《单片机原理及工程应用》课件-第7章 应用系统设计

17.1系统设计内容

单片机应用系统主要由硬件系统和软件系统两部分组成。硬件系统包括单片机、外部扩展的存储器、外围设备、信号采集与处理及其接口电路等；软件系统包括系统软件和应用软件。27.1.1硬件系统组成37.2系统开发过程7.2.1需求分析与市场调研

1.了解国内外同类系统的现状和发展方向、新器件性能及供应状况；对接收委托的研制项目，应充分了解对方的技术要求、使用环境、技术水平，以便明确系统的功能和技术指标。2.分析软、硬件技术难度，明确技术主攻方向和目标。3.了解软、硬件技术支持。能够移植的尽量移植，避免低水平重复开发。4.综合考虑软、硬件分工。单片机应用系统设计中，软、硬件工作是密切相关的，在系统设计时要综合考虑，合理分工。5.根据任务要求，选择合适的传感器和执行部件。47.2.2可行性分析

1.市场或用户的需求情况分析。

2.经济效益和社会效益分析。

3.技术支持与开发环境。

4.产品竞争力与市场前景。

5.新技术的发展方向。57.2.3方案设计系统方案设计是依据市场调研、用户需求情况、系统运行环境、关键技术支持等因素确定系统功能、系统结构并选择相应实现方法的过程。系统功能设计包括系统总体目标功能的确定及系统软、硬件功能模块的功能划分与协调。67.2.4样机研制系统详细设计与制作就是将前面的系统方案付诸实施，将硬件框图转化成具体电路，并设计印制电路板，将软件框图或流程图编制成相应的程序,生产出样机。77.2.5系统调试系统调试是检测所设计系统的正确性与可靠性的过程，是解决设计和装配过程中存在不足的必要手段。单片机应用系统设计是一个复杂过程，在设计、制作过程中，难免存在一些局部性问题或错误。8

系统调试可发现存在的问题和错误，并及时进行修正。调试与修改的过程可能要反复多次，直到系统成功运行，达到设计要求。系统软、硬件调试通过后，把联机调试完毕的目标程序固化在程序存储器中，脱机(脱离开发系统)运行，对系统功能再进行逐项测试，直到达到设计指标，满足用户需求。97.2.6批量生产在真实环境或模拟环境下运行，经反复测试运行正常，开发过程即告结束。这时的系统作为样机系统，加上外壳、面板，再配上完整的技术资料，就生成正式系统(或产品)，投入批量生产，服务社会。107.3系统设计方法

7.3.1熟悉设计对象首先要搞清楚控制对象是什么，有哪些控制规律和动作要领，采用哪种控制方法；有哪些被测量和输出量，使用何种传感器，所要求的控制精度或控制误差范围等等。这样，就可以对整个设计过程有—个总体把握，有的放矢地采取相应技术措施，达到预期的设计要求。系统设计时，尽可能的将问题搞清楚，充分估计各种困难和技术难点，有利于后续工作的开展。117.3.2确定I/O类型和数量1.开关量确定

(1)输入开关量

(2)输出开关量

2.模拟量确定

(1)输入通道

(2)输出通道

3.特殊输出处理必须列表造册127.3.3单片机选型7.3.4确定存储器7.3.5确定I/O接口芯片7.3.6系统设计1.主模块设计

(1)总线扩展

(2)地址分配及译码电路2.驱动电路设计3.光电耦合器件的应用4.绘制原理图5.设计PCB13

印制电路板设计时要考虑以下几个原则：

(1)电源线和地线尽可能加粗，以减少导线电阻产生的压降；

(2)低频信号宜采用一点接地，高频信号宜采用多点接地；

(3)地线最好绕印制板边沿一周布线，便于地线联接；

(4)数字、模拟电路要分开布局，且两者地线尽量不要相混；

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印制电路板设计时要考虑以下几个原则：

(5)每个印制板电源进线跨接100～250μF电解电容；每个集成电路芯片应跨接一个103~104左右的瓷片去耦电容，保证器件电源正常。

(6)在元器件排列时，有关的器件尽可能靠近，使走线尽可能短，可获得较好的抗噪效果；

(7)将发热量大的元器件尽可能放置在上方或靠近机壳通风散热孔，以便获得好的散热效果。157.4系统调试常用调试工具及应用

1.单片机开发系统16

2.万用表

3.逻辑笔

4.示波器

17系统调试方法硬件调试 (1)静态调试