第11章 单片机应用系统设计

第11章单片机应用系统设计

单片机应用系统的开发

单片机应用系统的开发工具

单片机应用系统中的抗干扰技术

单片机控制系统设计实例

11.1概述单片机应用系统的基本要求

1．可靠性高2．适应现场工作环境3．具有完善的输入/输出通道和实时控制能力4．易于操作和维护5．具有一定的可扩展性11.1概述单片机应用系统的设计步骤

1．总体设计

2．硬件设计

3．软件设计

4．系统调试11.2单片机应用系统的开发总体设计

1．确定技术指标

2．机型选择

3．器件选择

4．系统软件、硬件功能的划分

11.2单片机应用系统的开发硬件设计

1．程序存储器的设计

2．数据存储器和输入/输出口设计

3．地址译码电路设计

4．总线驱动器的设计

5．其他外围电路设计

6．可靠性设计

11.2单片机应用系统的开发软件设计

1．系统定义

2．软件结构设计

3．程序设计

11.2单片机应用系统的开发应用系统的安装与调试

1．硬件调试方法

硬件调试方法有：脱机调试、联机调试

2．软件调试方法

软件调试与所选用的软件结构和程序设计技术有关。

11.3单片机应用系统开发工具概述

单片机具有价格低廉，功能强，简单易学，使用方便、灵活等特点，可以用来组成不同规模的应用系统。但是由于单片机本身的硬件和软件支持能力有限，比如，自身没有程序调试能力，因此必须配备一定的研制工具，提供必要的研制手段。这种研制工具就是开发系统。

11.3单片机应用系统开发工具开发工具

单片机开发系统应具有以下4个功能：系统硬件电路的诊断与检查、用户程序的输入与修改、程序的运行与调试、将程序固化到EPROM芯片中。

11.4应用系统中的干扰噪声干扰的形成

1．内部噪声源1)电路元器件产生的固有噪声2)感性负载切换肘产生的噪声干扰3)接触噪声2．外部噪声源1)天体和天电干扰

11.4应用系统中的干扰噪声干扰的形成

2)放电干扰3)射频干扰4)工频干扰

11.4应用系统中的干扰噪声的耦合方式

(1)静电耦合(电容性耦合)

(2)电磁耦合(电感性耦合)

(3)漏电流耦合(电阻性耦合)

