2022年第十一章单片机应用的设计方案与发展.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 第十二章 单片机应用系统的设计与开发11·1 在单片机应用系统总体设计中,应考虑哪几方面的问题 的主要过程；.简述硬件设计和软件设计答:在单片机应用系统总体设计中,主要应考虑硬件设计和软件设计两方面的问题；硬件设计的任务是依据总体设计要求,在所挑选机型的基础上,确定系统扩展所要用的存 器、 I/O电路、 A/D 电路以及有关外围电路等,然后设计出系统的电路原理图；下面介绍硬件设计的各个环节；1>程序储备器 当单片机内部程序储备器容量不够时,需外扩储备器；可作为程序储备器的芯片有多种 2PROM 等,一般应选用速度高、容量较大的芯片,这样使 非易失性储备器力口 EPROM 和E 译码电路简洁,且使软件扩展留有肯定余地；2>数据储备器 对于数据储备器的容量要求,各个系统之间差别比较大；有的测量仪器和外表只需少量的RAM 即可,此时应尽量选用片内RAM 容量能符合要求的单片机；对于要求较大容量RAM 的系统, RAM 芯片的挑选原就是尽可能削减RAM 芯片的数量；例如,一片6264 8KB> 比 4.片 61162KB> 价格低得多；3>输入 /输出接口较大的应用系统一般都要扩展I/O接口,在挑选 I/O电路时应从体积、价格、功能、负载等几方面考虑；应依据系统总的输入 /输出要求来挑选接口电路； A/D 和D/A 电路芯片的挑选原就是应依据系统对它们的速度、精度和价格的要求而确定；4>地址译码电路 80C51系统有充分的储备器空间,包括64KB 程序储备器和 64KB 数据储备器,在应用系统中一般不需要这么大容量；为能简化硬件规律,同时仍要便所用到的储备器空间地址 连 续,通常采纳译码器法和线选法相结合的方法；5>外围电路 在测量和掌握系统中,常常需要对一些现场物理量进行测量或者将其采集下来进行信号 处理之后再反过来去掌握被测对象或相关设备；在这种情形下,应用系统的硬件设计就应 包 括与此有关的外围电路,如信号调剂放大电路、驱动电路等；在单片机应用系统研制中,软件设计一般是工作量最大、最重要的任务；下面介绍软件设 计的一般方法与步骤；1>系统定义 系统定义是指在软件设计前,第一要进一步明确软件所要完成的任务,然后结合硬件结 构,进一步弄清软件承担的任务细节；定义和说明各输入 /输出口的功能,是模拟信号仍是数字信号、电平范畴、与系统接口方 式、占有口地址、读取和输人方式等；在程序储备器区域中,合理安排储备空间,包括系统主程序、常数表格、功能子程序块 的划分、人口地址表等；在数据储备器区域中,考虑是否有断电爱护措施、定义数据暂存区标志单元等；1 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 面板开关、按键等掌握输人量的定义与软件编制亲密相关,系统运行过程的显示、运算 结果的显示、正常运行和出错显示等也是由软件编制,所以事先也必需给以定义,作为编 程的依据；2>软件结构设计 合理的软件结构是设计出一个性能优良的单片机应用系统软件的基础,必需予以充分 重视；由系统的定义,可以把整个工作分解为几个相对独立的操作；依据这些操作的相互联系及 时间关系,设计出一个合理的软件结构；在程序设计方法上,模块程序设计是单片机应用中最常用的程序设计技术；这种方法的 优点是 :单个程序模块的设计和调试比较便利且简洁完成,一个模块可以为多个程序所共享；缺点是 :各个模块的连接有时有肯定难度；3>程序设计 在软件结构设计确定之后就可以进行程序设计；一般程序设计过程如下 : 依据问题的定义,描述出各个输人变量和各个输出变量之间的数学关系,即建立数学模型；然后依据系统功能及操作过程,先列出程序的简洁功能流程框图粗框图 >,再对粗框图进行扩充和具体化,即对储备器、寄存器、标志位等工作单元作具体的安排和说明；把功能流程图中每一个粗框转变为具体的储备单元、寄存器和 的程序流程图 细框图 >；I/O 口的操作,从而绘制出具体在完成流程图设计以后,便可编写程序；单片机应用程序可以采纳汇编语言,也可以采纳某些高级语言；编写完后均须汇编成 易失性储备器中去,完成系统的设计；80C5l 的机器码,经调试正常运行后,再固化到非11·2 如何技高应用系统的抗干扰性.可实行哪些措施. 