单片机应用系统设计 (2)
单片机应用与设计
单片机应用与设计在当今科技飞速发展的时代，单片机作为一种集成度高、功能强大的微型计算机系统，已经广泛应用于各个领域。
从日常生活中的家电设备，到工业生产中的自动化控制系统，单片机都发挥着不可或缺的作用。
那么，什么是单片机？它又是如何应用和设计的呢？单片机，简单来说，就是将计算机的主要部件集成在一块芯片上的微型计算机。
它通常包括中央处理器（CPU）、存储器（包括程序存储器和数据存储器）、输入输出接口（I/O 接口）以及定时器/计数器等功能模块。
由于其体积小、成本低、可靠性高，因此在众多领域得到了广泛的应用。
在智能家居领域，单片机的应用使得各种家电设备变得更加智能化和便捷化。
例如，智能电饭煲可以通过单片机精确控制加热时间和温度，实现自动烹饪；智能空调能够根据室内温度和湿度自动调节运行模式，提供舒适的环境；智能灯具可以根据光线强度和人的活动情况自动开关和调节亮度。
这些智能设备的背后，都离不开单片机的精准控制和数据处理。
在工业自动化领域，单片机更是发挥着重要作用。
生产线上的自动化设备，如数控机床、工业机器人等，都需要单片机来实现精确的运动控制和逻辑操作。
单片机可以实时采集传感器的数据，并根据预设的程序进行分析和处理，从而控制设备的运行状态，提高生产效率和产品质量。
在医疗设备领域，单片机也有着广泛的应用。
例如，血糖仪、血压计等便携式医疗设备，通过单片机实现数据采集、处理和显示，为患者提供便捷的自我监测手段。
在大型医疗设备中，单片机也用于控制设备的运行和参数设置，保障医疗诊断和治疗的准确性和安全性。
那么，如何进行单片机的设计呢？单片机的设计过程通常包括需求分析、选型、硬件设计、软件编程和系统调试等步骤。
首先是需求分析。
在这一阶段，需要明确系统要实现的功能和性能指标，例如输入输出信号的类型和数量、处理速度、功耗要求等。
这将为后续的设计工作提供明确的方向。
接下来是选型。
根据需求分析的结果，选择合适的单片机型号。
在选型时，需要考虑单片机的性能、价格、封装形式、开发工具的支持等因素。
单片机应用设计实例
数控调频发射台的设计题目：基于单片机的数控调频发射台功能：本数控调频发射器可在80.0 MHZ 至109.9MHZ 范围内任意设置发射频率，可预置11 个频道，发射频率调整最小值为0.1MHZ，具有单声道/立体声控制，可广泛应用于学校无线广播、电视现场导播、汽车航行、无线演说等场所。
设计过程：一、系统硬件电路的设计（1）单片机控制部分单片机采用AT89C52，采用最小化应用系统设计，P0 口和P2 口作为共阳LED 数码管驱动用，P1 口作为16 键的键盘接口，其中T0—T3 分别为百位、十位、个位、小数位的频率操作键。
百位数只能是0 或1，当百位数为0 时，十位数为8 或9。
当百位数为1 时，十位数只能为0。
个位及小数位为09之中任意数。
T4—T14 为发射频率预置键， T15 为单声道/立体声控制键。
P3.0、P3.1、P3.2 作为与BH1415 的通讯端口，用于传送发射频率控制数据，P3.3 用于立体声发射批示。
采用12MHZ 晶振，模拟串口通讯。
单片机控制部分电路如下图一。
（2）调频调制发射部分采用Rohm 公司最新生产的调频发射专用集成电路BH1415F，内含立体声信号调制、调频广播信号发射电路，BH1415F 内有前置补偿电路、限制器电路、低通滤波电路等，因此具有良好的音色，内置PLL 系统调频发射电路，传输频率非常稳定。
调频发射频率可用单片机通过串行口直接控制。
BH1415F 各引脚的功能如表1，应用电路如图2。
从11 脚输出的调频调制信号经高频放大后由天线发射输出，后级高频放大器的功率可根据接收的距离范围考虑。
BH1415F 的频率控制码为16 位，其传送格式要求如图5，其中D0—D10 为频率控制数据，其值乘0.1 即为BH1415F 的输出频率（单位MHZ）。
D11—D15 为控制位，其中D11（MONO）位为单声道/立体声控制位，0 时为单声道发射模式，1时为立体声发射模式。
单片机原理及应用系统设计
单片机原理及应用系统设计单片机原理及应用系统设计单片机（Microcontroller，简称MCU）是集成了微处理器、存储器、输入/输出接口及其他功能模块的一种集成电路芯片，其内部包含了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器、串口、ADC/DAC、中断控制器等多个功能模块，可用于控制系统、数据采集、嵌入式系统、家用电器、汽车电子等许多领域中。
