【教学课件】第10章单片机应用系统设计与开发.ppt
第第10章章 单片机应用系统设单片机应用系统设计与开发计与开发10.1 单片机片机应用系用系统的开的开发过程程10.210.2应用系用系统开开发工具工具10.310.3单片机片机应用系用系统举例例10.410.4单片机片机应用系用系统抗干抗干扰技技术退出退出10.1 单片机片机应用系用系统的开的开发过程程 拟定总体设计方案拟定总体设计方案拟定总体设计方案拟定总体设计方案1 1、拟定设计任务书、拟定设计任务书、拟定设计任务书、拟定设计任务书2 2、建立数学模型建立数学模型建立数学模型建立数学模型3 3、机型和器件的选择机型和器件的选择机型和器件的选择机型和器件的选择4 4、硬件和软件功能划分硬件和软件功能划分硬件和软件功能划分硬件和软件功能划分 硬件开发过程硬件开发过程硬件开发过程硬件开发过程 软件开发过程软件开发过程软件开发过程软件开发过程1 1、程序总体设计程序总体设计程序总体设计程序总体设计2 2 2 2、绘制程序流程图绘制程序流程图绘制程序流程图绘制程序流程图3 3、编制程序编制程序编制程序编制程序4 4、上机调试上机调试上机调试上机调试5 5 5 5、系统模拟调试、系统模拟调试、系统模拟调试、系统模拟调试6 6 6 6、在线仿真调试、在线仿真调试、在线仿真调试、在线仿真调试 10.1.410.1.4 程序固化程序固化程序固化程序固化10.210.2应用系用系统开开发工具工具10.2.1 单片机开发系统的构成单片机开发系统的构成 10.2.2 10.2.2 单片机开发系统的功能单片机开发系统的功能单片机开发系统的功能单片机开发系统的功能单单单单片片片片机机机机开开开开发发发发系系系系统统统统应应应应具具具具有有有有对对对对用用用用户户户户程程程程序序序序进进进进行行行行输输输输入入入入、编编编编辑辑辑辑、汇汇汇汇编编编编和和和和调调调调试试试试的的的的功功功功能能能能。此此此此外外外外，还还还还必必必必须须须须具具具具备备备备在在在在线线线线仿仿仿仿真真真真功功功功能能能能。辅辅辅辅助助助助设设设设计计计计功功功功能能能能，是是是是衡衡衡衡量量量量单单单单片片片片机机机机开开开开发发发发系系系系统统统统性性性性能能能能高高高高低的重要标志。低的重要标志。低的重要标志。低的重要标志。1 1、程序输入和编辑、程序输入和编辑、程序输入和编辑、程序输入和编辑2 2、对用户程序进行汇编、连接和装载对用户程序进行汇编、连接和装载对用户程序进行汇编、连接和装载对用户程序进行汇编、连接和装载3 3、对用户程序进行调试对用户程序进行调试对用户程序进行调试对用户程序进行调试（1 1 1 1）设置断点运行）设置断点运行）设置断点运行）设置断点运行（2 2 2 2）单步运行）单步运行）单步运行）单步运行（3 3 3 3）连续运行）连续运行）连续运行）连续运行（4 4 4 4）对目标系统状态读出和修改）对目标系统状态读出和修改）对目标系统状态读出和修改）对目标系统状态读出和修改4 4、反汇编功能反汇编功能反汇编功能反汇编功能5 5、跟踪功能跟踪功能跟踪功能跟踪功能6 6 6 6、程序固化功能、程序固化功能、程序固化功能、程序固化功能7 7、单片机开发系统的程序设计语言单片机开发系统的程序设计语言单片机开发系统的程序设计语言单片机开发系统的程序设计语言11.2.311.2.3 单片机开发器介绍单片机开发器介绍单片机开发器介绍单片机开发器介绍目前国产通用单片机开发器品种较多。如：目前国产通用单片机开发器品种较多。如：目前国产通用单片机开发器品种较多。如：目前国产通用单片机开发器品种较多。