答:单片机应用系统在实际工作中,可能会受到各种外部和内部的干扰,使系统工作产生错误或故障；为削减这种错误和故障,就要实行各种提高牢靠性的措施；常用措施如下 : 提高元器件的牢靠性 : 在系统硬件设计和加工时应留意选用质量好的电子元器件和接插件,并进行严格的测试、挑选和老化；设计时技术参数 如负载 >应留有余量；提高印刷电路板和组装的质量,设计电路板时布线及接地方法要符合要求；对供电电源实行抗干扰措施 : 用带屏蔽层的电源变压器；加电源低通滤波器；电源变压器的容量应留有余地；输人 /输出通道的抗干扰措施 : 采纳光电隔离电路；光电隔离器作为数字量、开关量的输人采纳正确的接地技术；/输出 ,这种隔离电路成效很好；采纳双绞线；双绞线抗共模干扰的才能较强；,可以作为接口连接线；11·3 请自行设计一个节日彩灯循环闪耀的应用系统答 ：该题可以有多种循环方式,延时时间及左右移不同会有不同的循环成效；以下只是其2 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - 中的一种形式,其余可自行编程试验；本例电路见题图11-1,由P1 口的8位掌握8路电灯电路,在每一路中都通过一个可控硅SCR掌握200 N 路并联电灯的开关；单片机工作频率12MHz ,该程序延时选为ms,用定时器T0作为定时器,初值为 50mS； 编程如下 : 题图 11-1 EX11_3:MOV Pl,#0FEH ；初始化为第 0位的一组灯亮 EX11_3A:ACALLDELAY ；调延时子程序 MOV A ,Pl RL A ；次序左移一位 MOVPl,A AJMPEXll_3A DELAY MOV TMOD ,#0lH MOV Rl ,#04H DELAY_1: MOV TH0 ,#3CH MOV TL0 ,#0B0H SETBTR0 JNBTF0, $ CLRTF0 DJNZR1,DELAY_1 RET 11·4请自行设计一个交通灯掌握系统,此系统仍要求显示秒倒计教时间,每当仍差 10s该换指示打时 例如红灯挨绿打>,该指示灯变为闪耀点亮；答:设计电路如题图11-2所示,单片机工作频率12MHz ,在此题中只考虑公路一边的交通T0用灯掌握系统；分别用Pl.0和 Pl.1掌握红灯和绿灯,用两个数码管显示秒的变化；定时器于显示定时,定时器Tl 用于灯闪定时；3 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - DM_ADDR EQU 0DFFFH ；数码管断码地址 WM_ADDR EQU 0BFFFH ；数码管位码地址 POSITION EQU 30H ；位寄存器 COUNTER EQU 31H ；定位时间寄存器 LAMP1 EQU P1.0 ；红灯 LAMP2 EQU P1.1 ；绿灯；- ORG 0000H LJMP EX4 ORG 000BH LJMP TIMER0 ORG0030H EX4: MOVSP,#50H ；设堆栈指针 MOVPOSITION, #0FEH；初始化位码寄存器MOVTMOD,#11H ；设置定时器工作方式 MOVTH0,#0F6H ；定时器 0初值 MOVTL0,#03CH SETBTR0 ；启动定时器；SETBET0 ；答应定时器 0中断 SETBEA ；开中断 SETBLAMP1 ；关红灯 CLRLAMP2 ；开绿灯 EX4_START: MOVCOUNTER,# 60 H ；置用 BCD 码表示的定时初值4 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - EX4A: LCALLDL Y_1S ；延时 1s MOV A ,COUNTER ；时间减 1十进制 > ADDA ,#99H DAA MOVCOUNTER,A CJNEA ,#l0H,EX4A ；剩余时间大于 10s,连续 LCALLGLARE；剩余时间为 10s,调闪耀子程序 CPLLAMPl ；红灯取反 CPLLAMP2 ；绿灯取反 LJMPEX4_START GLARE: MOV Rl ,#04H GLARE_LP: CPLLAMP1 CPLLAMP2 LCALLDL Y_250MS DJNZR1,GLARE_LP MOV A, COUNTER ；时间减 1十进制 > ADDA,#99H DA A MOVCOUNTER, A ；时间未到,连续闪耀 JNZGLARE ；时间到,返回 RET ；- DLY_1S: MOV R7,#14 DLY_1S_A: MOVTHl,#03CH ；置 50ms定时初值 MOVTL1,#0B0H SETBTR1 JNBTF1, $ CLRTF1 DJNZR7,DL Y_1S_A CLRTR1 RET DLY.250MS MOV R7,#05H DLY_250_A: MOVTH1,#03CH MOVTLl.