单片机的组成结构主要包括中央处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM、EEPROM）、输入/输出接口（I/O）、时钟/定时器、中断/外部中断、串口通信、模拟输入/输出等模块。
其中，中央处理器是单片机的“心脏”，它执行单片机内部各种指令，进行逻辑运算、算术运算等操作；存储器用来存储程序和数据，ROM主要存储程序代码，RAM用来存储程序运行时所需的数据和临时变量；输入/输出接口是单片机和外部设备（如LED、LCD、继电器等）的链接带，通过输入输出接口可以实现单片机对外部设备的控制和监测；时钟/定时器用来产生精确定时信号，对于实时控制、时间测量、定时定量控制等应用非常重要；中断/外部中断是单片机的一种高效机制，在单片机运行过程中，如碰到紧急事件需要优先处理，可以启用中断机制，优先处理中断程序；串口通信用来实现单片机与另一台设备之间的通信功能，是单片机进行通信应用中较常用的接口；模拟输入/输出可实现单片机对外部采集信号的转换。
单片机的应用系统设计是单片机在应用领域中所体现出来的具体项目，包括了硬件和软件两个方面的内容。
硬件设计主要包括单片机的选型、外设的选择、电源设计、信号输入/输出设计等；软件设计则主要是对单片机进行编程，构造出相应的应用程序，实现对硬件系统的控制。
单片机在嵌入式系统中应用非常广泛，包括家用电器、工业自动化、汽车电子、医疗器械、安防监控等多个领域。
在家用电器中，单片机能够实现家电的自动控制、显示、调节等多种功能，如洗衣机控制、空调控制、电磁灶控制、电子钟表控制等；在工业自动化中，单片机的功能应用更为广泛，应用于生产线的控制、物流系统的管理、环保系统的监测、电子银行等多个领域；在汽车电子中，单片机的功能主要体现在行车电子控制系统、车载音响、泊车雷达系统等方面，具有多种控制、监测、显示、操作等功能；在医疗器械领域中，单片机主要应用于病人监测、给药控制、设备控制等多个方面，通过单片机系统的运行，实现对病情的掌控；在安防监控领域中，单片机系统具备事件监测、报警输出、视频监视等多种功能，使得安防系统可以实现更加精确、高效、智能的控制。
MCS51单片机原理及嵌入式系统应用课程设计 (2)
MCS51单片机原理及嵌入式系统应用课程设计一、课程设计背景嵌入式系统是一个以计算机技术为基础，集成了计算机硬件和软件系统的设备。
随着信息技术的飞速发展，嵌入式系统已经成为各种各样产品的重要组成部分，如家电、汽车、医疗器械等。
因此，对嵌入式系统的研究和开发也变得越来越重要。
MCS51是一种被广泛应用于嵌入式系统设计的单片机。
MCS51拥有稳定的性能和丰富的硬件资源，同时使用起来也非常方便。
在本课程设计中，我们将探究MCS51单片机的原理以及其在嵌入式系统中的应用，旨在帮助学生更好地理解嵌入式系统，提高其技能水平，为未来就业做好准备。
二、课程设计内容2.1 MCS51单片机原理MCS51单片机由CPU、存储器、输入输出接口及其它外设组成。
本部分内容主要包括以下几个方面：•MCS51的CPU结构和工作原理•存储器及存储器扩展方式•输入输出接口及其应用•定时器和中断控制器的原理2.2 嵌入式系统应用MCS51单片机在嵌入式系统中的应用非常广泛，包括控制电路、仪器设备、工业控制等领域。
本部分内容将侧重于MCS51单片机在嵌入式系统中的具体应用，主要包括以下几个方面：•定时器的应用•中断的应用•A/D转换的应用•串口通信的应用•基于MCS51的嵌入式系统设计案例2.3 课程设计实践课程设计实践环节是本设计的重点部分。
学生将按照以下流程完成实践：•组建小组，编写嵌入式系统设计方案•搭建硬件平台，包括MCS51单片机和相关外设•编写程序，完成设计方案的实现•测试程序，调试错误并进行优化三、课程设计评估本课程设计采用绩效考核制度。
学生将分小组完成课程设计，小组成员之间责任明确，根据完成情况和实现效果，将对小组进行绩效评估。
评估方案主要从以下方面考虑：•设计方案的合理性•实现方案的正确性及完整性•程序的优化程度及代码质量四、总结本课程设计旨在通过MCS51单片机的原理和应用让学生更好地理解嵌入式系统的设计和开发过程。
第2章 单片机应用系统的开发过程
2.2.2 单片机的选型
