文档介绍：单片机应用系统的研制步骤和方法
单片机应用系统开发的软硬件环境
Keil C51高级语言集成开发环境
基于Proteus的单片机系统仿真
本章小结
单片机应用系统的研制步骤和方法
单片机的应用系统随其用途不同,其硬件和软件均不相同。单片机最初的选型很重要,原则上是选择高性价比的单片机。硬件软件化是提供高系统性价比的有效方法,尽量减少硬件成本,多用软件实现相同的功能,这样也可以大大提高系统的可靠性。
虽然单片机的硬件选型不尽相同,软件编写也千差万别,但系统的研制步骤和方法是基本一致的,一般都分为总体设计、硬件电路的构思设计、软件的编制和仿真调试几个阶段。单片机应用系统的研制流程如图所示。
1、确立功能特性指标
不管是工程控制系统还是智能仪器仪表,都必须首先分析和了解项目的总体要求、输入信号的类型和数量、输出控制的对象及数量、辅助外设的种类及要求、使用的环境及工作电源要求、产品的成本、可靠性要求和可维护性及经济效益等因素,必要时可参考同类产品的技术资料,制定出可行的性能指标。
总体设计
2. 单片机的选型
单片机的选型很重要,选择时需考虑其功能是否全部满足规定的要求,例如控制速度、精度、控制端口的数量、驱动外设的能力、存储器的大小、软件编写的难易程度、开发工具的支持程度等。再如要驱动LED显示器,可选用多端口的单片机直接驱动,还可以利用少端口的单片机加扩展电路构成,这就要具体分析选用何种器件有利于降低成本、电路易于制作、软件便于编写等因素。如果要求驱动显示器LCD,也可选用具有直接驱动LCD的单片机,也可使用加外接驱动芯片的办法,这就要求在应用时具体问题具体分析。
3、软件的编写和支持工具
对于不同的单片机,甚至同一公司的单片机,它们的开发工具不一定相同或不完全相同。这就要求在选择单片机时,需考虑开发工具的因素,原则上是以最少的开发投资满足某一项目的研制过程,最好使用现有的开发工具或增加少量的辅助器材就可达到目的。当然,开发工具是一次性投资,而形成产品却是长远的效益,这就需要平衡产品和开发工具的经济性和效益性。
硬件系统
根据总体设计中确立的功能特性要求,确定单片机的型号、所需外围扩展芯片、存储器、I/O电路、驱动电路,可能还有A/D和D/A转换电路以及其它模拟电路,设计出应用系统的电路原理图。
程序存储器
随着微电子技术的发展,现在可用作程序存储器的类型相当多,各大半导体公司都推出了一系列程序存储器,像EPROM、EEPROM、Flash EEPROM以及OTP ROM等。这些存储器各有特点,互有所长。
现在的单片机普遍都带有程序存储器,容量也分有不同的等级,从几百B到几百KB都有,这为它们的应用提供了更为广阔的前景。
2. 数据存储器
现在的单片机基本上都带有内部数据存储器。如80C51/52系列的单片机片内置有128B和256B的RAM,这对于一般中小型应用系统(如实时控制系统和智能仪器仪表)已能满足要求。如果是单片机数据采集系统,对容量要求较大的系统则需要采用更大容量的数据存储器RAM ,如果要求数据掉电保护,则需要采用Flash EEPROM作为数据存储器。当然,外扩的RAM也以尽可能少的芯片为原则。
3. 单片机的系统总线
80C51单片机的 P0和P2口作为数据和地址总线,一般可驱动数个外接芯片(视外接芯片要求的驱动电流而异),也即P0和P2口的驱动能力还是有限的。如果外接的芯片过多,负载过重,系统将可能不能正常工作,此时必须加接缓冲驱动器予以解决。通常使用74HC573作为地址总线驱动器,使用74HC245双向驱动器作为数据总线驱动器。