单片机应用系统设计方法ppt课件

1、12022-2-102022-2-1022022-2-10310.1 10.1 单片机典型运用系统组成单片机典型运用系统组成 单片机典型运用系统组成如图单片机典型运用系统组成如图10-110-1所示。所示。图图10-110-1单片机典型运用系统组成单片机典型运用系统组成 以单片机作为控制中心，经过以单片机作为控制中心，经过A/DA/D接口实现模拟接口实现模拟信号的采集；信号的采集；2022-2-104经过经过D/AD/A接口，输出模拟量的控制信号，实现对执行接口，输出模拟量的控制信号，实现对执行机构的控制；机构的控制；经过开关量输入输出通道，实现开关信号的检测和经过开关量输入输出通道，实现开关

2、信号的检测和控制；控制；经过通讯接口，实现系统和外界单片机或经过通讯接口，实现系统和外界单片机或PCPC的的数据交换和远程传输；数据交换和远程传输；经过人机界面，沟通用户和系统，实现数据和命令经过人机界面，沟通用户和系统，实现数据和命令的输入及结果的显示。的输入及结果的显示。 2022-2-105 单片机系统是将硬件和软件合理的结合起来，构成一个完好的系统安装来完成特定的功能或义务。其中软件是用以实现有关功能的软件是用以实现有关功能的“思想或灵魂；思想或灵魂；硬件是保证这种任务进程的硬件是保证这种任务进程的“平台或介质。平台或介质。 2022-2-10610.210.2单片机典型运用系统开发过

3、程单片机典型运用系统开发过程 单片机运用系统开发过程包括总体设计、硬件设计、单片机运用系统开发过程包括总体设计、硬件设计、软件设计、仿真调试、性能测试、可靠性实验和产品化软件设计、仿真调试、性能测试、可靠性实验和产品化等几个阶段，如图等几个阶段，如图10-210-2所示。但各阶段不是绝对独立的，所示。但各阶段不是绝对独立的，有时是交叉进展的。有时是交叉进展的。 图图10-210-2单片机典型运用系统开发过程单片机典型运用系统开发过程2022-2-10710.2.110.2.1确定义务确定义务 首先要细致分析、研讨实践问题，明确设计目的，首先要细致分析、研讨实践问题，明确设计目的，综合思索系统的

4、先进性、可靠性、可维护性以及本钱、综合思索系统的先进性、可靠性、可维护性以及本钱、经济效益，拟订出合理可行的技术性能目的，编写设计经济效益，拟订出合理可行的技术性能目的，编写设计义务书。义务书。 10.2.210.2.2总体设计总体设计 设计人员在接到单片机运用系统的研制义务后，普设计人员在接到单片机运用系统的研制义务后，普通先进展总体设计。总体设计包括以下内容：通先进展总体设计。总体设计包括以下内容：2022-2-1081.1.工程调研、方案论证工程调研、方案论证 设计人员接到研制义务后，首先应对用户提出的设计人员接到研制义务后，首先应对用户提出的义务进展深化细致的分析和工程调研，参考国内外

5、同义务进展深化细致的分析和工程调研，参考国内外同类或相关产品的有关资料和规范，根据系统的任务环类或相关产品的有关资料和规范，根据系统的任务环境、用途、功能和技术目的，经过反复论证拟定出性境、用途、功能和技术目的，经过反复论证拟定出性价比最高的一套方案。这是系统设计的根据和出发点，价比最高的一套方案。这是系统设计的根据和出发点，也是决议系统设计能否胜利的关键。也是决议系统设计能否胜利的关键。2022-2-1092.CPU2.CPU的合理选型的合理选型 目前世界上消费单片机的厂商有几十家，单片机芯目前世界上消费单片机的厂商有几十家，单片机芯片的型号有上千种，其中运用较多的产品有片的型号有上千种，其

6、中运用较多的产品有IntelIntel公司公司的的MCS-51MCS-51及其兼容芯片及其兼容芯片( (如如ATMELATMEL公司的公司的89S5X89S5X系列、系列、PhilipsPhilips公司的公司的5151系列等系列等) )、MCS-51MCS-51派生型芯片派生型芯片( (如如SSTSST公公司的司的89E5XRD289E5XRD2系列、华邦系列、华邦WinbondWinbond的的W78W78与与W77W77系列、系列、 PhilipsPhilips公司的公司的LPC76XLPC76X与与LPC900LPC900系列等系列等) )、ATMELATMEL公司的公司的AVRAVR

7、系列、系列、MicrochipMicrochip公司的公司的PICPIC系列、系列、MotorolaMotorola公司的公司的M68HCM68HC系列、系列、TITI公司的公司的TMS430TMS430系列等系列等MCUMCU芯片以及以芯片以及以ARMARM为内核的为内核的3232位位MCUMCU芯片。芯片。 普通来说，在选择单片机类型时应综合思索以下几普通来说，在选择单片机类型时应综合思索以下几个要素：个要素：2022-2-1010(1)(1)货源稳定、充足货源稳定、充足 所选单片机芯片在国内元器件市场上货源要稳定、所选单片机芯片在国内元器件市场上货源要稳定、充足，并且有成熟的开发设备充足