□智能卡接口的单片机。例如：AT83C5121、AT83C5122、AT83C5123、 AT83C5127、AT85C5121、AT85C5122、AT89C5121等。 □ MP3 专 用 单 片 机 。 例 如 ： AT85C51SND3 、 AT89C51SND2C 、 AT89C51SND1C、AT83SND2C、AT83SND1C。
2.2.1 系统分析
首先，要保证设计要求可以利用现有的技术来实现。一般可以通过 查找相关文献、寻找类似设计等方法找到与该任务相关的设计方案。这 样可以参考这些相关的设计，分析该项目是否可行以及如何实现。如果 设计的是一个全新的项目，则需要了解该项目的功能需求、体积和功耗 等，同时需要对当前的技术条件和器件性能非常熟悉，以确保合适的器 件能够完成所有的功能。
2.2.2 单片机的选型
3.Infineon单片机介绍 Infineon公司的产品包括标准的8051内核以及符合工业标准的8051 单片机，主要包括XC800系列和C500/C800系列。其中，新型的XC800系列 单片机采用高性能8051内核、片上集成闪存和ROM存储器以及功能强大的 外 设 组 ， 如 增 强 型 CAPCOM6(CC6) 、 CAN 、 LIN 和 10 位 ADC ， 包 括 XC886/888CLM、XC886/888LM、XC866等。 C500/C800系列单片机是基于工业标准8051架构的微处理器，具有 CAN、SPI等资源，包括C515C、C505CA、C868等。
2.2.2 单片机的选型
4.Silicon单片机介绍 Silicon Laboratories公司的C8051F系列单片机，集成了一流的模 拟功能、Flash、JTAG的调试功能最高可达100MIPS的8051 CPU以及系统 内现场可编程性。C8051F系列单片机有如下几类。 □USB混合信号微处理器。例如C8051F340、C8051F341、C8051F342、 C8051F343、C8051F344、C8051F345、C8051F320、C8051F321等。 □精密混合信号微处理器。例如C8051F120、C8051F121、C8051F130、 C8051F133、C8051F350、C8051F020、C8051F021、C8051F064等。 □CAN接口的混合信号微处理器。例如：C8051F040、C8051F041、 C8051F060、C8051F061、C8051F062、C8051F063等。
单片机原理与应用及C51程序设计(第二版)课后答案__杨加国主编..
多机应用：功能弥散系统、并行多机处理系统和局部网络系统。
第二章 1. MCS-51 单片机由哪几个部分组成？ 答：MCS-51 单片机主要由以下部分组成的：时钟电路、中央处理器(CPU)、 存储器系统(RAM 和 ROM)、定时/计数器、并行接口、串行接口、中断系统及一 些特殊功能寄存器(SFR)。
2
错误！使用“开始”选项卡将 标题 1,部分标题 1 应用于要在此处显示的文字。
4) 在指令系统上，采用面向控制的指令系统 5) 内部一般都集成一个全双工的串行接口 6) 单片机有很强的外部扩展能力
5. 指明单片机的主要应用领域。
答：单机应用：1) 和智能接口；4) 工业自动化控制；2) 智能仪器仪表；3) 家用电器 计算机外部设备
（2）片内 RAM 的 20H 单元内容送到片内 RAM 的 40H 单元中。 MOV 40H，20H
（3）片内 RAM 的 30H 单元内容送到片外 RAM 的 50H 单元中。 MOV MOV MOVX A，30H R0，#50H @R0，A
（4）片内 RAM 的 50H 单元内容送到片外 RAM 的 3000H 单元中。 MOV MOV MOVX A，作数是访问片外数据存储器，后者源操作数访问程序数据 存储器。 6．设片内 RAM 的（20H）=40H，（40H）=10H，（10H）=50H，（P1） =0CAH。分析下列指令执行后片内 RAM 的 20H、40H、10H 单元以及 P1、P2 中的 内容。 MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV MOV R0，#20H A，@R0 ；A=40H
结果：A=CBH，（R0）=17H，（17H）=37H 10．写出完成下列要求的指令。 （1）累加器 A 的低 2 位清零，其余位不变。 ANL A，#11111100B
