单片机硬件系统设计原则
单片机控制系统的设计与调试方法

单片机控制系统的设计与调试方法一、前言单片机控制系统是现代电子技术中的一种重要的应用,它具有体积小、功耗低、成本低等优点,被广泛应用于各种领域。
本文将介绍单片机控制系统的设计与调试方法。
二、硬件设计1. 确定系统功能需求在进行单片机控制系统的硬件设计前,需要确定系统的功能需求。
这包括了系统所要实现的功能以及所需要使用的传感器和执行器等。
2. 选择适当的单片机芯片根据系统的功能需求和性能要求,选择适当的单片机芯片。
常见的单片机芯片有8051系列、PIC系列、AVR系列等。
3. 设计电路图根据所选单片机芯片和外围器件,设计电路图。
电路图应包括主控芯片、外设接口电路、时钟电路等。
4. PCB设计根据电路图进行PCB布局和布线设计。
在进行PCB设计时应注意防止信号干扰和功率噪声等问题。
5. 制作PCB板完成PCB设计后,可以通过打样或委托加工来制作PCB板。
6. 组装调试将所选单片机芯片及外围器件进行组装,并进行调试。
在调试时需要注意电路连接是否正确、电源电压是否稳定等问题。
三、软件设计1. 确定系统的软件功能需求在进行单片机控制系统的软件设计前,需要确定系统的软件功能需求。
这包括了系统所要实现的功能以及所需要使用的算法和数据结构等。
2. 编写程序框架根据所选单片机芯片和外围器件,编写程序框架。
程序框架应包括初始化函数、主循环函数等。
3. 编写具体功能模块根据系统的软件功能需求,编写具体功能模块。
例如,如果系统需要测量温度,则需要编写一个测量温度的函数。
4. 调试程序完成程序编写后,进行调试。
在调试时需要注意程序是否能够正确运行、是否存在死循环等问题。
四、系统调试1. 确定测试方法在进行单片机控制系统的调试前,需要确定测试方法。
测试方法应包括了测试步骤和测试工具等。
2. 进行硬件测试对单片机控制系统进行硬件测试。
硬件测试应包括了电路连接是否正确、电源电压是否稳定等问题。
3. 进行软件测试对单片机控制系统进行软件测试。
单片机课程设计任务及要求

单片机课程设计任务及要求第一篇:单片机课程设计任务及要求13Z机制《单片机课程设计》任务书及要求一、本课程设计的目的和意义通过课程设计使学生深入理解单片机的基本结构和工作原理。
掌握单片机系统常用接口的设计及扩展方法。
掌握汇编语言程序设计和程序调试的技巧。
学会单片机应用系统的设计与开发,培养学生分析问题和解决问题的能力。
为学生将来在机械设计制造及其自动化及其他领域应用单片机技术打下良好基础。
二、设计任务及要求1.硬件设计:根据所选题目要求,完成基于单片机的完整硬件接口电路设计。
2.程序设计:根据需要画出程序流程图,设计出全部汇编程序并给出程序设计说明和程序注释。
3.设计文件:设计报告字数约4000~5000字(不包括程序清单),内容及格式要求如下:(1)报告内容的一般安排λ目录(1页)λ前言(1页):说明所选题目的、当今应用说明、对课题的理解,及要解决的问题和课题的意义。
λ总体方案设计(3~4页):通过列举和分析若干可行技术方案、原理,从中选定可行最优设计方案,给出组成原理(框图)及技术路线。
λ硬件设计(4~8页):元器件选择与必要的介绍;单片机硬件系统及外围接口电路的设计,原理说明。
系统总电路图可占完整一页。
λ软件设计(6~10页):设计各功能子程序、中断服务程序,及主程序,程序中应有必要的注释。
对于复杂程序结构可先绘制程序流程图。
λ设计小结(1页):对设计中所存在的问题和不足进行分析和总结,提出建议、解决的方法和对这次设计实践的认识、收获和提高。
参考文献(1页)(2)设计报告书写要求以班级为单位购买徐师大标准的课程设计报告本,人手一册。
课程设计报告本应双面书写,每页的文字部分不得少于16行、每行不少于22字。
