单片机原理与接口技术1010

1、 第10章 单片机应用系统的研制10.1 单片机应用系统的组成10.2 单片机应用系统研制的基本方法 10.3 单片机应用系统常用的抗干扰技术10.1 单片机应用系统的组成10.1.1 典型应用系统 单片机应用系统可分为最小系统、最小功耗系统、典型系统等。 最小应用系统是指能维持单片机运行的最简单配置，比如说，对于芯片内有ROM（EPROM）的单片机，其最小应用系统就是配有晶振、复位电路、电源的单个单片机； 最小功耗系统是指系统在保证正常运行下，系统的功率消耗最小，设计最小功耗应用系统时，必须使系统内的所有器件和外部设备都有最小的功耗； 典型应用系统是指单片机要完成测、控功能所必须具备的硬件结

2、构系统。一个单片机的典型应用系统通常由单片机、片外ROM与RAM、扩展I/O口及对系统工作过程进行人工干预和输出结果的人机对话通道等组成，如图10.1所示。 单片机常用的输入、输出设备有键盘、LED和LCD显示器、打印机等；用于对检测信号进行采集的输入通道，通常由传感器、信号处理电路和相应的接口电路组成；输出通道用于向操作对象发出各种控制信号，它通常还包括输出信号电参量的变换、通道隔离和驱动电路等；通信接口用来与其它计算机系统或智能设备实现信息交换。10.1.2 单片机应用系统的构成方式 1.专用系统 2.模块化系统 3.单机与多机应用系统回上层目录10.2 单片机应用系统研制的基本方法10.

3、2.1 总体论证 1.性能指标 2.系统组成 10.2.2系统设计 1.应用系统的硬件设计 单片机电路的设计、扩展部分的设计 、输入/输出通道的设计 、控制面板的设计等。 若单片机内部资源已能满足应用系统的要求，不必进行扩展，只需设计成一个最小应用系统就行了。 系统的硬件设计还应注意以下几点： 尽可能选择标准化、模块化的典型电路； 在条件允许的情况下，尽可能选用功能强、集成度高的电路或芯片，尽可能采用最新的技术； 系统的扩展、外围设备配置水平和各功能模块的设计，应充分满足应用系统的功能要求，并适当留有余地，以备将来修改、扩展之需要； 整个系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配，并且要充分考虑系统

4、各部分的驱动能力； 工艺设计要考虑安装、调试、维修的方便； 可靠性及抗干扰设计是硬件系统设计中不可缺少的一部分，它包括芯片和器件的选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。2.应用系统的软件设计 软件是应用系统研制中工作量最大最重要也是最困难的任务，它可以分为两部分：一是用于管理单片机系统工作的监控管理程序；二是用于执行完成实际具体任务的功能程序。10.2.3单片机应用系统硬件与软件的开发1.系统开发的概念及开发系统 把从用户源程序的编写到单片机应用系统的正确运行之前的一切准备工作，称之为单片机的开发。 2.单片机应用系统的开发过程10.2.4单片机开发系统的基本组成及作用 要完成单片机的开

5、发，还必须配备一定的开发工具，提供一定的开发手段，这些用来实现单片机开发的装置通常是一个特殊的计算机系统，我们称之为开发系统。 单片机开发系统一般由PC机和通过RS-232串行口（或并行口）相连的编程器和仿真器组成，其典型结构如图10.2所示。回上层目录10.3 单片机应用系统常用的抗干扰技术 单片机应用系统在实际工作过程中，难免会受到各种外部或内部的干扰，使系统发生异常情况。比如，因干扰使程序指针发生错误时，可能会将非操作码当做操作码执行，造成程序执行的混乱（跑飞）或进入死循环，甚至可能会损坏元器件。 通常把瞬时的不加处理也能恢复正常的异常状态称为错误，而必须通过处理才能恢复正常的异常状态称

6、之为故障。 干扰窜入应用系统的主要渠道有3条：通过电磁波辐射窜入系统的空间干扰；通过输入输出通道窜入的通道干扰；电源的干扰。但根据统计，计算机的运行故障有90以上是由电源系统的干扰引起的，所以在研制应用系统时要加以重点防止。抗干扰措施从总体上来看可分为硬件方式和软件方式。 10.3.1 硬件抗干扰方式1.采用隔离技术2.正确的接地措施10.3.2 软件抗干扰方式1.输入/输出抗干扰措施2.设置软件陷阱10.3.3 采用Watch Dog Timer（看门狗定时器）技术 所谓的“看门狗”实际上是一个监视定时器，每当设定的定时时间一到，定时器溢出时，它就会发出一个控制信号，除非在它定时时间未到之前就对它进行一次刷新（清零），使它在不断的循环定时过程中总是不能运行到溢出状态，不能有控制信号产生。我们可以利用这个功能来给单片机设置一个“看门狗”电路和“喂狗”程序，应用系统运行正常时，每隔一断时间（小于“看门狗”的定时时间）要调用“喂狗”子程序“喂一次狗”，即将监视定时器刷新一次，若系统因受干扰程序失控跑飞时，由于不能按时“喂狗”而产生定时溢出，溢出时产生的控制信号可用来使单片机复位或使程序返回起始状态。 目前有的单片机内部设置了“看门狗”电路，同时也有很多厂