8、，并且有成熟的开发设备( (主要指仿真器和编程器主要指仿真器和编程器) )。对于对于MCS-51MCS-51及其兼容芯片来说，在研制阶段可选择带及其兼容芯片来说，在研制阶段可选择带Flash ROMFlash ROM存储器的存储器的CPUCPU芯片，如芯片，如89S5X89S5X系列，借助系列，借助ISPISP编编程器即可反复修正监控程序，便于调试。程器即可反复修正监控程序，便于调试。(2)(2)性价比高性价比高 在保证性能目的的情况下，所用芯片价钱要尽能够在保证性能目的的情况下，所用芯片价钱要尽能够低，使系统有较高的性价比。低，使系统有较高的性价比。 2022-2-1011(3)(3)芯片加

9、密功能完善芯片加密功能完善假设所选芯片加密功能完善，那么软件不容易破解，假设所选芯片加密功能完善，那么软件不容易破解，使委托方与开发者的利益都可以得到维护。使委托方与开发者的利益都可以得到维护。(4)(4)尽量选择用户广泛、技术成熟而设计人员又熟习的尽量选择用户广泛、技术成熟而设计人员又熟习的单片机类型单片机类型选择用户广泛、技术成熟而设计人员又熟习的单片选择用户广泛、技术成熟而设计人员又熟习的单片机类型，在研制义务重、时间紧的情况下，可以较快地机类型，在研制义务重、时间紧的情况下，可以较快地进展系统设计。进展系统设计。2022-2-10123.3.关键器件的选择关键器件的选择确定单片机类型后

10、，通常还需求对系统中一些严重确定单片机类型后，通常还需求对系统中一些严重影响系统性能目的的器件进展选择。例如，在准确测控影响系统性能目的的器件进展选择。例如，在准确测控系统中，传感器、前置微弱信号放大器的精度或运用条系统中，传感器、前置微弱信号放大器的精度或运用条件等要素直接影响系统的控制效果，必需慎重选择。件等要素直接影响系统的控制效果，必需慎重选择。4.4.绘制总体框图绘制总体框图 根据选择的器件和要实现的功能，绘制系统总统根据选择的器件和要实现的功能，绘制系统总统组成框图。组成框图。2022-2-101310.2.310.2.3系统硬件设计系统硬件设计 单片机运用系统由硬件和软件两部分组

11、成。硬件部单片机运用系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分以分以CPUCPU为中心，包括了扩展存储器、输入为中心，包括了扩展存储器、输入/ /输出接口电输出接口电路及设备等；软件部分包括各种控制程序。只需硬件和路及设备等；软件部分包括各种控制程序。只需硬件和软件的亲密配合、协调一致，才干组成一个高性能的单软件的亲密配合、协调一致，才干组成一个高性能的单片机运用系统。硬件设计时应思索系统资源及软件实现片机运用系统。硬件设计时应思索系统资源及软件实现方法，而软件设计时又必需了解硬件的任务原理。方法，而软件设计时又必需了解硬件的任务原理。 2022-2-1014 在运用中，系统的软在运用中，系统的软/

12、 /硬件功能划分要根据系统的硬件功能划分要根据系统的要求而定，一些硬件电路的功能可以由软件来实现，反要求而定，一些硬件电路的功能可以由软件来实现，反之亦然。之亦然。 用硬件来实现某些功能可以提高系统反响速度、减用硬件来实现某些功能可以提高系统反响速度、减少存储容量、缩短软件开发周期，但会添加系统硬件本少存储容量、缩短软件开发周期，但会添加系统硬件本钱，使系统的灵敏性与顺应性变差；相反，假设用软件钱，使系统的灵敏性与顺应性变差；相反，假设用软件来实现某些硬件功能，可以节省硬件开支，加强灵敏性来实现某些硬件功能，可以节省硬件开支，加强灵敏性和顺应性，但系统反响速度会下降，软件设计费用和所和顺应性，

13、但系统反响速度会下降，软件设计费用和所需存储器容量也相应添加。需存储器容量也相应添加。 对于产品量大、价钱敏感的小产品，原那么上能对于产品量大、价钱敏感的小产品，原那么上能用软件实现的功能，不靠硬件电路完成。但假设系统对用软件实现的功能，不靠硬件电路完成。但假设系统对实时性要求较高，应采用硬件实现。因此在在总体设计实时性要求较高，应采用硬件实现。因此在在总体设计时，必需权衡利弊，仔细划分好硬件和软件的功能。时，必需权衡利弊，仔细划分好硬件和软件的功能。2022-2-10151 1系统硬件电路设计的普通原那么系统硬件电路设计的普通原那么尽能够选择典型电路、采用硬件移植技术、力求硬件尽能够选择典型