若整页为汇编语言程序,则该页不得少于20行。
设计说明书中插图总数不宜超过10个,插图可包括元器件图、单片机系统硬件电路图、程序流程图等,插图大小及所占篇幅根据线条密度定,线条不能太稀疏。
插图上下之外部不得留有超过一行文字高度的空白行。
MCS-51单片机应用系统设计

6 通信电路的设计 单片机应用系统一般需要其具有数据通信的能力,通常采用RS-
232C、RS-485、I2C、CAN、工业以太网、红外收发等通信标准。
7 印刷电路板的设计与制作 电路原理图和印制电路板常采用专业设计软件进行设计, 如
Protel、Proteus、OrCAD等。设计印制电路板需要有很多的技巧和经 验。设计好印制电路板图后,应送到专业厂家制作生产,在生产出来 的印制电路板上安装好元件,则完成硬件设计和制作。
3. 程序设计 1 建立数学模型:描述出各输入变量和各输出变量之间 的数 学关系。
2 绘制程序流程图:以简明直观的方式对任务进行描述。 3 程序的编制:选择语言、数据结构、控制算法、存储 空间 分配,系统硬件资源的合理分配与使用,子程序的入/出口 参 数的设置与传递。
4. 软件装配 各程序模块编辑之后,需进行汇编或编译、调试,当满足设
单 片 机 应 用 系 统 设 计 的 一 般 过 程
7.1 MCS-51单片机应用系统设计过程
1. 总体设计 2. 硬件设计 3. 软件设计 4. 可靠性设计 5. 单片机应用系统的调试、测试
7.1.1 总体设计
1.明确设计任务 单片机应用系统的设计是从确定目标任务开始的。 认真进行目标分析,根据应用场合、工作环境、具体用途,
2. 程序设计技术
软件结构实现结构化,各功能程序实行模块化、子程序化。 一般有以下两种设计方法:
1 模块程序设计:优点是单个功能明确的程序模块的设 计和 调试比较方便,容易完成,一个模块可以为多个程序所共 享 。其缺点是各个模块的连接有时有一定难度。
2 自顶向下的程序设计:优点是比较符合于人们的日常 思维 ,设计、调试和连接同时按一个线索进行,程序错误可以 较早的发现。缺点是上一级的程序错误将对整个程序产生影响, 一处修改可能引起对整个程序的全面修改。
单片机课程设计方案模板

一、项目背景随着科技的不断发展,单片机技术在各个领域得到了广泛应用。
为了提高学生的实践能力和创新意识,本课程设计旨在让学生掌握单片机的基本原理、硬件设计和软件编程方法,培养学生的动手能力和团队合作精神。
二、设计目标1. 熟悉单片机的基本原理和组成;2. 掌握单片机的硬件设计方法;3. 掌握单片机的软件编程技巧;4. 培养学生的动手能力和创新意识;5. 培养学生的团队合作精神。
三、设计内容1. 单片机基础知识(1)单片机的概念、发展历程和分类;(2)单片机的内部结构及功能;(3)单片机的编程语言及编译器;(4)单片机的接口技术。
2. 单片机硬件设计(1)单片机系统设计原则;(2)单片机外围电路设计;(3)单片机电源电路设计;(4)单片机时钟电路设计;(5)单片机通信接口设计。
3. 单片机软件设计(1)单片机程序设计方法;(2)单片机程序结构及流程;(3)单片机中断系统设计;(4)单片机定时器/计数器设计;(5)单片机A/D和D/A转换设计。
4. 单片机综合应用(1)单片机在智能家居中的应用;(2)单片机在工业控制中的应用;(3)单片机在物联网中的应用;(4)单片机在汽车电子中的应用。
四、设计步骤1. 确定设计主题和目标;2. 进行市场调研和需求分析;3. 设计单片机系统方案;4. 选择合适的单片机型号;5. 设计硬件电路图;6. 编写程序代码;7. 调试和优化系统性能;8. 撰写设计报告。
五、评价标准1. 设计方案的合理性、创新性和实用性;2. 硬件电路图的规范性、正确性和美观性;3. 软件代码的规范性、正确性和可读性;4. 设计报告的完整性、条理性和逻辑性;5. 项目答辩的表现。