#0B0H SETBTR1 JNBTF1, $ CLRTF1 5 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - DJNZR7,DL Y_250_A CLRTR1 RET TIMERO: PUSHPSW ；爱护现场 PUSHACC CLRTF0 ；清溢出标志 MOVTH0,#0F6H ；重置初值 MOVTL0,#03CH MOV A, POSITION ；确定当前显示位置 CJNEA,#0FEH,TIMER0_A MOV A, COUNTER ；依据位置将显示内容送 A ,第 1位显示时间 ANLA,#0FH LJMPTIMER0, B TIMERO_A: CJNEA ,#0FDH ,T_END MOV A ,COUNTER ；第 2位显示时间十位 ANLA , #0F0H SWAPA TIMERO_B: PUSHACC 暂存显示内容 MOV A ,#0FFH；关显示 MOVDPTR ,#WM_ADDR MOVXDPTR ,A POPACC；查段码 ADDA,#04H MOVCA,A+PC LJMPTIMER0_C DB3FH,06H,05BH,04FH,066H,06DH,07DH DB07H,7FH,6FH TIMERO_C: MOVDPTR ,#DM_ADDR ；将段码送出 DPTR,A MOVX DPTR,A MOV A ,POSITION ；将位码送出 MOV DPTR.#WM_ADDR MOVX DPTR,A MOV APOSITION ；转变位码寄存器 RLA MOVPOSITION,A CJNE A ,#0FBH , T_END ；一遍扫描末完,转 MOV POSITION,#0FEH ；重置位码寄存器 T_END: POPACC ；复原现场 POPPSW 6 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - RETI ；中断返回11·5 请自行设计一个温度采集系统,要求按1路 /秒的速度次序捡测8路温度点,测温范围为 +20+100C ,测量精度为 ±% ；要求用 5位数码管显示温度,最高位显示通道号,次高位显示 " 一" ,低三位显示温度值；答按题意设计电路如题图 11-3所示；图中数码管采纳共阴极,由于测量精度为±%,所以采纳 8位的 ADC0809 即可满意要求,在显示温度时最低位单位为 0.l 0C；单片机工作频率为l2MHz ,采纳定时器 0定时为 50ms；其地址安排及编程如下；= DM_ADDREQU 0DFFFH；数码管段码地址WM_ADDREQU 0BFFFH；数码管位码地址ADC_ADDREQU 07FF0H ；AD0809 转换通道 0地址；- POSITION EQN30 H ；显示位码寄存器CHANNELEQU31H ；通道寄存器高位 > DISPLAYlEQU38H ；显示数据寄存器DISPLAY2EQU39H DISPLAYSEQU3AH DISPLAY4EQU3BH DISPLAYSEQU3CH ；显示数据寄存器 低位 > CONEQU3DH ；秒汁数器题图 11-3 ；- ORG0000H ；转 l0ms定时中断程序LJMPMAIN 7 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - ORG000BH LJMPTIMER0 ORG0030H MAIN: MOVSP,#50H ；修改堆栈指针 MOVPOSITION, #0FEH；设置位码寄存器MOVTMOD,#01H；设置定时器 0工作方式 MOVTH0,#0D8H ；定时器 0置初值 l0ms> MOVTL0,#0F0H SETBTR0 ；启动定时器 0 SETBET0 ；答应定时器 0中断 SETBEA ；开中断 CLR10H ；秒标志位清 0 MOVCON, #100 ；秒计数器置初值 START: MOVCHANNEL,#00H；通道设置 0通道 > EX5A: MOVDPTR,#ADC_ADDR MOV A,DPL ADDA ,CHANNEL ；运算通道地址 MOVDPL ,A MOVXDPTR ,A ；启动 A/D 转换 NOP JBINT1, $ 等待转换终止 