14、电路、采用硬件移植技术、力求硬件电路规范化、模块化；电路规范化、模块化；尽能够选择功能强的芯片，简化电路的设计；尽能够选择功能强的芯片，简化电路的设计；系统配置及扩展必需充分满足系统的功能要求，并留系统配置及扩展必需充分满足系统的功能要求，并留有余地，以便于系统的二次开发；有余地，以便于系统的二次开发；在不影响系统功能的条件下，采用在不影响系统功能的条件下，采用“以软代硬方法，以软代硬方法，以简化系统的硬件电路，降低本钱，提高系统的可靠性。以简化系统的硬件电路，降低本钱，提高系统的可靠性。2022-2-1016系统中相关的器件要尽能够做到性能匹配。例如选用系统中相关的器件要尽能够做到性能匹配。

15、例如选用CMOSCMOS芯片单片机构成低功耗的系统时，系统中全部芯片芯片单片机构成低功耗的系统时，系统中全部芯片都应选择低功耗器件。都应选择低功耗器件。单片机外接电路较多时，必需思索其驱动才干。假设单片机外接电路较多时，必需思索其驱动才干。假设驱动才干缺乏，那么系统任务不可靠。这时应增设线驱驱动才干缺乏，那么系统任务不可靠。这时应增设线驱动器或者减少芯片功耗，降低总线负载。动器或者减少芯片功耗，降低总线负载。可靠性与抗干扰设计：去耦滤波、合理布线、信号隔可靠性与抗干扰设计：去耦滤波、合理布线、信号隔离、看门狗电路等；离、看门狗电路等；工艺设计，包括机架机箱、面板、配线、接插件等，工艺设计，包括

16、机架机箱、面板、配线、接插件等，必需兼顾电磁兼容的要求以及安装、调试、维护等操作必需兼顾电磁兼容的要求以及安装、调试、维护等操作能否方便的要求。能否方便的要求。2022-2-1017 2.硬件可靠性设计 单片机运用系统任务环境恶劣，个别系统甚至要求在无人值守情况下任务，因此任何过失都能够呵斥非常严重的后果。可见，单片机在运用时对系统的可靠性要求较高，而影响单片机运用系统可靠性的要素很多，如电磁干扰、电网电压动摇、大型用电设备(如电炉、电机、电焊机等)的启/停、高压设备和电磁开关的电磁辐射、传输电缆的共模干扰等，需求针对不同运用条件在硬件上采取相应的抗干扰措施，使系统可靠运转，硬件抗干扰措施主要

17、有以下几点： 2022-2-10181)1)输入输入/ /输出通道干扰的抑制措施输出通道干扰的抑制措施 采用隔离和滤波技术可抑制输入采用隔离和滤波技术可抑制输入/ /输出通道能够出输出通道能够出现的干扰。常用的隔离器件有隔离变压器、光电耦合器、现的干扰。常用的隔离器件有隔离变压器、光电耦合器、继电器和隔离放大器等，应根据传输信号的种类选择相继电器和隔离放大器等，应根据传输信号的种类选择相应的隔离器件。例如，对于高频开关信号可采用脉冲变应的隔离器件。例如，对于高频开关信号可采用脉冲变压器作隔离器件；对于低速开关、电平信号，可采用光压器作隔离器件；对于低速开关、电平信号，可采用光电耦合器作隔离器件

18、。电耦合器作隔离器件。2022-2-10192)2)供电系统干扰的抑制措施供电系统干扰的抑制措施单片机运用系统的供电线路是干扰的主要入侵途径，单片机运用系统的供电线路是干扰的主要入侵途径，常采用如下措施进展供电系统干扰的抑制：常采用如下措施进展供电系统干扰的抑制：1)1)单片机系统的供电线路和产生干扰的各类大功率用电单片机系统的供电线路和产生干扰的各类大功率用电设备分开供电。设备分开供电。2) 2) 经过低通滤波器和隔离变压器接入电网。低通滤波经过低通滤波器和隔离变压器接入电网。低通滤波器可以吸收大部分电网中的器可以吸收大部分电网中的“毛刺，隔离变压器是在毛刺，隔离变压器是在初级绕组和次级绕组

19、之间多加一层屏蔽层，并将它和铁初级绕组和次级绕组之间多加一层屏蔽层，并将它和铁芯一同接地，防止干扰经过初次级之间的电容效应进入芯一同接地，防止干扰经过初次级之间的电容效应进入单片机供电系统。单片机供电系统。3) 3) 在整流元件上并接滤波电容，可以在很大程度上减在整流元件上并接滤波电容，可以在很大程度上减弱高频干扰弱高频干扰 2022-2-10203) 3) 电磁场干扰的抑制措施电磁场干扰的抑制措施 电磁场的干扰可采用屏蔽和接地措施。用金属外壳电磁场的干扰可采用屏蔽和接地措施。用金属外壳或金属屏蔽罩将整机或部分元器件包起来，再将金属外或金属屏蔽罩将整机或部分元器件包起来，再将金属外壳接地，即能