单片机原理与应用及C51程序设计第二版教学设计
单片机原理与应用及C51程序设计第二版教学设计单片机技术在电子信息领域中发挥着重要作用，而C51是单片机应用非常广泛的一种单片机，掌握其原理及应用是很有必要的。
本文将介绍单片机原理及应用和C51程序设计，并对第二版教学进行设计。
单片机原理及应用单片机的概念单片机是集成了存储器、计时器、I/O接口、中断系统等功能模块的微处理器。
单片机的分类单片机按照架构可以分为CISC型、RISC型；按照位数可以分为8位、16位、32位等；按照指令集可以分为MCS-51、MSP430、AVR等。
单片机的工作原理单片机的工作流程：控制信号产生–指令解码–操作执行。
单片机的应用单片机在家电控制、车载电子、安防系统、医疗器械、电视机、手机等应用中很常见。
C51程序设计C51的基本架构C51的基本架构包括CPU、时钟电路、I/O口、复位电路、中断系统等模块。
C51是基于MCS-51指令集的单片机，是英特尔公司开发的一款8位单片机。
C51程序设计流程C51程序设计流程：编写程序–烧写到单片机–调试运行。
C语言程序设计C语言是C51程序设计的主要语言之一，就像C51一样，C语言也是英特尔公司开发的一门语言。
C51编程语言C51支持汇编语言和C语言两种程序设计语言。
相关工具COSMIC、KEIL C、IAR编译器、STC-ISP工具等工具是C51程序设计中常用的工具。
第二版教学设计教学目标1.掌握单片机的基本原理及应用；2.熟练掌握C51程序设计；3.增强学生解决实际问题的能力。
教学内容1.单片机概述；2.单片机原理及应用；3.C51程序设计；4.单片机应用实例。
教学内容覆盖面广泛，有利于提高学生的综合能力和实战能力。
教学方法1.讲授与实践相结合；2.以科技创新为主线；3.强调理论和实际应用结合。
教学手段1.讲课;2.实验;3.课后习题;4.个性化课程设计。
通过多种教学手段激发学生兴趣，提高学习效果。
结论单片机技术的应用越来越广泛，掌握单片机的原理及应用和C51程序设计是很有必要的。
单片机原理及应用系统设计
单片机原理及应用系统设计单片机是一种集成电路芯片，其中包含了微处理器、存储器、输入输出接口等功能模块。
它具有体积小、功耗低、性能高、可编程性强等特点，被广泛应用于各种电子设备和嵌入式系统中。
单片机原理和应用系统设计主要包括以下几个方面：1. 单片机的基本原理：单片机通常由CPU、存储器和外设接口等组成。
CPU负责执行指令，存储器用于储存指令和数据，外设接口用于与外部设备的连接。
2. 单片机的编程：单片机可以通过编写程序来实现各种功能。
常用的编程语言有汇编语言和高级语言（如C语言）。
编程时，需要先了解单片机的指令集和寄存器等硬件特性，然后使用适当的编译器将程序转换成机器码，最后通过下载工具将程序下载到单片机中执行。
3. 单片机应用系统的设计方法：在设计单片机应用系统时，首先需要明确系统的功能需求和硬件资源限制。
然后，依据需求选择适当的单片机型号，并设计硬件电路连接与外设接口。
接着，进行软件设计，编写相应的程序。
最后，通过仿真和测试验证系统的功能和性能。
4. 单片机应用系统案例：单片机在各个领域都有广泛的应用。
以家电控制为例，可以通过单片机设计实现智能家居系统。
通过单片机控制开关、传感器、驱动器等，实现家电设备的自动控制和远程控制，提高生活的便利性和舒适度。
5. 单片机的优点和挑战：单片机具有体积小、功耗低、成本低、可编程性强等优点，使得它在嵌入式系统中得到广泛应用。
但单片机的资源有限，编程和调试难度较大，对程序的效率和硬件资源的合理利用要求较高。
综上所述，单片机原理及应用系统设计涉及到单片机的原理、编程、应用系统设计方法、案例等方面内容。
掌握这些知识，可以帮助我们更好地理解和应用单片机技术，实现各种电子设备和嵌入式系统的设计与开发。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
集成电路芯片，与通用微机相比，它自身没有开 发功能，必须借助开发机（一种特殊的计算机系 统）来完成如下任务：
☞排除应用系统的硬件故障和软件错误；
☞程序固化到内部或外部程序存储器芯片中。
《单片微机原理及应用》教学课件
通讯电缆 仿真器
仿 真 头
目标系统
《单片微机原理及应用》教学课件
SJMP SUNSZ
SJMP FANSZ
《单片机应用系统设计》教学课件
THE END !
