单片机系统设计概述.ppt

公选课 单片机应用系统设计与开发 主讲 张宏伟 电子技术锡焊技艺常用元器件及仪器单片机系统设计概述单片机开发系统的使用单片机系统设计实例 掌握 1 单片机系统开发的一般方法2 ISP在线编程中使用的单片机管脚3 熟练掌握Wave 下载软件的使用 单片机系统设计概述 一 初步认识单片机二 单片机开发系统概述三 单片机系统开发的一般方法四 应用单片机完成一个小制作 一 初步认识单片机 单片机 是将CPU 存储器 接口电路等组成微型计算机的主要功能部件 全部集成在一块芯片中 构成一个完整的微型计算机 主板与CPU 双列直插式封装 DIP 1 单片机的特点及应用领域 特点 体积小 速度快 功能强 功耗低 使用方便 性能可靠 价格低廉 应用领域 1 工业控制 2 智能仪表 如 温度仪 流量计等 3 机电一体化产品 如 数控机床等 4 家用电器 如 洗衣机 空调等 出租车计价器 编写51单片机的C程序时 必须对硬件要有一定的认识 因它的开发应用是不可与硬件脱节的 所以我们先要来初步认识一下51苾片的结构和引脚功能 MSC51架构的芯片种类很多 我们以Atmel公司的AT89S51为中心对象来进行学习 2 MCS 51内部结构 8051的功能部件图 外部中断 3 单片机芯片 a AT89S51单片机芯片 b 40P自锁IC底座 c 40PIC底座 注意 初学者仿真调试用IC座 制作产品避免用IC座 可靠性差 4 单片机引脚功能 MCS 51单片机40脚Vcc GND2XTAL1 XTAL22RESET1EA Vpp1ALE PROG1PSEN1 P0 0 P0 78P1 0 P1 78P2 0 P2 78P3 0 P3 78 1 Vcc 40脚 GND 20脚 2 XTAL1 19脚 XTAL2 18脚 3 RST 9脚 复位 4 ALE 30脚 寻址外部ROM控制端 5 EA 31脚 寻址外部ROM控制端 6 PSEN 29脚 外部EPROM的读控制端 P0口 一般I O口 或分时复用低8位地址线 8位数据总线 P1口 每1位均可独立作为I O口 P2口 一般I O口 或高8位地址线 P3口 双功能口 P3口第二功能表 1 电源电路 Vcc 40脚 GND 20脚 AT89S 系列单片机工作电源范围宽达4 5 5V a 集成稳压电路 b USB电源供电 2 时钟电路 1 振荡频率范围 1 2MHz 12MHz 2 电容C1和C2选择 10 30pF注意 晶体和电容应尽可能安装在单片机芯片附近 以减少寄生电容 保证振荡器稳定和可靠工作 4 复位电路 采用 上电 按钮复位 注意 电解电容器的极性 单片机最小应用系统组成 单片机加上适当的外围器件和应用程序 构成的应用系统称为最小系统 是组成单片机系统最基本的部分 最小系统硬件组成 1 单片机芯片2 电源电路3 时钟电路4 复位电路 注意 1 如果不扩展外部ROM 使用单片机内部的ROM 31脚 EA需接电源 5V 2 电路板上每个IC的电源要并接一个0 01uF 0 1uF的陶瓷电容 以减少IC高频噪声对电源的影响 电容布线应靠近电源端并尽量粗短 否则会影响滤波效果 单片机最小系统电路原理图 用万能板焊接后的单片机最小系统 内部资源程序存储器数据存储器特殊功能寄存器 可寻址片外RAM64K字节 0000H FFFFH 可寻址片外ROM64K字节 0000H FFFFH FFFFH 0000H 可寻址片外RAM 64K字节 FFFFH 0000H 可寻址片外ROM 64K字节 FFFH 000H 片内ROM 4K字节 7FH 00H 片内RAM 128字节 SFR FFH 80H 1 存储器空间分布 程序存储器中 从0003H 002BH单元被保留用于6个中断源的中断服务程序的入口地址 故以下7个特定地址应被保留 0000H 复位或非屏蔽中断0003H 外部中断0入口地址000BH 定时器0中断入口地址0013H 外部中断1入口地址001BH 定时器1中断入口地址0023H 串行口中断入口地址 SFR 二 单片机开发系统概述 用单片机组成应用系统时 其应用程序的编程 修改 调试 靠系统自身根本无法解决 必须借助外界的帮助 帮助单片机应用系统进行研制的工具称为单片机开发工具或单片机开发系统 S51单片机开发系统组成 硬件 1 电脑 编辑 编译 链接 调试程序等 2 下载线 用于下载程序 3 辅助工具 电烙铁 万用表 焊锡 导线 斜口钳 剪刀等 软件 1 WAVE6000 KeiluV2 uV3等开发软件 2 程序下载软件 单片机应用系统设计是一门实践性很强的课程 要想设计出单片机系统 成为电子系统设计方面的工程师 首先要 熟悉单片机的开发系统 熟练使用相关硬件 软件及工具 ISP在线编程 AVR和ATMEL的AT89S系列单片机可以使用ISP下载线在线编程擦写 即不必将IC芯片拆下 直接在电路板上进行程序修改 下载等操作 这样对程序的调试和升级都很方便 USB接口的下载线 三 单片机系统开发的一般方法 单片机应用领域十分广泛 把所有单片机系统都设计一遍是不现实的 受人以鱼 不如授人以渔 重点掌握 方法 技能 多动手 多实践 单片机系统开发的一般方法 1 确定任务 可行性分析了解控制对象 熟悉控制系统的要求 确定总的技术性能指标 2 总体方案设计根据控制任务及性能指标 确定系统的构成方式 如显示方式 信号的检测方式等 单片机系统开发的一般方法 3 硬件设计设计原理图 选择元件 制作电路板 焊接 4 软件设计选择编程语言 根据任务 编写 调试程序 5 系统仿真调试首先进行硬件与软件单独调试 然后进行软 硬件联调 若是产品开发 还需进行 老化 试验 最后进入工业运行 单片机系统的设计是一个理论和工程实践结合的综合运用过程 它不仅需要电子电路技术 信号检测等方面的基础知识 还必须具备一定的生产工艺知识 以及实际动手调试的能力 我们应加强以下几方面的知识和能力的锻炼 首先 必须具有一定的硬件基础知识和一定的软件设计能力 其次 熟悉单片机的开发系统及相关工具的使用 再者 还须掌握一定的生产工艺要求 具有综合运用知识的能力及分析解决问题的能力 必须善于将一个复杂的设计任务划分成便于实现的子任务 最后 也是最重要的一点 实践 四 应用单片机完成的一个小制作 用LED发光二极管 设计一个循环闪烁的指示灯 通过闪烁的发光二极管来演示程序 硬件 下载 include defineuintunsign