《单片机原理及应用》课件第12章 单片机应用系统的设计与开发

第12章嵌入式应用系统的设计与开发

教学目的：了解应用系统设计过程,开发工具和开发方法，学会KeilC51集成开发环境的使用,掌握具体的应用系统的开发方法。教学重点：1.应用系统设计过程；

2.掌握一种开发工具和开发方法，

3.学会使用KeilC51集成开发环境。教学难点：1.具体的应用系统的开发方法。

12．1应用系统设计过程

12.1.1总体方案设计

1．确定系统的设计方案和技术指标2.选择机型3．硬件和软件功能的选择与配合12.1.2硬件设计1．存储器2．选择扩展外围芯片3．测控通道外围设备和电路的配置4．硬件可靠性设计

图12.1典型单片机测控系统框图12.1.3软件设计1．系统定义2．程序设计3．软件可靠性设计（1）指令冗余技术（2）软件陷阱（3）看门狗（WDT）技术

12．2开发工具和开发方法

12.2.1开发工具

1.仿真器

图12.2单片机仿真系统连接示意图2．调试器

图12.3单片机调试器连接示意图

12.2.2单片机的开发方法1．硬件调试2．软件调试图12.4水塔水位控制原理图12.3单片机用于水位控制系统

12.3.1题目分析12.3.2硬件设计

图11.5水塔水位控制电路原理图

主程序清单如下：ORG 0000HLJMP LOOPORG0100HLOOP：ORLP1,#03H；为检查水位状态作准备

MOVA, P1 ；读入状态信号

JNBACC．0,ONE；P1.0＝0则转ONEJB ACC．1,TWO；P1.1＝1则转TWOBACK:ACALLD10S；调延时10秒子程序（略）

SJMPLOOPONE:JNBACC．1,THREE；P1.1＝0则转

CLRP1.3；P1.3

0,启动报警装置

SETBP1.2；P1.2

1,停止电机工作FOUR:SJMPFOUR；等待处理THREE:CLRP1.2；启动电机工作

SJMPBACKTWO:SETBP1.2；停止电机工作

SJMPBACK12．4恒温箱温度控制监测系统

要求设计一个恒温箱温度测控报警系统，恒温箱由电炉加热，要求温度控制在80度左右，当温度在78～82度时绿色指示灯亮，当温度超过82度或低于78度时，红色指示灯亮，并且发出报警声。当温度超过82度关闭电炉，而当温度低于68度，接通电炉加热。要求用4个数码管显示，前三位数码管显示温度，温度显示范围为00.0～99.9度，数码管的最后一位显示“C”。12.4.1题目分析温度传感器的线性工作范围为0～100℃，工作范围内对应的输出电压是0～5V，则当采用8位的A/D转换器对传感器的输出电压量化时，量化值0～255对应的输入电压范围为0～5V，如果要显示实际温度值,经过A/D转换后的值还需要进行物理量与数字量的变换，通常称为标度变换。对于本例题的情况，标度变换值应该为B=99.9℃/255，如果A/D采集的数字值用D表示，则变换后的温度值为T=D×B，这就是准备显示的数字量。

12.4.2硬件设计

图11.6电炉温度监控系统原理图

12.4.4软件设计

图12.7温度采集系统组成框图

C51语言主程序清单如下：#include<reg51.h> //包含51寄存器#include<absacc.h> //包含宏定义库，可访问绝对地址#defineucharunsignedchar //定义变量#defineTMAX209 //82度时对应的AD转换器值#defineTMIN199 //78度时对应的AD转换器值#defineADC0809_IN0XBYTE[0x0DFF8] //ADC0809IN0地址#defineLEDCXBYTE[0xBFFF] //LED段码地址#defineLEDSXBYTE[0x7FFF] //LED位码地址 ucharDISBUF[4]_at_0x40; //显示数据缓存ucharxdata*adc_ADR; //定义AD地址指针unsignedinttemperature; //定义整数型温度变量//位定义bdataFLAG_at_0x21; //位地址空间变量sbitALARMU=FLAG^0; //温度超过上限报警标志位sbitALARMD=FLAG^1; //温度超过下限报警标志位sbitEOC=P1^0; //AD转换完毕标志位sbitALARM=P1^1; //报警控制位sbitHEAT=P1^2; //电炉控制位

sbitRED=P1^3; //红色发光管控制位sbitGREEN=P1^4; //绿色发光管控制位//函数定义unsignedintadc_pro(void); //数据采集子函数voidHextoBCD(unsignedinthex_result); //二进制转

换成BCD码子函数voiddisp(void); //显示子函数voiddelay(void); //延时子函数unsignedcharcodeDiscode[16]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71};//0~F字形码码表

{ALARM=0; //清除声音报警

ALARMU=0; //清除上限报警

ALARMD=0; //清除下限报警

HEAT=1; //电炉关

GREEN=0; //绿灯亮

RED=1; //红灯灭

SP=0x5F; //设置堆栈值while(1){temperature=adc_pro(); //采集温度值，并进行判断if(ALARMD==1) //低于温度下限处理

{HEAT=0; //电炉开，加热

RED=0; //红灯亮GREEN=1; //绿灯灭

ALARM=1; //声音报警

}if(ALARMU==1) //超过温度上限进行处理

{HEAT=1; //电炉关，不加热ALARM=1; //声音报警

RED=0; //红灯亮GREEN=1; //绿灯灭

}if(ALARMD|ALARMU==0) //温度没有超范围进行处理

{HEAT=1; //电炉关，不加热RED=1; //红灯灭GREEN=0; //绿灯亮}

HextoBCD(temperature); //十六进制温度值转为BCD码

DISBUF[3]=0x0C;//把字母C在字形码表位置放在显示缓存3中

disp(); //数码管上显示温度值

}while(1);}下面分别介绍各子函数。1．温度采集子函数unsignedintadc_pro(void){ unsignedchartemp1; //定义一个无符号字符型变量unsignedinttemp_adult; //定义一个无符号整型变量adc_ADR=&ADC0809_IN0; //取ADC零通道地址*adc_ADR=0; //向ADC写入数据，启动AD采集while(EOC==1); //等待EOC为低while(EOC==0); //等待A/D转换完毕temp1=*adc_ADR; //读取采集结果放入temp1中

if(temp1>TMAX)ALARMU=1; //如果温度值超过上限，高温报警位置1else ALARMU=0; //否则清零

if(temp1<TMIN)ALARMD=1; //如果温度值低于下限，低温报警置1else ALARMD=0; //否则清零

temp_adult=temp1*999; //温度电压值变为温度值

temp_adult=temp_adult/255;return(temp_adult); //返回温度的十六进制值}

voidHextoBCD(unsignedinthex_result){DISBUF[0]= (uchar)((hex_result%1000)/100); //取得百位数值DISBUF[1]= (uchar)((hex_result%100)/10); //取得十位数值DISBUF[2]= (uchar)(hex_result%10); //取得个位数值}2．二进制变换为BCD码子函数3．显示子函数voiddisp(void){unsignedchari,j,m,dis_data;for(j=0;j<250;j++){m=0xfe; //设位选字初始值for(i=0;i<4;i++){LEDS=m;