六、设计时间安排1. 前期准备(1周):确定设计主题、进行市场调研和需求分析;2. 设计方案(2周):设计单片机系统方案、选择单片机型号;3. 硬件设计(3周):设计硬件电路图、绘制原理图和PCB板;4. 软件设计(3周):编写程序代码、调试和优化系统性能;5. 项目答辩(1周):准备答辩材料、进行项目答辩。
《单片机应用系统设计》教学大纲及知识点

《单片机应用系统设计》课程教学大纲一、本课程的地位、作用和任务本课程是在学生学完电子技术类基础课程和微机应用类基础课程之后,为加强对学生技术应用能力的培养而开设的体现电子技术、计算机技术综合应用的综合性课程。
本课程的任务是使学生获得单片机应用系统设计的基本理论、基本知识与基本技能,掌握单片机应用系统各主要环节的设计、调试方法,并了解单片机在测量、控制等电子技术应用领域的应用。
初步具备应用单片机进行设备技术改造、产品开发的能力。
二、理论教学内容绪论单片机概述0.1 引言0.2 单片机的特点0.3 单片机的发展0.4 MCS-51单片机系列简介第一章MCS–51单片机的结构和原理1. 1 单片机的内部结构1. 2 MCS–51的外部引脚及功能1. 3 MCS–51的存储器配置1. 4 并行输入/输出接口电路1. 5 时钟电路与时序1. 6 MCS –51最小系统设计第二章MCS-51的指令系统2.1 MCS-51指令系统概述2.2 数据传送类指令2.3 算术运算类指令2.4逻辑运算及移位类指令2.5 控制转移类指令2.6 布尔变量操作类指令第三章汇编语言程序设计3.1 汇编语言源程序的格式3.2 伪指令3.3 汇编语言程序举例第四章MCS—51的中断与定时4.1 MCS—51单片机的中断系统4.2 MCS–51的定时/计数器第五章存储器扩展技术5.1 概述5.2 程序存储器的扩展5.3 数据存储器的扩展5.4 PROME2及其扩展第六章I/O扩展技术6.1 I/O接口概述6.2 MCS-51并行I/O口的直接使用6.3 简单I/O扩展6.4 8255并行I/O口6.5 8155简介第七章键盘/显示器扩展技术7.1 单片机应用系统中的人机通道7.2 键盘及其接口7. 3 显示器及接口7.4 专用的8279键盘/显示器接口第八章模拟量输入/输出通道8.1 模拟量输入通道8.2 模拟量输出通道第九章MCS-51的串行通信9.1 串行通信基础9.2 串行接口的构成与工作方式9.3 串行口的典型应用9.4 单片机的多机通信9.5 RS-232C串行总线第十章应用程序设计技术10.1 智能仪表的一般结构10.2 单片机应用系统设计举例第十一章高性能单片机PIC16F8XX介绍11.1 PIC16F87X的特点11.2 PIC16F87X的结构与配置11.3 PIC16F87X的功能部件11.4 PIC16F87X的应用举例三、实践教学的内容和要求实验一联机仿真操作练习实验目的:进一步掌握开发工具的应用实验内容:学习PC机与开发机联机仿真的操作方法实验二指令系统和编程练习实验目的:掌握8051单片机常用指令的使用和编程实验内容:用8051单片机的常见指令编写简单的多字节加减法程序。
三个条件下单片机工作的要求

三个条件下单片机工作的要求在当今高度数字化的社会,单片机(Microcontroller)已经成为了各种电子设备的核心。
它们可以被用于控制和管理各种系统,如家电、汽车、仪器仪表等。
然而,单片机的工作需要满足一定的条件,才能确保系统的正常运行。
本文将探讨三个条件下单片机工作的要求,并从简单到复杂逐步展开。
首先,单片机工作的第一个条件是稳定的电源。
电源是单片机正常运行的基础,任何不稳定的电源都可能导致系统崩溃或数据丢失。