20、起到屏蔽作用。单片机系统中有数字地线、壳接地，即能起到屏蔽作用。单片机系统中有数字地线、模拟地线、交流地线、信号地线、屏蔽地线，应分开接模拟地线、交流地线、信号地线、屏蔽地线，应分开接不同性质的地线。强信号地线和弱信号地线也要分开。不同性质的地线。强信号地线和弱信号地线也要分开。2022-2-10214 4运用运用“看门狗电路，处理看门狗电路，处理CPUCPU运转时能够进入混运转时能够进入混乱或死循环乱或死循环 由于干扰或程序设计错误等各种缘由，程序在运转由于干扰或程序设计错误等各种缘由，程序在运转过程中能够会偏离正常的顺序而进入到不可预知、不受过程中能够会偏离正常的顺序而进入到不可预知、不受

21、控制的形状，甚至堕入死循环。为防止出现这种情况呵控制的形状，甚至堕入死循环。为防止出现这种情况呵斥艰苦损失，并让系统可以自动恢复正常运转，必需对斥艰苦损失，并让系统可以自动恢复正常运转，必需对系统运转进展监控。完成系统运转监控功能的电路或软系统运转进展监控。完成系统运转监控功能的电路或软件称为件称为“看门狗。其任务原理是系统在运转过程中，看门狗。其任务原理是系统在运转过程中，每隔一段固定的时间给每隔一段固定的时间给“看门狗一个信号喂狗，看门狗一个信号喂狗，假设系统运转正常那么假设系统运转正常那么“看门狗电路不会产生复位或看门狗电路不会产生复位或中断信号。假设超越这一时间没有给出信号，中断信号。

22、假设超越这一时间没有给出信号，“看门狗看门狗将自动产生一个复位信号使系统复位，或产生一个将自动产生一个复位信号使系统复位，或产生一个“看门狗定时器中断恳求，系统呼应该恳求，转去执看门狗定时器中断恳求，系统呼应该恳求，转去执行中断效力子程序，处置当前的缺点。行中断效力子程序，处置当前的缺点。“看门狗的运看门狗的运用有以下两种情况：用有以下两种情况：2022-2-10221 1运用某些单片机本身的运用某些单片机本身的“看门狗看门狗 某些单片机本身带有某些单片机本身带有“看门狗，例如看门狗，例如AT89SAT89S系列单片机，系列单片机，可以运用其可以运用其“看门狗功能，只需周期性地写看门狗功能，只

23、需周期性地写01EH01EH和和0E1H0E1H到到WDTRSTWDTRST存放器，系统正常任务时存放器，系统正常任务时WDTWDT不会计数溢出，只需系统出不会计数溢出，只需系统出现缺点，在规定的时间内不能写现缺点，在规定的时间内不能写01EH01EH和和0E1H0E1H到到WDTRSTWDTRST存放器，存放器，WDTWDT计数溢出，从而使系统复位恢复正常任务。计数溢出，从而使系统复位恢复正常任务。2 2运用专门的监控芯片运用专门的监控芯片 对于本身没有对于本身没有“看门狗的单片机，可以外接专门的监控芯看门狗的单片机，可以外接专门的监控芯片，例如美国片，例如美国MAXIMMAXIM公司推出的

24、微处置机公司推出的微处置机/ /单片机系统监控集成电单片机系统监控集成电路具有系统复位、备份电池切换、路具有系统复位、备份电池切换、“看门狗定时输出、电源电看门狗定时输出、电源电压监测等多种功能，运用非常方便。压监测等多种功能，运用非常方便。2022-2-10233. 3. 元器件选择原那么元器件选择原那么 单片机运用系统中可用的元器件种类繁多、功能各单片机运用系统中可用的元器件种类繁多、功能各异且价钱不等，选择元器件的根本原那么是选择那些满异且价钱不等，选择元器件的根本原那么是选择那些满足性能目的、可靠性高、经济性好的元器件。选择元器足性能目的、可靠性高、经济性好的元器件。选择元器件时应思索

25、以下要素：件时应思索以下要素：1 1尽量采用通用的大规模集成电路尽量采用通用的大规模集成电路 在运用系统中，尽量采用通用的大规模集成电路芯在运用系统中，尽量采用通用的大规模集成电路芯片，这样能简化系统的设计、安装和调试过程，也有助片，这样能简化系统的设计、安装和调试过程，也有助于提高系统的可靠性。普通原那么是能用一块中大规模于提高系统的可靠性。普通原那么是能用一块中大规模芯片完成的功能，不用多个中小规模电路芯片实现。芯片完成的功能，不用多个中小规模电路芯片实现。2022-2-10242 2整个系统速度匹配整个系统速度匹配单片机时钟频率普通可在一定范围内选择单片机时钟频率普通可在一定范围内选择(

26、 (如加强如加强型型5151系列单片机芯片可在系列单片机芯片可在0 03333MHzMHz之间恣意选择之间恣意选择) )，在，在不影响系统性能的前提下，时钟频率选低一些好，这样不影响系统性能的前提下，时钟频率选低一些好，这样一方面可降低系统对其他元器件的速度要求，从而降低一方面可降低系统对其他元器件的速度要求，从而降低本钱和提高系统的可靠性；另一方面也将减少晶振电路本钱和提高系统的可靠性；另一方面也将减少晶振电路潜在的电磁干扰。潜在的电磁干扰。3 3外围电路芯片类型一致外围电路芯片类型一致对于低功耗运用系统，必需采用对于低功耗运用系统，必需采用HCMOSHCMOS或或CMOSCMOS芯片，芯片

