第十一章MCS-51系列单片机的模-数（AD）转换的汇编编程ppt课件.ppt

第十一章第十一章MCS-51系列单片机的模系列单片机的模-数（数（AD）转换的汇编编程）转换的汇编编程MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第十一章第十一章MCS-51系列单片机应用系统设计及开发系列单片机应用系统设计及开发11.1 单片机应用系统设计的一般步骤和方法单片机应用系统设计的一般步骤和方法 11.1.1 设计步骤 单片机不同应用系统的开发过程基本相似，其一般步骤可以分为需求分析、总体方案设计、硬件设计与调试、软件设计与调试、系统功能调试与性能测试、产品验收和维护等。单片机应用系统设计过程流程图如下图所示。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第十一章第十一章MCS-51系列单片机应用系统设计及开发系列单片机应用系统设计及开发1.需求分析需求分析 需求分析就是要明确所设计的单片机应用系统要“做什么”和“做的结果怎样”。需求分析包括的主要内容如下：输入信号、输出信号、系统结构、控制精度、系统接口、扩充设计以及可靠性设计等方面。需求分析阶段的结果是形成可操作的设计需求任务书。任务书应包含单片机系统所应具有的功能特性和性能指标等主要内容。如果是自主开发产品，还应附有市场调研和可行性论证等内容；如果是委托开发，则应该与委托方讨论拟制的需求任务书是否满足对方的需求。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第十一章第十一章MCS-51系列单片机应用系统设计及开发系列单片机应用系统设计及开发2.总体方案设计总体方案设计 总体方案设计就是要从宏观上解决“怎样做”的问题。按照由简到繁的原则，一般先进行总体设计。系统的总体设计方案要解决的是：系统采用何种方法、以怎样的结构组成，以及功能模块的具体划分，彼此间的关系，指标的分解等问题。其主要内容应包括：技术路线或设计途径、采用的关键技术、系统的体系结构、主要硬件的选型和加工技术、软件平台和开发语言、测试条件和测试方法、验收标准和条文等。 系统的总体方案反映了整个系统的综合情况，要从正确性、可行性、先进性、可用性和经济性等角度来评价系统的总体方案。只有当拟定的总体方案能满足上述基本要求后，设计好的目标系统才有可能符合这样的基本要求。总体方案通过之后，才能为各子系统的设计与开发提供一个指导性的文件。如果是委托开发，设计需求任务书和总体方案设计的主要内容往往以技术文件的形式附于合同书之后。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第十一章第十一章MCS-51系列单片机应用系统设计及开发系列单片机应用系统设计及开发11.1.2 硬件设计与调试硬件设计与调试1基本任务基本任务 一个单片机应用系统的硬件设计包含两部分内容：一是系统扩展，即当单片机内部的功能单元不能满足应用系统的要求时必须进行片外扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路；二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如通信接口、键盘、显示器、打印机、A/D转换器、D/A转换器等，要设计合理的接口电路。2设计原则设计原则 在硬件设计时，要尽量应用最新单片机，采用新技术。要注意通用性的问题，尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法，为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。硬件系统设计应尽量朝“单片”（片上系统SOC）方向发展，以提高系统的稳定性。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第十一章第十一章MCS-51系列单片机应用系统设计及开发系列单片机应用系统设计及开发3注意事项注意事项 存储器扩展 I/O端口的扩展 输入通道的设计 输出通道的设计 人机界面的设计 通信电路的设计 印制电路板的设计与制作 负载容限的考虑 信号逻辑电平兼容性的考虑 电源系统的配置 抗干扰的实施MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第十一章第十一章MCS-51系列单片机应用系统设计及开发系列单片机应用系统设计及开发11.1.3 11.1.3 软件设计与调试软件设计与调试1主要步骤和方法主要步骤和方法 软件设计随单片机应用系统的不同而不同，软件设计的流程图如下图所示。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第十一章第十一章MCS-51系列单片机应用系统设计及开发系列单片机应用系统设计及开发2注意事项（1）总体规划软件所要完成的任务已在总体设计时规定，在具体软件设计时，要结合硬件结构，进一步明确软件所承担的一个个任务细节，确定具体实施的方法，合理分配资源。