《单片机应用系统设计》教学课件
仿真器
《单片微机原理及应用》教学课件
《单片微机原理及应用》教学课件
《单片微机原理及应用》教学课件
编程器
《单片微机原理及应用》教学课件
单片机应用系统设计与开发
系统设计应当考虑的主要技术性能 速度 精度 功耗 可靠性 驱动能力 基本设计原则应当考虑： 功能需求，应用需求，开发条件，市场 情况，可靠性需求，成本需求，尽量以 软代硬……
《单片机应用系统设计》教学课件
步进电机结构：
A
C’ 定子
B’
转子
B
A’B’C’三点共
定地子磁极端面开槽
转子园柱面也开槽
C
B’
A
A’
C’ 定子
《单片机应用系统设计》教学课件
转子
步进电机工作原理
四相双4拍：
AB BC CD DA AB BC CD DA …(P1….0) A
B (P1.1)
C (P1.2)
LCAL
MOV P1,#06H
LCALL DELAY
LCALL DELAY
MOV P1,#0CH
MOV P1,#0CH
LCALL DELAY
LCALL DELAY
MOV P1,#09H
MOV P1,#09H
LCALL DELAY
LCALL DELAY
《单片机应用系统设计》教学课件
基本设计原则 ①从系统功能需求出发设计功能模块
显示，键盘，数据采集，检测，通信，控制， 驱动，供电方式…… ②从系统应用需求定位元器件资源分配 定时/计数器，中断，串口，I/O引脚，A/D， D/A，信号调理，晶振频率…… ③从开发条件与市场情况出发选择元器件 仿真机，编程器，元器件，熟悉程度，编程 语言…… ④从系统可靠性需求确定系统设计工艺 去耦，光隔，屏蔽，印制板，低功耗，散热， 传输距离/速度，节电方式，掉电保护，软件 措施……
P1.3 (P1.3) P1.2
D P1.1
P1.0
03 06 0C 09 03 06……
《单片机应用系统设计》教学课件
步进电机工作原理
硬件实验16
四相双4拍：AB BC CD DA AB……
(P1.0) A
P1.3 P1.2 P1.1 P1.0
03H
06H
B
(P1.3)
(P1.1)
D
0CH
单片机控制步进电机 单片机的P1口直接按时序（相位）输出控制 信号到功率电路，再驱动步进电机。
《单片机应用系统设计》教学课件
步进电机工作原理
各相绕组顺序轮流通电，令转子与定子带槽的 小磁机极依次对齐，从而受控旋转。
三相单3拍：A B C A B C…… 三相双3拍：AB BC CA AB BC…… 三相单、双6拍：AABBBCCCAA…… 四相单4拍：A B C D A B…… 四相双4拍：AB BC CD DA AB……
09H
C (P1.2)
《单片机应用系统设计》教学课件
主程序流程图：
《单片机应用系统设计》教学课件
顺时针转动模块：依次对P1口送03H，06H， 0CH,09H
反时针转动模块：依次对P1口送09H，0CH， 06H,03H
S转U动NS的Z快: M慢O决V定P于1,延#0时3H模块DFEALNASYZ延: 时M长O短V 。P1,#03H
单片机应用系统设计
本讲重点： 正确认识系统设计的基本原则,掌握简单任 务分析的一般流程，尝试自己制定方案； 对所举应用实例能消化理解，对部分模块能 独立编程实现.
《单片机应用系统设计》教学课件
单片机应用系统开发简介
单片机应用系统的开发
☞正确无误的硬件设计和良好的软件功能设计是
一个实用的单片机应用系统的设计目标。完成这 一目标的过程称为单片机应用系统的开发。
《单片机应用系统设计》教学课件
基本设计原则（续） ⑤从系统成本需求选择合理电路方案
元器件，外壳，面板，键盘，显示，单/双面 PCB，驱动…… ⑥功能满足系统要求的前提下尽量以软代硬 逻辑功能，滤波功能，译码功能，动态显示， 模拟I2C、SPI总线，软ADC，加密……
《单片机应用系统设计》教学课件
单片机应用系统设计与开发实例1：