单片机应用系统设计

18
XTAL2 ALE EA PSEN 30 31 29 P04 P06 P07
9
RST
P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0/T2 P1.1/T2EX P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 AT89C52
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
7 4 1
ON C
1 P10
8 5 2 0
2 P11
9 6 3 =
3 P12
B
C
D
+
P13 4
第十章 单片机应用系统设计
LCD1
LM016L
RP1
RESPACK-8
VSS VDD VEE
RS RW E 4 5 6 RS RW E P05
1 2 3
19
XTAL1
AD[0..7] A[8..15]
P0[0..7]
U2
A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 CE CS WE OE 6264 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 11 AD0 12 AD1 13 AD2 15 AD3 16 AD4 17 AD5 18 AD6 19 AD7
LCD1
LCD16X1
第十章 单片机应用系统设计
二．可行性分析 可行性分析的目的是对系统开发研制的必要性及可行性作 出明确的判定结论。根据这一结论决定系统的开发研制工作是否 进行下去。 可行性分析通常从以下几个方面进行论证： 1）市场或用户的需求情况。 2）经济效益和社会效益。 3）技术支持与开发环境。 4）现在的竞争力与未来的生命力。
18
XTAL2
9
RST
29 30 31
PSEN ALE EA
P10 P11 P12 P13 P14
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 AT89C51
P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07
2 3 4 5 6 7 8 9
U3
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 OE LE 74LS373 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 2 5 6 9 12 15 16 19 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12 10 9 8 7 6 5 4 3 25 24 21 23 2 20 26 27 22
18
XTAL2
9
RST
29 30 31
9 8 7 6 5 4 3 2
PSEN ALE EA
RP2
RESPACK-8
P0 1 P1 2 P2 3 P3 4 P4 5 P5 6 P6 7 P7 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 80C51
0
P3
4 4
1
1
18 17 D7 16 D6 15 D5 14 D4 13 D3 12 D2 11 D1 10 D0 9 E8 RW 7 RS 6 5 4 3 C2 2 C1 1
1
8 5 2 0
2 P1.1
U4:B
A13 3 7407 4
B
C
U4:C
A14 5 7407 6 D
3
U4:D
P1.0 P1.2 P1.3 A15 9 7407 8
4
AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7
7 8 9 10 11 12 13 14
1 2 3
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
7 8 9 10 11 12 13 14
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
9 8 7 6 5 4 3 2
1
第十章 单片机应用系统设计
第十章 单片机应用系统设计
10.1 单片机应用系统的基本结构 10.1.1 单片机应用系统的硬件组成
数字量输入 被 控 对 开关量输出 象 模拟量输出 模拟量输入 开关量输入 输 单 入 A/D 输 光电隔离 光电隔离 出 机 接 口 口 功能芯片 接口 片 I/O 接 显示器、键 盘 接口
第十章 单片机应用系统设计
三、是系统配置
系统扩展和配置设计遵循的原则： （1）尽可能选择典型通用的电路，并符合单片机的常 规用法。 （2）系统的扩展与外围设备配置的水平应充分满足应 用系统当前的功能要求，并留有适当余地，便于以后进 行功能的扩充。 （3）硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。 （4）整个系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配。 （5）可靠性及抗干扰设计是硬件设计中不可忽视的一 部分。 （6）单片机外接电路较多时，必须考虑其驱动能力。
18
VSS VDD VEE
RS RW E A0 A1 4 5 6
9
RST
GND VCC
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3
1 2 3 4 5 6 7 8
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 8051
P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD
第十章 单片机应用系统设计
四．系统详细设计与制作
五．系统调试与修改
六．生成正式系统或产品
第十章 单片机应用系统设计
10.2 单片机应用系统的硬件设计
10.2.1 硬件系统设计原则 一个单片机应用系统的硬件电路设计包括三个部分内容：一是单 片机芯片的选择，二是单片机系统扩展，三是系统配置。 一、是单片机芯片的选择 二、是单片机系统扩展
单片机系统扩展是指单片机内部的功能单元(如程 序存储器、数据存储器、I/O口、定时器/计数器、中断 系统等)的容量不能满足应用系统的要求时，必须在片 外进行扩展，这时应选择适当的芯片，设计相应的扩 展连接电路； 系统配置是按照系统功能要求配置外围设备，如 键盘、显示器、打印机、A/D转换器、D/A转换器等， 设计相应的接口电路。
