【ch09】单片机应用系统的开发与设计

单片机应用系统的开发与设计“浙江省普通高校“十三五”新形态教材普通高等教育“十三五”规划教材电子设计系列规划教材单片机原理及应用第九章01单片机应用系统的设计单片机应用系统的设计本节将讲述一个典型单片机应用系统从最初的总体设计到最后的调试全流程。本节只做概念性探具体的应用示例请参考下一节内容。一般来说，单片机应用系统的开发分为四个步骤，即总体设讨，计、硬件设计、软件设计和下载调试，如图9.1.1所示。本节中将详细讲述。单片机应用系统的设计接到设计一个单片机应用系统的任务后先要进行的是系统方案的确定，即总体设计。仔细研究要求的设计指标和实现方法。最好列出多种实现方法或方案，以便进行筛选。一般来说，每个方案都有优缺点，找其中最易于实现、性能较好的方案来做设计。总体设计单片机应用系统的设计在总体设计中已经确定总体方案后，就可以进行更为细致的硬件原理图设计，在这个过程中，要在相应的原理图绘制软件上绘制所有的硬件原理图。确定硬件原理图后就可以进行PCB(印制电路板》的设计，设计过程中需要考虑元器件的布局电路板的外形、抗干扰的处理等。硬件设计单片机应用系统的设计PCB加工需要一段时间，在这段时间中软件设计可以全面开始了。在设计软件时，最好预先有一个规划，如画一个流程图，然后按照程序流程图来写出软件程序。编写好的软件一般情况下是需要进行软件模拟仿真的，在有硬件系统和仿真器的情况下可以做一下初步硬件仿真调试。软件设计单片机应用系统的设计通过直接在所设计的单片机应用系统上进行程序下载或仿真调试，来检查设计的正确性，一般来说,调试过程是比较长的。如果调试后的应用系统功能达到要求，那么整个单片机应用系统的开发就算完成了。下载调试02单片机应用系统举例单片机应用系统举例步进电动机在打印设备和工业控制中经常用到，用单片机驱动步进电动机是一个典型的单片机应用系统设计。下面有一个步进电动机驱动的单片机应用系统，其设计要求如下(1)控制四相五线式步进电动机的转动(四相八拍方式)。(2)显示步进电动机的转动圈数、转速、角度和方向。(3)用非接触的方式实时监测步进电动机的工作状态。步进电动机的驱动单片机应用系统举例1.总体方案设计下面简单介绍一下步进电动机的工作原理:步进电动机是数字控制电动机，它将脉冲信号转变成角位移，即给一个脉冲信号，步进电动机就转动一个角度，因此非常适合于单片机控制。步进电动机可分为反应式步进电动机(简称VR)、永磁式步进电动机(简称PM)和混合式步进电动机(简称HB)。本次实验用的是PM，如图9.2.1所示。步进电动机的驱动单片机应用系统举例步进电动机的驱动单片机应用系统举例2.硬件设计图9.2.3~图9.2.5所示是步进电动机驱动单片机应用系统的硬件原理图设计。步进电动机的驱动单片机应用系统举例步进电动机的驱动本应用系统采用中断方式控制电动机转动，采用定时器0工作方式1。电源上电时，电动机转速为0:执行键盘扫描，判断是否有键被按下，若有键被按下再判断键值(键值采用行列式，第一行为11，12，14，18，第一列为11，21，41，81)。单片机应用系统举例超声波测距第二个单片机应用系统举例是关于超声波测距的。本系统包含电源、键盘/显示、语音播报、温度传感器、MCU及超声波测距模块电路的设计。总体结构框图设计如图9.2.8所示。单片机应用系统举例LED点阵屏显示系统本节举例的单片机应用系统是LED点阵屏显示系