如：SICESICE系列（复旦大学研制）、系列（复旦大学研制）、系列（复旦大学研制）、系列（复旦大学研制）、DVCCDVCC系列（启东计算机厂系列（启东计算机厂系列（启东计算机厂系列（启东计算机厂制造）、制造）、制造）、制造）、KDVKDV系列（中国科大研制）、系列（中国科大研制）、系列（中国科大研制）、系列（中国科大研制）、MICEMICE（珠海（珠海（珠海（珠海万利电子有限公司制造）、伟福万利电子有限公司制造）、伟福万利电子有限公司制造）、伟福万利电子有限公司制造）、伟福E2000E2000（南京伟福实业（南京伟福实业（南京伟福实业（南京伟福实业有限公司）以及有限公司）以及有限公司）以及有限公司）以及TDS51TDS51开发及教学实验系统（西安唐开发及教学实验系统（西安唐开发及教学实验系统（西安唐开发及教学实验系统（西安唐都科教仪器公司）。都科教仪器公司）。都科教仪器公司）。都科教仪器公司）。（按具体开发器介绍（按具体开发器介绍（按具体开发器介绍（按具体开发器介绍)10.310.3单片机片机应用系用系统举例例以以以以十十十十字字字字路路路路口口口口交交交交通通通通灯灯灯灯控控控控制制制制系系系系统统统统为为为为例例例例，介介介介绍绍绍绍一一一一个个个个单单单单片片片片机应用系统的设计方法。机应用系统的设计方法。机应用系统的设计方法。机应用系统的设计方法。总体设计方案总体设计方案总体设计方案总体设计方案1 1、任务书任务书任务书任务书系系系系统统统统功功功功能能能能：此此此此十十十十字字字字路路路路口口口口交交交交通通通通灯灯灯灯控控控控制制制制系系系系统统统统，分分分分东东东东西西西西道道道道和和和和南南南南北北北北道道道道，设设设设东东东东西西西西道道道道为为为为A A道道道道，南南南南北北北北道道道道为为为为B B道道道道。规规规规定定定定：A A道道道道放放放放行行行行时时时时间间间间为为为为2 2分分分分钟钟钟钟，B B道道道道放放放放行行行行1.51.5分分分分钟钟钟钟；绿绿绿绿灯灯灯灯放放放放行行行行，红红红红灯灯灯灯停停停停止止止止；绿绿绿绿灯灯灯灯转转转转红红红红灯灯灯灯时时时时，黄黄黄黄灯灯灯灯亮亮亮亮2 2秒秒秒秒钟钟钟钟；当当当当一一一一道道道道有有有有车车车车而而而而另另另另一一一一道道道道无无无无车车车车时时时时，交交交交通通通通灯灯灯灯控控控控制制制制系系系系统统统统能能能能立立立立即即即即让让让让有有有有车车车车道道道道放放放放行行行行；若若若若有有有有紧紧紧紧急急急急车车车车辆辆辆辆要要要要求求求求通通通通过过过过时时时时，此此此此系系系系统统统统应应应应能能能能禁禁禁禁止止止止普普普普通通通通车辆，而让紧急车辆通过。车辆，而让紧急车辆通过。车辆，而让紧急车辆通过。车辆，而让紧急车辆通过。处理方案处理方案处理方案处理方案：本系统采用单片机作为中心处理部件，：本系统采用单片机作为中心处理部件，：本系统采用单片机作为中心处理部件，：本系统采用单片机作为中心处理部件，输入输入输入输入/输出量均属开关量，而紧急车辆通过，采用实时输出量均属开关量，而紧急车辆通过，采用实时输出量均属开关量，而紧急车辆通过，采用实时输出量均属开关量，而紧急车辆通过，采用实时中断方式。中断方式。中断方式。中断方式。2 2、机型和器件的选择机型和器件的选择机型和器件的选择机型和器件的选择系统以常用的系统以常用的系统以常用的系统以常用的80318031单片机作为中心处理部件，单片机作为中心处理部件，单片机作为中心处理部件，单片机作为中心处理部件，2732A2732A作为程序存储器，红、绿、黄灯各作为程序存储器，红、绿、黄灯各作为程序存储器，红、绿、黄灯各作为程序存储器，红、绿、黄灯各4 4个作为交通个作为交通个作为交通个作为交通指示灯，反应指示灯，反应指示灯，反应指示灯，反应A A道、道、道、道、B B道有无车辆的传感器各道有无车辆的传感器各道有无车辆的传感器各道有无车辆的传感器各2 2个，处个，处个，处个，处理紧急车辆的中断按钮一个。