27、，如如74HC74HC系列、系列、CD4000CD4000系列；而普通系统可运用系列；而普通系统可运用TTLTTL数字数字集成电路芯片。集成电路芯片。2022-2-102510.2.410.2.4系统软件设计系统软件设计 整个单片机运用系统是一个整体，当系统的硬件电整个单片机运用系统是一个整体，当系统的硬件电路设计定型后，软件的义务也就明确了。软件设计是单路设计定型后，软件的义务也就明确了。软件设计是单片机系统设计中最重要的一环。进展软件编程时，可以片机系统设计中最重要的一环。进展软件编程时，可以采用汇编言语或高级言语常为采用汇编言语或高级言语常为C C言语完成。系统软言语完成。系统软件设计主

28、要包括以下两个方面问题：件设计主要包括以下两个方面问题：2022-2-10261.1.资源分配资源分配 一个单片机运用系统所拥有的硬件资源可分为片内一个单片机运用系统所拥有的硬件资源可分为片内和片外两部分。片内资源是指单片机本身所包含的中央和片外两部分。片内资源是指单片机本身所包含的中央处置器、程序存储器、数据存储器、定时处置器、程序存储器、数据存储器、定时/ /计数器、看计数器、看门狗计数器、中断源、门狗计数器、中断源、I/OI/O接口以及串行通讯接口等。接口以及串行通讯接口等。这部分硬件资源的种类和数量，不同公司不同系列单片这部分硬件资源的种类和数量，不同公司不同系列单片机之间的差别较大，

29、设计人员进展硬件设计选择单片机机之间的差别较大，设计人员进展硬件设计选择单片机时一定要根据系统要实现的功能充分了解它们内部资源时一定要根据系统要实现的功能充分了解它们内部资源情况进展合理选型，中选定某种型号的单片机进展系统情况进展合理选型，中选定某种型号的单片机进展系统设计时，软件设计应充分利用片内的各种珍贵的硬件资设计时，软件设计应充分利用片内的各种珍贵的硬件资源。源。 2022-2-1027软件设计在进展资源分配时应留意以下几点：软件设计在进展资源分配时应留意以下几点：(1(1在分配在分配I/OI/O引脚时，必需根据外部接口电路特性做引脚时，必需根据外部接口电路特性做出合理的选择出合理的选

30、择单片机芯片各单片机芯片各I/OI/O引脚的功能不完全一样，如部分引脚的功能不完全一样，如部分引脚具有第二输入引脚具有第二输入/ /输出功能；各输出功能；各I/OI/O引脚输出级的电路引脚输出级的电路构造也不尽一样，如构造也不尽一样，如8XC5X8XC5X的的P0P0口采用漏极开路输出方口采用漏极开路输出方式，而式，而P1P1P3P3口采用准双向构造；各口采用准双向构造；各I/OI/O引脚输出级的引脚输出级的驱动才干也不同，如驱动才干也不同，如8XC5X8XC5X的的P0P0口可以驱动口可以驱动8 8个个LSTTLLSTTL门，门，而而P1P1P3P3只能驱动只能驱动4 4个个LSTTLLST

31、TL门。因此，在分配门。因此，在分配I/OI/O引脚引脚时，必需根据外部接口电路特性做出合理的选择。时，必需根据外部接口电路特性做出合理的选择。2022-2-1028(2(2ROMROM资源分配资源分配 片内片内ROMROM存储器用于存放控制程序和数据表格。由存储器用于存放控制程序和数据表格。由于如今单片机内部于如今单片机内部FLASHFLASH内存的容量都可以做得很大，内存的容量都可以做得很大，所以在大多数的运用场所，尽量选择片内的所以在大多数的运用场所，尽量选择片内的FLASHFLASH内存内存的容量可以满足实践需求的单片机型号，这样不仅可以的容量可以满足实践需求的单片机型号，这样不仅可以

32、节省额外的硬件投资、节省单片机的口线资源，更重要节省额外的硬件投资、节省单片机的口线资源，更重要的是片内的是片内FLASHFLASH中的程序在下载、烧写时经过中的程序在下载、烧写时经过“加密加密可以得到维护。只需当程序特别大，内部空间无法满足可以得到维护。只需当程序特别大，内部空间无法满足要求时才选用扩展外部要求时才选用扩展外部ROMROM。 2022-2-1029 对于片内对于片内ROMROM资源分配，按照资源分配，按照5151单片机及其兼容派单片机及其兼容派生芯片的复位及中断入口的规定，生芯片的复位及中断入口的规定，002FH002FH以前的地址单以前的地址单元都作为复位入口、中断地址区。