MOVXA,DPTR；读取结果 LCALLBCD ；调结果转换子程序 MOVDISPLAYl .CHANNEL；送当前显示通道号MOVDISPLAY2, #0AH；段码表中 "一"的位置偏移量 DISP1: LCALLDISP ；调结果显示子程序 JB10H,DISP1 ；1s不到,等待 CLR10H MOVCON, # 100 ；秒计数重视置初值 INCCHANNEL；下一通道 MOV A.CHANNEL CJNEA,#08H,EX5A ；不是最终一通道,转 EX5A LJMPTART ；循环；- ；将 00FFH的十六进制数转换成 000999的十进制数,显示单位为 0.l 0C ；转换近似公式为 :A,l003D/256D ,结果存人 R2H>R3L> 中,其中 A:00FFH ,l003=3EBH ；将 BCD 结果送人寄存器 DISPIJAY3DISPI.AY5 中BCD: MOVR2,A MOVB ,#0EBH ； R2* 1003D3EBH> 8 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - MULAB MOVR4,A MOVR3,B MOV A,R2 MOVB ,#03H MULAB ADDA,R3 MOVR3,A MOV A ,B ADDCA ,#00H MOVR2,A CJNER4,#80H ,BCDl ；与 80H 比较打算 4舍5人 BCD1: JCBCD2 MOV A,R3 ADDA ,#0lH MOVR3,A MOV A,R2 ADDC A ,#00H MOV R2 ,A BCD2 ； XCHA,R3 ；转换成非组合 BCD 码 XCHA ,B XCHA,R2 MOVR0 ,#DISPLAY3 MOVR6,#00H MOVR5,#64H LCALLSUM ；调除法子程序 MOVR6,#00H MOVR5,#0AH LCALLSUM XCHA ,B MOVR0 , A RET ；- SUM:MOV R7,#00H SUM0:CLRC XCH A ,B SUBBA,R5 XCH A ,B SUBBA,R6 INCR7 JNCSUM0 DECR7 XCHA ,B 9 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - ADDA,R5 XCHA ,B ADDCA,R6 XCHA,R7 MOV R0,A XCHA,R7 INCR0 RET ；- DISP: MOV DPTR ,WM_ADDR ；位控口地址 MOV A , #0FFH MOVX DPTR,A ；关显示 MOV R0 ,DISPLAY1 ；指向显示缓冲区首址 MOV POSITION, #0FEH；指向显示器最高位 MOV R4,#250 ；置显示延时值 DISP2: MOV R3,#5 DISP3: MOV DPTR, # WM_ADDR；数码管位码地址 MOV A, POSITION MOVX DPTR, A ；输出位控码 MOV A,R0 ；取出显示数据 MOV DPTR,#TAB ；字形码地址 MOVC A,A+DPTR；查表,字形码送 A MOV DPTR, # DM_ADDR；数码管段 字形 >码地址 MOVX DPTR, A ；输出字形码 INC R0 ；指向下一缓冲单元 MOV A, POSITION RR A；位选字右移 MOV POSITION, A DJNZ R3, DISP3 DJNZ R4, DISP2 RET TAB: DB 3FH,06H,5BH,4FH,66H DB 6DH,7DH,07H,7FH,6FH,40H TIMER0: PUSH PSW；爱护现场 PUSH ACC PUSH DPH PUSH DPL CLR TF0 ；清溢出标志 MOV TH0,#0DSH ；重置初值 MOV TL0,#0F0H 10 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 11 页精选学习资料 - - - - - - - - - DEC CON MOV A,#100 CJNE A,CON,TIEND SETB 10H ；置 1,到标志 TIEND: POP DPL；复原现场 POP DPH POP ACC POP PSW RETI ；中断返回11 / 11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 11 页