第十章 单片机应用系统设计
10.3.1 软件设计的特点 一个优秀的应用系统的软件应具有以下特点： （1）软件结构清晰、简捷、流程合理。 （2）各功能程序实现模块化，系统化。这样，既便于调试、连接， 又便于移植、修改和维护。 （3）程序存储区、数据存储区规划合理，既能节约存储容量，又能 给程序设计与操作带来方便。 （4）运行状态实现标志化管理。各个功能程序运行状态、运行结果 以及运行需求都设置状态标志以便查询，程序的转移、运行、控制都 可通过状态标志来控制。 （5）经过调试修改后的程序应进行规范化，除去修改“痕迹”。规 范化的程序便于交流、借鉴，也为今后的软件模块化、标准化打下基 础。 （6）实现全面软件抗干扰设计。软件抗干扰是计算机应用系统提高 可靠性的有力措施。 （7）为了提高运行的可靠性，在应用软件中设置自诊断程序，在系 统运行前先运行自诊断程序，用以检查系统各特征参数是否正常。
光电隔离
扩展存储器
D/A
第十章 单片机应用系统设计
10.1.2 单片机应用系统开发的基本过程 一．系统需求与方案调研 系统需求与方案调研的目的是通过市场或用户了解用户对拟 开发应用系统的设计目标和技术指标。通过查找资料，分析研究， 解决以下问题： 1）了解国内外同类系统的开发水平、器材、设备水平、供应状态； 对接收委托研制项目，还应充分了解对方技术要求、环境状况、技 术水平，以确定课题的技术难度。 2）了解可移植的硬、软件技术。能移植的尽量移植，以防止大量 低水平重复劳动。 3）摸清硬、软件技术难度，明确技术主攻方向。 4）综合考虑硬、软件分工与配合方案。单片机应用系统设计中， 硬、软件工作具有密切的相关性。
-Vout RST DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 E R/W RS V0 VCC GND CS2 CS1
2
3
5
6
7
P2
8 9
加
减
P1
P7
P6
P5
P0
P4
乘
除
等于
复位
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第十章 单片机应用系统设计
RP1
RESPACK-8
1
U1
P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 XTAL1 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27 P10 P11 P12 P13 A 19 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17 P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07 P20 P21 P22 P23 P24 P25 P26 P27
第十章 单片机应用系统设计
AD[0..7]
RAM OCCUPIES LOCATIONS 0000-1FFF DISPLAY OCCUPIES LOCATIONS 8000-8003
U1
19 AD[0..7] XTAL1 AD[0..7] A[8..15] XTAL2 ALE EA PSEN 30 31 29 A[8..15] AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7 3 4 7 8 13 14 17 18 1 11
第十章 单片机应用系统设计
三．系统方案设计
系统功能设计包括系统总体目标功能的确定 及系统硬、软件模块功能的划分与协调关系。 系统功能设计是根据系统硬件、软件功能 的划分及其协调关系，确定系统硬件结构和软 件结构。 系统硬件结构设计的主要内容包括单片机系统 扩展方案和外围设备的配置及其接口电路方案， 最后要以逻辑框图形式描述出来。 系统软件结构设计主要完成的任务是确定出系 统软件功能模块的划分及各功能模块的程序实 现的技术方法，最后以结构框图或流程图描述 出来。
10 11 12 13 14 15 16 17
U5:C
10 8 9
U5:A
A15 1 3 2 74LS00 5 4
U5:B
6
74LS00
74LS00
KEYPAD IS SCANNED VIA PORTS P2/P1
KEIL C51 CALCULATOR
U4:A
A12 1 7407 2 A
7 4 1
ON C
9 6 3 =
+
第十章 单片机应用系统设计
LCD1
AMPIRE128X64
U1
19 XTAL1 P0.0/AD0 P0.1/AD1 P0.2/AD2 P0.3/AD3 P0.4/AD4 P0.5/AD5 P0.6/AD6 P0.7/AD7 P2.0/A8 P2.1/A9 P2.2/A10 P2.3/A11 P2.4/A12 P2.5/A13 P2.6/A14 P2.7/A15 P3.0/RXD P3.1/TXD P3.2/INT0 P3.3/INT1 P3.4/T0 P3.5/T1 P3.6/WR P3.7/RD 39 D0 38 D1 37 D2 36 D3 35 D4 34 D5 33 D6 32 D7 21 E 22 RW 23 RS 24 C2 25 C1 26 27 28 10 11 12 13 14 15 16 17
第十章 单片机应用系统设计
10.2.2 硬件设计 一．程序存储器 二．数据存储器 三．I/O接口 接口 四．译码电路 五．总线驱动器 六．抗干扰电路
第十章 单片机应用系统设计
10.3 单片机应用系统的软件设计
软件设计时，应根据系统软件功能要求，将软件分成若 干个相对独立的部分，并根据它们之间的联系和时间上 的关系，设计出软件的总体结构，画出程序流程框图。 画流程框图时还要对系统资源作具体的分配和说明。 根据系统特点和用户的了解情况选择编程语言，现在一 般用汇编语言和C语言。
10 11 12 13 14 15 16 17
1
2
3
P00
D
C ON
0 2 5 8
= 3 6 9
+
RS RW E
P01
C
1 4 7
P02
注：本程序可进行任意两个0~50000 的数之间的基本算述运算！
B
P03
A
4
P10 P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17
U2
P00 P01 P02 P03 P04 P05 P06 P07