33、在这些单元中普通都元都作为复位入口、中断地址区。在这些单元中普通都设置转移指令，使程序在复位时转移到复位启动控制主设置转移指令，使程序在复位时转移到复位启动控制主程序或相应的中断效力程序。当程序存储器中存放的控程序或相应的中断效力程序。当程序存储器中存放的控制程序及子程序数量较多时，应尽能够为它们设置入口制程序及子程序数量较多时，应尽能够为它们设置入口地址表。普通的常数、表格集中设置在表格区。二次开地址表。普通的常数、表格集中设置在表格区。二次开发扩展区应尽能够放在高位地址区。发扩展区应尽能够放在高位地址区。2022-2-1030(3(3RAMRAM资源分配资源分配 RAM RAM分为片内分为

34、片内RAMRAM和片外和片外RAMRAM。片外。片外RAMRAM的容量比较大，的容量比较大，通常用来存放批量大的数据，如采样数据；片内通常用来存放批量大的数据，如采样数据；片内RAMRAM容容量较少，但运转速度快，应尽能够充分利用。量较少，但运转速度快，应尽能够充分利用。对于对于5252系列单片机来说，片内系列单片机来说，片内RAMRAM是指是指00H00HFFHFFH单元，单元，高高128128单元和个低单元和个低128128单元的运用并不完全一样，分配时单元的运用并不完全一样，分配时应留意发扬各自的特点，做到物尽其用。应留意发扬各自的特点，做到物尽其用。2022-2-1031 00H 00

35、H1FH1FH这这3232个字节可以作为任务存放器组，在任个字节可以作为任务存放器组，在任务存放器的务存放器的8 8个单元中，个单元中，R0R0和和R1R1具有指针功能，是编程具有指针功能，是编程的重要角色，应充分发扬其作用。系统上电复位时，的重要角色，应充分发扬其作用。系统上电复位时，PSWPSW为为00H00H， CPU CPU自动选择任务存放器组自动选择任务存放器组0 0作为当前任务作为当前任务存放器。详细编程时应根据实践需求，在不同位置合理存放器。详细编程时应根据实践需求，在不同位置合理设置设置PSWPSW的值，可以使主程序或中断效力程序运用不同的值，可以使主程序或中断效力程序运用不同

36、的任务存放器组，通常可在运用程序中，安排主程序及的任务存放器组，通常可在运用程序中，安排主程序及其调用的子程序运用任务存放器组其调用的子程序运用任务存放器组0 0，而安排定时器溢，而安排定时器溢出中断、外部中断、串行口中断运用任务存放器组出中断、外部中断、串行口中断运用任务存放器组1 1、2 2或或3 3。2022-2-1032 20H 20H2FH2FH这这1616个字节具有位寻址功能，可用来存放个字节具有位寻址功能，可用来存放各种软件标志、逻辑变量、位输入各种软件标志、逻辑变量、位输入/ /位输出信息等。当位输出信息等。当这些位的功能全部安排好后，保管一两个字节备用，剩这些位的功能全部安排

37、好后，保管一两个字节备用，剩下的单元可改作普通下的单元可改作普通RAMRAM区运用。区运用。2022-2-1033 30H 30H7FH7FH为普统统用存放器，通常用来存放各种为普统统用存放器，通常用来存放各种参数、指针和中间结果，或者用作数据缓冲区。此外，参数、指针和中间结果，或者用作数据缓冲区。此外，也常将堆栈安放在片内也常将堆栈安放在片内RAMRAM的高端，如的高端，如60H60H7FH7FH。设置。设置堆栈区时应事先估算出子程序和中断嵌套的级数，合理堆栈区时应事先估算出子程序和中断嵌套的级数，合理设置栈顶指针的大小并留有余量。当系统中扩展了设置栈顶指针的大小并留有余量。当系统中扩展了R

38、AMRAM，应把运用频率最高的数据缓冲区安排在片内应把运用频率最高的数据缓冲区安排在片内RAMRAM中，以中，以提高处置速度。提高处置速度。 对外部扩展的存储器和端口，应正确设计译码电路，对外部扩展的存储器和端口，应正确设计译码电路，并根据硬件的译码电路，合理分配存储器和端口地址，并根据硬件的译码电路，合理分配存储器和端口地址，防止地址冲突，呵斥系统运转混乱。防止地址冲突，呵斥系统运转混乱。 ROM ROM、RAMRAM资源分配好后，应列出一张详细的资源分资源分配好后，应列出一张详细的资源分配清单，作为编程的参考根据。配清单，作为编程的参考根据。 2022-2-10342. 2. 软件设计软件

39、设计在进展软件设计时，应留意以下问题：在进展软件设计时，应留意以下问题：(1)(1)模块化构造模块化构造 单片机运用系统的软件设计千差万别，不存在一致单片机运用系统的软件设计千差万别，不存在一致方式。但软件开发的明智方法是尽能够采用模块化构造，方式。但软件开发的明智方法是尽能够采用模块化构造，方便调试、系统集成和扩展。方便调试、系统集成和扩展。 根据系统软件的总体构思，按照先粗后细的方法，根据系统软件的总体构思，按照先粗后细的方法，把整个系统软件划分成多个功能独立、大小适当的模块。把整个系统软件划分成多个功能独立、大小适当的模块。应明确规定各模块的功能，尽量使每个模块功能单一，应明确规定各模块