(4)共阻抗耦合

11.4应用系统中的干扰噪声的干扰模式

(1)差模噪声

(2)共模噪声

11.5应用系统硬件抗干扰技术共模干扰的抑制

(1)平衡对称输入

(2)选用高质量的差动放大器

(3)良好的接地系统

(4)系统接地点的正确连接方式

(5)屏蔽

11.5应用系统硬件抗干扰技术差模干扰的抑制

(1)光电隔离

(2)硬件滤波电路

(3)过压保护电路

(4)调制解调技术

(5)抗干扰稳压电源

(6)数字信号采用负逻辑传输

11.5应用系统硬件抗干扰技术供电系统的抗干扰

(1)交流稳压器

(2)隔离变压器

(3)低通滤波器

(4)采用分散独立功能块供电

(5)采用高抗干扰稳压电源及干扰抑制器

11.5应用系统硬件抗干扰技术印制电路板抗干扰

1．印制板接地线设计2．电源线布置3．去耦电容配置4．印制电路板的尺寸与器件布置5．印制电路板的合理布线6．印制电路板的屏蔽

11.5应用系统硬件抗干扰技术过程通道中的干扰和抑制

1．光电耦合隔离措施

2．双绞线传输3．长线传输的阻抗匹配4．长线的电流传输

11.6应用系统软件抗干扰技术软件冗余技术

1．指令冗余命令2．时间冗余技术

11.6应用系统软件抗干扰技术时间冗余技术1)重复检测法2)重复输出法3)指令复执技术4)程序卷回技术5)延时避开法

11.6应用系统软件抗干扰技术软件陷阱技术

1．软件陷阱

2．软件陷阱的安排

11.6应用系统软件抗干扰技术“看门狗”技术

单稳态型“看门狗”电路

11.6应用系统软件抗干扰技术“看门狗”技术

74LS123的引脚和功能表

(a)管脚图；(b)RC接法；(c)功能表。

11.6应用系统软件抗干扰技术“看门狗”技术单稳态看门狗程序框图

开始初始化P2.1CLRP2.1看门狗语句SETBP2.1主程序看门狗语句CLRP2.111.6应用系统软件抗干扰技术“看门狗”技术

计数器构成的“看门狗”电路11.6应用系统软件抗干扰技术软件“看门狗”技术

“看门狗”技术的基本思路是：在主程序中对T0中断服务程序进行监视，在T1中断服务程序中对主程序进行监视，T0中断监视T1中断。从概率观点，这种相互依存、相互制约的利用双定时器的抗干扰措施将使系统运行的可靠性大大提高。

11.7单片机应用系统设计实例根据路口情况及控制要求的不同，把交通信号灯控制分为以下几种类型说明。一、定时交通信号灯控制在双干线路口上，交通信号灯的变化是定时的。假定：①放行线，绿灯亮放行25s，黄灯亮警告5s，然后红灯亮禁止。②禁止线，红灯亮禁止30s，然后绿灯亮放行。例：交通信号灯模拟控制例：交通信号灯模拟控制

使两条路线交替地成为放行线和禁止线，就可实现定时交通控制。假定以P1口线接6支发光二极管（即交通信号灯），因为电路中有反相器的关系，所以口线输出高电平则“信号灯”熄，口线输出低电平则“信号灯”亮。为了实现上述控制要求，P1口共输出4种控制码，如表所示。表

控制码表P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0控制码状

态

说

明（空）（空）B线绿灯B线黄灯B线红灯A线绿灯A线黄灯A线红灯111100110F3HA线放行，B线禁止111101010F5HA线警告，B线禁止110111100DEHA线禁止，B线放行111011100EEHA线禁止，B线警告表9-5控制码表参考程序：MAIN：MOVP1，#0F3H；A线放行，B线禁止MOVR7，#19H；延时秒数MAIN1：LCALLDELAY；ls延时子程序DJNZR7，MAIN1MOVP1，#0F5H；A线警告，B线禁止MOVR7，#05H；延时秒数MAIN2：LCALLDELAY；ls延时子程序DJNZR7，MAIN2MOVP1，#0DEH；A线禁止，B线放行MOVR7，#19HMAIN3：LCALLDELAYDJNZR7，MAIN3MOVP1，#0EEH；A线禁止，B线警告MOVR7，#05HMAIN4：LCALLDELAYDJNZR7，MAIN4AJMPMAIN（ls延时子程序DELAY略）。二、有时间显示的定时交通信号灯控制“信号灯”的变化规律如前，同时用2位数码管进行30s递减时间显示。使用P1口输出“信号灯”的控制代码和LED显示器的段码。假定：P3.4作个位LED显示器的位控线；P3.5作十位LED显示器的位控线。程序中使用的工作单元定义如下：R1—秒数个位字形码寄存器；R2—秒数十位字形码寄存器；R3—信号灯控制码寄存器；R4—LED显示器位码寄存器；R5—LED显示器段码寄存器；2AH—30s显示计数器。详细程序设计请参考traffic.asm参考程序：三、主支线路口的交通信号灯控制由主线和支线构成的路口，其交通控制原则是尽可能保证主线的畅通，因此通常情况下都是主线放行，只有在支线有车辆到达时才放行支线。

图9-9主支线路口交通信号灯控制电路连接四、有急救车优先的交通信号灯控制ORG8100HAJMPMAINORG8003HAJMPINTMAIN：SETBEA；开中断SETBEX0；允许外中断0CLRIT0；外中断0电平触发方式LOOP：MOVR0，#0F3H；A线放行，B线禁止MOVP1，R0MOVR7，#19H；延时25sLOOP1：LCALLDELAY；调用延时子程序MOVR7，#05H；延时5sDJNZR7，LOOP1MOVR0，#0F5H；A线警告，B线禁止MOVP1，R0MOVR7，#05H；延时5sLOOP2：LCALLDELAYDJNZR7，LOOP2MOVR0，#0DEH；A线禁止，B线放行MOVP1，R0MOVR7，#19H；延时25sLOOP3：LCALLDELAYDJNZR7，LOOP3MOVR0，#0FEH；A线禁止，B线警告MOVP