因此,在设计单片机系统时,必须确保为单片机提供一个稳定的电源供应。
这可以通过使用电源滤波电路、稳压电路和可靠的电源装置来实现。
此外,还要注意电源的电压和电流需与单片机的工作要求相匹配,以免过高或过低的电压对单片机造成损害。
接下来,单片机工作的第二个条件是适当的时钟信号。
时钟信号是单片机内部操作的基准,它确定了单片机的工作速度和顺序。
单片机的时钟信号可以来自外部晶体振荡器或内部振荡电路。
无论是使用外部还是内部时钟,都需要对时钟信号进行正确的设置和校准,以确保单片机的定时和同步操作能够正常进行。
此外,还要注意时钟信号的频率和稳定性,以提供准确的计时和节奏,避免单片机工作出现错误。
最后,单片机工作的第三个条件是合适的环境温度和湿度。
单片机是固态电子器件,其性能和寿命受环境条件的影响。
因此,在安装和使用单片机时,应尽量避免高温、低温和潮湿等恶劣环境。
如果无法避免,可以采取一些措施来保护单片机,如使用散热器、风扇和密封性较好的外壳等。
同时,还需要确保单片机周围的环境温度和湿度处于合理的范围内,以防止电子元件受潮腐蚀或温度过高导致故障。
综上所述,单片机工作的三个条件是稳定的电源、适当的时钟信号和合适的环境温度和湿度。
只有在满足这些条件的前提下,单片机才能正常运行,并发挥其控制和管理系统的功能。
因此,在设计和使用单片机系统时,务必要注意和满足这些条件,以确保系统的可靠性和稳定性。
对于这个主题的理解和观点,我认为单片机工作的要求是非常重要的。
单片机应用系统设计的方法

4.选择检测元件 选择好被测参数的测量元件是影响控制系统精度的重要因素之
一。测量各种参数的传感器,如温度、流量、压力、液位、成分、 位移、重量、速度等,种类繁多,规格各异,因此要选择合适的检 测元器件。 5.选择执行机构
2.硬件设计的步骤
根据系统需要确定使用哪种结 构,确定系统中主要电路是最 小应用系统还是扩展系统。除 单片机外,系统中还需要哪些 扩展芯片、模拟电路等。
1
2
3
进行电路连接,绘制出完 整的电路连接图。
4
根据各输入输出数据的传送方 式确定是中断方式、查询方式 还是无条件方式等。
进行资源分配,各输入输 出信号应分别使用哪个并 行口、串行口、中断、定 时/计数器等。
执行机构是单片机控制系统的重要组成部件之一。执行机构的 选择一方面要与控制算法匹配,另一方面要根据被控对象的实际情 况决定。
6.软件和硬件的功能划分 软件和硬件功能的划分如同人的思想和躯干功能的划分一
样。在实际应用中,一旦一个系统功能确定,其软件和硬件的 功能就基本确定。但从另一方面说,具有相同功能的单片机应 用系统,其软硬件功能可以在很宽的范围内变化,一些硬件电 路的功能可以由软件来实现,反之亦然。软件替代硬件,可以 降低成本,但可能降低系统速度;硬件替代软件,会增加成本, 但也提高工作速度。
3.选择单片机 单片机种类繁多,选择合适的单片机是应用系统设计的关键。
一般可以从以下几个方面考虑: (1)所选的单片机型号必须有稳定、充足的货源,最好选择该
领域应用最广的单片机系列产品。 (2)根据系统的功能要求和各种单片机的性能,选择最容易实
单片机控制系统可靠性硬件设计方法探讨

作环 境 恶劣 , 自动控 制 系统 都 是全 天 连续 满 负荷 地 运 行 ,这 样 就要 求 控 制 系统 有 长 时 间 的稳 定 、 可靠运 行 ,所 以可靠 性是 对 单 片机 控 制系 统最 重
作 者 简 介 :李 靖 (9 6 16一
的器 件 不应 该 混用 ;各 类器 件 工作 时 的温 度 特 性
( )采用 电源 滤 波器 ,交 流 电源引 线上 的滤 2
波器 可 以抑制输 人端 的 瞬态干 扰 。 ( )对 于 电源变 压器 ,采 取适 当的屏蔽措施 。 3
21 优 选 高可 靠性 的单 片机 芯片和 元 器件 .