理紧急车辆的中断按钮一个。理紧急车辆的中断按钮一个。理紧急车辆的中断按钮一个。硬件设计硬件设计硬件设计硬件设计将将将将A A道上的两个同色灯联在一起，道上的两个同色灯联在一起，道上的两个同色灯联在一起，道上的两个同色灯联在一起，B B道上的同色灯道上的同色灯道上的同色灯道上的同色灯也彼此相连（此处用发光二极管模拟实际的交通灯）；也彼此相连（此处用发光二极管模拟实际的交通灯）；也彼此相连（此处用发光二极管模拟实际的交通灯）；也彼此相连（此处用发光二极管模拟实际的交通灯）；用用用用80318031单片机的单片机的单片机的单片机的P1.0P1.0P1.5P1.5共共共共6 6根输出线，控制各色交根输出线，控制各色交根输出线，控制各色交根输出线，控制各色交通灯的点亮与熄灭；通灯的点亮与熄灭；通灯的点亮与熄灭；通灯的点亮与熄灭；A A、B B道上有无车辆的信号，输入道上有无车辆的信号，输入道上有无车辆的信号，输入道上有无车辆的信号，输入给给给给P1.6P1.6、P1.7P1.7；紧急车辆通过，采用外部触发按键实时；紧急车辆通过，采用外部触发按键实时；紧急车辆通过，采用外部触发按键实时；紧急车辆通过，采用外部触发按键实时中断方式。中断方式。中断方式。中断方式。根据该系统的功能要求及所用元器件，设计硬件根据该系统的功能要求及所用元器件，设计硬件根据该系统的功能要求及所用元器件，设计硬件根据该系统的功能要求及所用元器件，设计硬件电路，电路原理如图电路，电路原理如图电路，电路原理如图电路，电路原理如图10-810-8所示。所示。所示。所示。软件设计软件设计软件设计软件设计根据硬件电路原理图，并按系统的功能画出程序根据硬件电路原理图，并按系统的功能画出程序根据硬件电路原理图，并按系统的功能画出程序根据硬件电路原理图，并按系统的功能画出程序流程图。由于此系统较为简单，故采用自顶向下的设流程图。由于此系统较为简单，故采用自顶向下的设流程图。由于此系统较为简单，故采用自顶向下的设流程图。由于此系统较为简单，故采用自顶向下的设计方法，进行程序设计；紧急车辆通过的处理，则采计方法，进行程序设计；紧急车辆通过的处理，则采计方法，进行程序设计；紧急车辆通过的处理，则采计方法，进行程序设计；紧急车辆通过的处理，则采用中断的方法，由中断处理程序处理。程序流程如图用中断的方法，由中断处理程序处理。程序流程如图用中断的方法，由中断处理程序处理。程序流程如图用中断的方法，由中断处理程序处理。程序流程如图10-910-9（a a）、）、）、）、10-910-9（b b）所示。）所示。）所示。）所示。说明：说明：说明：说明：P1.6=0P1.6=0，表示，表示，表示，表示A A道有车通过，道有车通过，道有车通过，道有车通过，P1.6=1P1.6=1，表示，表示，表示，表示A A道无车通过；道无车通过；道无车通过；道无车通过；P1.7=0P1.7=0，表示，表示，表示，表示B B道有车通过，道有车通过，道有车通过，道有车通过，P1.6=1P1.6=1，表示，表示，表示，表示B B道无道无道无道无车通过。车通过。车通过。车通过。