扩展及各功能模块的设计应适当留有余地
在满足应用系统功能要求的基础上,应适当留有余地,以备将来修改、扩展之需。
(5)在电路设计时,要充分考虑应用系统各部分的驱动能力
(6)如何在应用系统中实现工程提出的可靠性要求
单片机应用系统的可靠性是一项重要的技术指标,通常是指在规定条件下、规定时间内完成规定功能的能力。规定条件包括环境条件(如温度、湿度、振动等)和供电条件等;可靠性指标一般包括:平均故障时间、平均故障率、连续正常运行时间等。
根据干扰源的引入途径,应该采取以下措施:
①切断来自电源的干扰。
解决的方法是:采用交流稳压器来保证供电的稳定性,防止电源系统的过压和欠压;利用低通滤波器滤去高次谐波以改善电源波形;采用隔离变压器,双层屏蔽(初、次级屏蔽)措施来减少分布电容,提高系统抗共模干扰能力;在有条件的情况下,还可采用分散独立功能块供电和干扰抑制器等,均有利于切断来自电源的干扰.
②切断来自传感器、各功能模块部分的干扰
采取的措施有:模拟电路通过隔离放大器进行隔离,数字电路通过光电耦合器进行隔离,模拟地和数字地分开等手段
③切断来自空间电磁场的干扰。主要考虑地线设计、系统的屏蔽与布局设计
④对系统中用到的元器件要进行筛选,要选择标准化以及互换性好的器件或电路