40、的功能，尽量使每个模块功能单一，各模块间的接口信息简单、完备，接口关系一致，尽能各模块间的接口信息简单、完备，接口关系一致，尽能够使各模块间的联络减少到最低限制。这样，各个模块够使各模块间的联络减少到最低限制。这样，各个模块可以分别独立设计、编制和调试，最后再将各个程序模可以分别独立设计、编制和调试，最后再将各个程序模块衔接成一个完好的程序进展总调试。块衔接成一个完好的程序进展总调试。 2022-2-1035(2(2软件抗干扰技术软件抗干扰技术 由于单片机芯片主要运用于工业控制、智能化仪器由于单片机芯片主要运用于工业控制、智能化仪器仪表中，因此，对单片机运用系统的可靠性要求更高。仪表中，因此，

41、对单片机运用系统的可靠性要求更高。消除干扰除了硬件抗干扰措施外，还需求在软件设计时，消除干扰除了硬件抗干扰措施外，还需求在软件设计时，采取相应措施。采取相应措施。 软件对系统的干扰主要表如今：数据采集不可靠、软件对系统的干扰主要表如今：数据采集不可靠、控制失灵、程序运转失常等几个方面。控制失灵、程序运转失常等几个方面。 为了防止上述情况的发生，人们研讨了许多对策。为了防止上述情况的发生，人们研讨了许多对策。下面简单引见针对上述的几种干扰，在软件设计时，常下面简单引见针对上述的几种干扰，在软件设计时，常采用的抗干扰措施：采用的抗干扰措施：2022-2-10361)1)经过数字滤波提高数据采集的可

42、靠性经过数字滤波提高数据采集的可靠性 算术平均法。对一点数据延续采样多次，计算其平算术平均法。对一点数据延续采样多次，计算其平均值，以其平均值作为采样结果。这种方法可以减少系均值，以其平均值作为采样结果。这种方法可以减少系统的随机干扰对采集结果的影响。普通取统的随机干扰对采集结果的影响。普通取3 35 5次平均值次平均值即可。即可。中值法。根据干扰呵斥数据偏大或偏小的情况，对一中值法。根据干扰呵斥数据偏大或偏小的情况，对一个采样点延续采集多个信号，并对这些采样值进展比较，个采样点延续采集多个信号，并对这些采样值进展比较，取中值作为该点的采样结果。取中值作为该点的采样结果。比较取舍法。当控制系统

43、丈量结果的个别数据存在明比较取舍法。当控制系统丈量结果的个别数据存在明显偏向显偏向( (例如出现尖峰脉冲干扰例如出现尖峰脉冲干扰) )时，可采用比较取舍法，时，可采用比较取舍法，即对每个采样点延续采样几次，根据所采数据的变化规即对每个采样点延续采样几次，根据所采数据的变化规律，确定取舍方法来剔除个别错误数据。例如，律，确定取舍方法来剔除个别错误数据。例如，“采三采三取二即对每个点延续采样三次，取两次一样的数据作取二即对每个点延续采样三次，取两次一样的数据作为采样结果。为采样结果。2022-2-10372)2)程序运转失常的软件抗干扰措施程序运转失常的软件抗干扰措施 单片机运用系统被引入强干扰后

44、，程序计数器单片机运用系统被引入强干扰后，程序计数器PCPC的的值能够被改动，因此会破坏程序的正常运转。被干扰后值能够被改动，因此会破坏程序的正常运转。被干扰后的的PCPC值是随机的，这将导致程序偏离正常的执行顺序，值是随机的，这将导致程序偏离正常的执行顺序，能够将使程序执行一系列非预期、无意义、不受控的指能够将使程序执行一系列非预期、无意义、不受控的指令，会使输出严重混乱，呵斥所谓令，会使输出严重混乱，呵斥所谓“死机。软件抗干死机。软件抗干扰措施主要有：扰措施主要有：设立软件圈套设立软件圈套 所谓软件圈套，是指一些可以使混乱的程序恢复正所谓软件圈套，是指一些可以使混乱的程序恢复正常运转或使飞

45、出的程序恢复到初始形状的一系列指令。常运转或使飞出的程序恢复到初始形状的一系列指令。主要有以下两种：主要有以下两种：2022-2-1038空指令空指令(NOP)(NOP)。 在程序的某些位置插入延续几个在程序的某些位置插入延续几个NOPNOP指令指令( (即将延续即将延续几个单元置成几个单元置成00H)00H)，不会影响程序的功能，而当程序失，不会影响程序的功能，而当程序失控时，只需控时，只需PCPC指向这些单元指向这些单元( (落入圈套落入圈套) )，在延续执行几，在延续执行几个空操作后，程序会自动恢复正常，不再会将操作数当个空操作后，程序会自动恢复正常，不再会将操作数当作指令码执行，将正常