参考程序如下：参考程序如下：参考程序如下：参考程序如下：（1 1）主程序主程序主程序主程序：ORG 0000HORG 0000HLJMP STARTLJMP STARTORG 0003HORG 0003HLJMP TOINTLJMP TOINTORG 1000HORG 1000HSTART:START:SETB IE.0SETB IE.0SETB IP.0SETB IP.0CLR TCON.0CLR TCON.0ENTER:ENTER:CLR EACLR EAMOV R4,#60MOV R4,#60MOV P1,#11110011BMOV P1,#11110011BCLR F0CLR F0SETB EASETB EALOOP1:LOOP1:ACALL DELAYACALL DELAYDJNZ R4,PA1DJNZ R4,PA1AJMP LL1AJMP LL1PA1:PA1:MOV C,P1.6MOV C,P1.6JNC LOOP1JNC LOOP1LL1:LL1:MOV P1,#11110101BMOV P1,#11110101BACALL DELAYACALL DELAYCLR EACLR EAMOV R5,#45MOV R5,#45MOV P1,#11011110BMOV P1,#11011110BSETB F0SETB F0SETB EASETB EALOOP2:LOOP2:ACALL DELAYACALL DELAYDJNZ R5,PB1DJNZ R5,PB1AJMP LL2AJMP LL2PB1:PB1:MOV C,P1.7MOV C,P1.7JNC LOOP2JNC LOOP2MOV C,P1.6MOV C,P1.6JC LOOP2JC LOOP2LL2:LL2:MOV P1,#11101110BMOV P1,#11101110BACALL DELAYACALL DELAYAJMP ENTERAJMP ENTERDELAY:DELAY:MOV R1,#14HMOV R1,#14HMM1:MM1:MOV R2,#0C8HMOV R2,#0C8HMM2:MM2:MOV R3,#0FAHMOV R3,#0FAHMM3:MM3:DJNZ R3,MM3DJNZ R3,MM3DJNZ R2,MM2DJNZ R2,MM2DJNZ R1,MM1DJNZ R1,MM1RETRETENDEND（2 2）中断服务程序中断服务程序中断服务程序中断服务程序：TOINT:TOINT:PUSH P1PUSH P1MOV C,F0MOV C,F0JNC PAJNC PASETB P1.5SETB P1.5CLR P1.4CLR P1.4ACALL DELAYACALL DELAYMOV P1,#11110110BMOV P1,#11110110BSJMP LOOPSJMP LOOPPA:PA:SETB P1.2SETB P1.2CLR P1.1CLR P1.1ACALL DELAYACALL DELAYMOV P1,#11110110BMOV P1,#11110110BLOOP:LOOP:MOV C,P3.2MOV C,P3.2JNC LOOPJNC LOOPMOV C,F0MOV C,F0MOV P1,#11110011BMOV P1,#11110011BLB:LB:MOV P1,#11011110BMOV P1,#11011110BPOP P1POP P1RETIRETI10.410.4单片机片机应用系用系统抗干抗干扰技技术10.4.1 10.4.1 硬件抗干扰技术硬件抗干扰技术硬件抗干扰技术硬件抗干扰技术1 1、供电系统的抗干扰供电系统的抗干扰供电系统的抗干扰供电系统的抗干扰2 2、输入输入输入输入/输出通道的抗干扰输出通道的抗干扰输出通道的抗干扰输出通道的抗干扰3 3、印制电路板的抗干扰印制电路板的抗干扰印制电路板的抗干扰印制电路板的抗干扰10.4.2 10.4.2 软件抗干扰技术软件抗干扰技术软件抗干扰技术软件抗干扰技术1 1、指令冗余和软件陷阱、指令冗余和软件陷阱、指令冗余和软件陷阱、指令冗余和软件陷阱2 2、“看门狗看门狗看门狗看门狗”