各种 集成 电路 芯 片 和元 器件 是 控制 系 统可 靠 性 设 计 中 的 重 要 环 节 ,也 是 构 成 控 制 系 统 的基
( )元 器件 布局 及 引线 走 向符 合信 号 传 输特 5
性 ,使 电流流 向与 信号 流 向要 一致 ,减 少布 线 问
) ,女 ,辽 宁锦 州人 ,副 教授 ,硕 士 。研 究方 向 : 自动化 控制 技术 。
利 用 土壤 侵蚀 模 数 计算 出扰 动后 各 单 元 、各 时 段 土壤 流失 总 量 和新 增 流失 量 .其 中背 景 流失
的 预测 方法 是有 效 的 。本文 对 我省 高 速公 路 建设
FU i Je
[ b ta t T eat l nrd c ste cue a dk y rgo so esi eoin i ih y c nt c o A sr c] h r c it u e h a s n e e in ft ol rs nhg wa o s u t n ie o h o r i poe t n d frc s h os l q a ty o oleo in i h o n t o rjc,a oe at te p si e u i fsi rs n tes o o c me “ aj io i ro s b n t o P ni La bn Hab r n Hih a ”poet uigtema e t a mo e i ol r s n q a ta v nls i nn rvne g w y rjc, s t ma cl d l nsi eoi u ni t ea a i i L a igPo ic. n h h i o ti y sn o T e r ce l dsu ss te frc s n to s tru h rc cl c nt c o rjc ,po iig h at l s i se h oeat g me d o g pat a o s u t n poet rvdn i a o c i h h i r i s rfrn e o ae n ol o sra o ih yc nt c o rjc i io ig eee c s r tr dsic nev t ni hg wa o s ut npoet nL a nn . f w a i n ri [ y o d ]Hih y W a r n ol o sra o , ol rs n S iE o inF rc sn Ke w r s g wa , t dS iC nev t n S iE o i , ol rs oe at g ea i o o i
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单片机硬件系统设
计原则
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单片机硬件系统设计原则
一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容:一是系统扩展,即单片机内部的功能单元,如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时,必须在片外进行扩展,选择适当的芯片,设计相应的电路。
二是系统的配置,即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、D/A转换器等,要设计合适的接口电路。
系统的扩展和配置应遵循以下原则:
1、尽可能选择典型电路,并符合单片机常规用法。
为硬件系统的标准
化、模块化打下良好的基础。
2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求,并留有适当余地,以便进行二次开发。
3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。
硬件结构与软件方案会产生相互影响,考虑原则是:软件能实现的功能尽可能由软件实殃,以简化硬件结构。
但必须注意,由软件实现的硬件功能,一般响应时间比硬件实现长,且占用CPU时间。
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4、系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。
如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时,系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。
5、可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分,它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。
6、单片机外围电路较多时,必须考虑其驱动能力。
驱动能力不足时,系统工作不可靠,可经过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。
7、尽量朝”单片”方向设计硬件系统。
系统器件越多,器件之间相互干扰也越强,功耗也增大,也不可避免地降低了系统的稳定性。
随着单片机片内集成的功能越来越强,真正的片上系统SoC已经能够实现,如ST公司新近推出的μPSD32××系列产品在一块芯片上集成了80C32核、大容量FLASH 存储器、SRAM、A/D、I/O、两个串口、看门狗、上电复位电路等等。
单片机系统硬件抗干扰常见方法实践
影响单片机系统可靠安全运行的主要因素主要来自系统内部和外部的各种电气干扰,并受系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺影响。
这些都构成单片机系统的干扰因素,常会导致单片机系统运行失常,轻则影响产品质量和产量,重则会导致事故,造成重大经济损失。
3
形成干扰的基本要素有三个:
(1)干扰源。
指产生干扰的元件、设备或信号,用数学语言描述如下:du/dt, di/dt大的地方就是干扰源。
如:雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。
(2)传播路径。
指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。
典型的干扰传播路径是经过导线的传导和空间的辐射。
(3)敏感器件。
指容易被干扰的对象。
如:A/D、D/A变换器,单片机,数字IC, 弱信号放大器等。
干扰的分类
1干扰的分类
干扰的分类有好多种,一般能够按照噪声产生的原因、传导方式、波形特性等等进行不同的分类。
按产生的原因分:
可分为放电噪声音、高频振荡噪声、浪涌噪声。
按传导方式分:可分为共模噪声和串模噪声。
按波形分:可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等等。
2 干扰的耦合方式
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干扰源产生的干扰信号是经过一定的耦合通道才对测控系统产生作用的。
因此,我有必要看看干扰源和被干扰对象之间的传递方式。
干扰的耦合方式,无非是经过导线、空间、公共线等等,细分下来,主要有以下几种: 1)直接耦合:
这是最直接的方式,也是系统中存在最普遍的一种方式。
比如干扰信号经过电源线侵入系统。
对于这种形式,最有效的方法就是加入去耦电路。
从而很好的抑制。
(2)公共阻抗耦合:
这也是常见的耦合方式,这种形式常常发生在两个电路电流有共同通路的情况。
为了防止这种耦合,一般在电路设计上就要考虑。
使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗。
(3)电容耦合:
又称电场耦合或静电耦合。
是由于分布电容的存在而产生的耦合。
(4)电磁感应耦合:
又称磁场耦合。
是由于分布电磁感应而产生的耦合。
(5)漏电耦合:
5。