（2）程序设计技术合理的软件结构是设计一个性能优良的单片机应用系统软件的基础。在程序设计中，应培养结构化程序设计风格，各功能程序实行模块化、子程序化。（3）程序设计在选择好软件结构和所采用的程序设计技术后，便可着手进行程序设计，将设计任务转化为具体的程序。在设计过程中，先画出简单的功能性流程图（粗框图），然后对功能性流程图进行细化和具体化，对存储器、寄存器、标志位等工作单元进行具体的分配和说明，将功能性流程图中每一个粗框图的操作转变为具体的存储器单元、工作寄存器或I/O端口的操作，从而给出详细的程序流程图（细框图）。编写程序时，应注意系统硬件资源的合理分配与使用，子程序的入/出口参数的设置与传递。采用合理的数据结构、控制算法，以满足系统要求的精度。在存储空间分配时，应将使用频率最高的数据缓冲器设在内部RAM；标志应设置在片内RAM位操作区（20H2FH）中；指定用户堆栈区，堆栈区的大小应留有余量；余下部分作为数据缓冲区。在编写程序过程中，根据程序流程图逐条用符号指令来描述，即得汇编语言源程序。应按MCS-51汇编语言的标准符号和格式书写，在完成系统功能的同时应注意保证设计的可靠性，如数字滤波、软件陷阱、保护等。必要时可作若干功能性注释，提高程序的可读性。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第十一章第十一章MCS-51系列单片机应用系统设计及开发系列单片机应用系统设计及开发（4）软件装配）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，从而完成软件设计。在软件装配时，应注意软件接口。11.1.4 单片机应用系统的调试单片机应用系统的调试1硬件部分的调试硬件部分的调试（1）静态检查）静态检查 根据硬件电路图核对元器件的型号、规格、极性、集成芯片的插接方向是否正确。用逻辑笔、万用表等工具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。严防电源短路和极性接反。检查数据总线、地址总线和控制总线是否存在短路的故障。（2）通电检查）通电检查 通电检查时，可以模拟各种输入信号分别送入电路的各有关部分，观察I/O端口的动作情况，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。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第十一章第十一章MCS-51系列单片机应用系统设计及开发系列单片机应用系统设计及开发2 2软件部分的调试软件部分的调试1）仿真调试）仿真调试 在程序下载到存储器前，可以通过仿真器先对程序进行仿真调试，检查软件流程是否正确。也可以通过打桩或断点对程序进行调试。（2）程序下载调试）程序下载调试 仿真调试正常后，可以把程序下载到Flash中，进行现场调试。此刻可以按业务功能模块来进行软件调试。看看是否满足各业务需求。MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第十一章第十一章MCS-51系列单片机应用系统设计及开发系列单片机应用系统设计及开发11.2 单片机抗干扰设计单片机抗干扰设计 11.2.1 特别要注意抗电磁干扰的系统特别要注意抗电磁干扰的系统（1） 微控制器时钟频率特别高，总线周期特别短的系统。（2）系统含有大功率、大电流驱动电路，如产生火花的继电器，大电流开关等。（3）含微弱模拟信号电路以及高精度A/D转换器的系统。11.2.2 增加系统的抗电磁干扰能力可采取的措施增加系统的抗电磁干扰能力可采取的措施（1）选用频率低的微控制器（2）减小信号传输中的畸变（3）减小信号线间的交叉干扰（4）减小来自电源的噪声（5）注意印制电路线板与元器件的高频特性（6）元件布置要合理分区（7）用好去耦电容器MCS-51系列单片机及汇编编程系列单片机及汇编编程第十一章第十一章MCS-51系列单片机应用系统设计及开发系列单片机应用系统设计及开发降低噪声与电磁干扰的一些经验：降低噪声与电磁干扰的一些经验： 能用低速芯片就不用高速芯片，高速芯片应用在关键地方。 可用串电阻器的办法，降低控制电路上下沿跳变速率。 使用满足系统要求的最低频率时钟。 时钟产生器尽量靠近到用该时钟的器件。石英晶振外壳要接地。 用地线将时钟区圈起来，时钟线尽量短。aI/O驱动电路尽量靠近印制电路板边，让其尽快离开印制电路板。对进入印制电路板的信号要加滤波，从高噪声区来的信号也要加滤波，同时用串终端电阻器的办法，减小信号反射。b闲置不用的门电路输入端不要悬空，闲置不用的集成运放同相输入端接地，反相输入端接输出端。c印制电路板尽量使用45折线而不用90折线布线，以减小高频信号对外的发射与耦合。d时钟、总线、片选信号要远离I/O线和接插件。e元件引脚尽量短，去耦电容器引脚尽量短。f关键的线要尽量粗，并在两边加上保护地；高速线要短要直。g对噪声敏感的线不要与大电流，高速开关线平行。