46、执行后面的程序。这种方法虽然作指令码执行，将正常执行后面的程序。这种方法虽然浪费一些内存单元，但可以保证不死机。通常在一些决浪费一些内存单元，但可以保证不死机。通常在一些决议程序走向的位置，必需设置议程序走向的位置，必需设置NOPNOP圈套，包括：圈套，包括：0003H0003H0030H0030H地址未运用的单元。这段区域是地址未运用的单元。这段区域是5151系列单片机系列单片机5 5个个中断入口地址，普通用于存放一条绝对跳转指令，但一中断入口地址，普通用于存放一条绝对跳转指令，但一条绝对跳转指令只占用了条绝对跳转指令只占用了3 3个字节，而每两个中断入口个字节，而每两个中断入口之间有之间有

47、8 8个单元，余下的个单元，余下的5 5个单元运用个单元运用NOPNOP填满填满2022-2-1039跳转指令跳转指令“LJMP add16“LJMP add16 当当PCPC失控导致程序飞出而进入非程序区时，只需在失控导致程序飞出而进入非程序区时，只需在非程序区设置拦截措施，强迫程序回到初始形状或某一非程序区设置拦截措施，强迫程序回到初始形状或某一指定形状，即可使程序重新正常运转或进展缺点处置。指定形状，即可使程序重新正常运转或进展缺点处置。利用利用“LJMP 0000H“LJMP 0000H( (机器码为机器码为020000H)020000H)指令，将非程指令，将非程序区和未用的中断入口地

48、址反复用序区和未用的中断入口地址反复用“020000“020000、020000H020000H 填满，那么不论程序失控后指向上述区域填满，那么不论程序失控后指向上述区域的哪一字节，最后都能回到复位形状，重新执行主程序。的哪一字节，最后都能回到复位形状，重新执行主程序。2022-2-1040加软件加软件“看门狗看门狗 看门狗可以使堕入死机的系统产生复位，重新启看门狗可以使堕入死机的系统产生复位，重新启动程序运转。动程序运转。“看门狗功能可以由专门的硬件电路来看门狗功能可以由专门的硬件电路来完成，也可以由软件和定时器来实现。完成，也可以由软件和定时器来实现。 定时器的定时时间稍大于主程序正常运转

49、一个循环定时器的定时时间稍大于主程序正常运转一个循环的时间，而在主程序循环运转过程中需执行一次定时器的时间，而在主程序循环运转过程中需执行一次定时器时间常数的初始化。这样，当程序失常时，将不能定时时间常数的初始化。这样，当程序失常时，将不能定时的对定时器时间常数进展初始化而导致定时器中断溢出，的对定时器时间常数进展初始化而导致定时器中断溢出，利用定时器中断效力子程序可将系统复位。利用定时器中断效力子程序可将系统复位。2022-2-104110.2.510.2.5软硬件系统联机调试软硬件系统联机调试 系统联机调试包括硬件调试和软件调试。硬件调试系统联机调试包括硬件调试和软件调试。硬件调试的义务是

50、排除系统的硬件电路缺点。软件调试是利用开的义务是排除系统的硬件电路缺点。软件调试是利用开发工具进展在线仿真调试，除发现和处理程序错误外，发工具进展在线仿真调试，除发现和处理程序错误外，也可以发现硬件缺点。也可以发现硬件缺点。 程序调试普通是一个子程序一个子程序地调试，然程序调试普通是一个子程序一个子程序地调试，然后一个模块一个模块地进展，最后结合起来统调。在调后一个模块一个模块地进展，最后结合起来统调。在调试过程中，不断地发现错误、排除缺点、修正系统的硬试过程中，不断地发现错误、排除缺点、修正系统的硬件和软件，直到其正确为止。件和软件，直到其正确为止。 程序联调运转正常后，还需在模拟的各种现场

51、条件程序联调运转正常后，还需在模拟的各种现场条件和恶劣环境下调运转和测试，以检查系统能否满足原设和恶劣环境下调运转和测试，以检查系统能否满足原设计要求，并进展不断的改良和完善。计要求，并进展不断的改良和完善。 2022-2-10421.1.单片机开发工具单片机开发工具(1)(1)在线仿真器在线仿真器 单片机仿真器也称为单片机仿真开发器，是单片机单片机仿真器也称为单片机仿真开发器，是单片机开发的重要工具，为单片机运用系统的软硬件结合调试开发的重要工具，为单片机运用系统的软硬件结合调试和缺点排查提供了很大的方便，其种类繁多。普通公用和缺点排查提供了很大的方便，其种类繁多。普通公用仿真器只能仿真某一特定型号的单片机，如南京伟福公仿真器只能仿真某一特定型号的单片机，如南京伟福公司的司的K51K51系列和系列和E51E51系列仿真器只能仿真系列仿真器只能仿真MCS-51MCS-51及兼容芯及兼容芯片。但目前一些型号的仿真器功能较强，经过改换不同片。但目前一些型号的仿真器功能较强，经过改换不同的仿真插头可以仿真不同系列、不同类型的单片机芯片，的仿真插头可以仿真不同系列、不同类型的单片机芯片，如如WAVEWAVE的的V8V8、E6000E6000、E2000E2000系列仿真器，改换不同仿真系列仿真器，改换不同仿真插头即可仿真插头即可仿真MCS-51MCS-51及其兼容单片机和及