单片机原理及其接口技术第10章 单片机系统开发PPT课件
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单片机接口技术 第十章全套PPT
12 R1OUT R1IN 13
8 3 7 2
9 R2OUT R2IN 8
6
1
MAX232
10.1.3.2 软件设计
通信约定：双方均采用8位数据位，一个停止位，波特率为110， 无奇偶校验方式。PC机发送数据采用查询方式，每发送完一个 元素后便等待8051将接收到的数据回传。若发送的数据和接收 到的数据相等，则串行通信正确，否则，通信有错误。8051采 取中断方式接收数据，使用方式1。
单片机接口技术(C51版)
第十章 通信编程
内容概述
主要介绍MCS-51单片机与PC机之间的双机通 信、MCS-51单片机的多机通信系统的硬件设计及 软件设计。
教学目标
1.了解MAX232的作用及引脚功能。 2.了解PC机串行口的引脚功能，设计单片机与PC机之间
双机通信的电路设计，并能编写单片机与PC机通信时 单片机与PC机的源程序。
主要介绍MCS-51单片机与PC机之间的双机通信、MCS-51单片机的多机通信系统的硬件设计及软件设计。
若SM2为1，则仅当接收到的第9位数据RB8为1时，数据才装入SBUF，置位RI，请求CPU对数据进行处理；
02H 从机软件设计-------初始化程序 请求从机向主机发送数据命令
ES=1;
//允许串口中断
教学体会
右表是PC机9脚串口的引脚定义。
图10-1-3 PC机串口DB-9引脚
10.1.3 单片机与PC机通信应用实例
10.1.3.1电路原理图
8051
1 C1+
Vs+ 2
5
3 C1-
Vs- 6
9
4 C2+
VCC 16
4
11
单片机原理与接口技术完整版课件全套ppt教学教程
1.1.5 MCS-51系列单片机
任务1.1 认识单片机—单片机的概述
1.1.5 MCS-51系列单片机
MCS-51系列单片机是由八大部分组成的
(1)一个8位中央处理器CPU(又称为微处理器)。 (2)128 B的片内数据存储器RAM。 (3)2 KB的片内程序存储器EPROM或ROM。 (4)18个特殊功能寄存器SFR。 (5)2个8位并行输入/输出I/O接口。 (6)1个串行I/O接日，实现串行通信。 (7) 2个16位定时器/计数器T0、T1（52子系列有3个)。 (8)具有5个(52子系列为6个或7个)中断源,2个可编程优先级的中断系统。
1. PO端口 (1) 端口结构 (2)通用I/O接日功能 (3)地址/数据分时复用功能 (4)端口操作
任务1. 3 设计LED的驱动电路
1.3.1 单片机的并行端口
重点:端口功能、端口地址、端口结构、负载能力。 2. P1端口
任务1. 3 设计LED的驱动电路
1.3.1 单片机的并行端口
重点:端口功能、端口地址、端口结构、负载能力。 3. P2端口
任务1.1 认识单片机—单片机的概述
1.1.5 MCS-51系列单片机
MCS-51系列单片机是由八大部分组成的
任务1.2 设计单片机的最小系统
1.2.1 引脚功能
要使用单片机芯片，就要先了解其引脚特性，包括外部特性和 内部特性。MCS-51单片机40引脚配置如图1-5所示，单片机引脚 功能见表1-3（见教材第6页）。
计与仿真平台
任务1.2 设计单片机的最小系统
1.2.6 利用Proteus设计一个简单的仿真项目
首先，观看一个Proteus仿真项目的演示;
其次，学习Proteus软件的使用方法;
任务1.1 认识单片机—单片机的概述
1.1.5 MCS-51系列单片机
MCS-51系列单片机是由八大部分组成的
(1)一个8位中央处理器CPU(又称为微处理器)。 (2)128 B的片内数据存储器RAM。 (3)2 KB的片内程序存储器EPROM或ROM。 (4)18个特殊功能寄存器SFR。 (5)2个8位并行输入/输出I/O接口。 (6)1个串行I/O接日，实现串行通信。 (7) 2个16位定时器/计数器T0、T1（52子系列有3个)。 (8)具有5个(52子系列为6个或7个)中断源,2个可编程优先级的中断系统。
1. PO端口 (1) 端口结构 (2)通用I/O接日功能 (3)地址/数据分时复用功能 (4)端口操作
任务1. 3 设计LED的驱动电路
1.3.1 单片机的并行端口
重点:端口功能、端口地址、端口结构、负载能力。 2. P1端口
任务1. 3 设计LED的驱动电路
1.3.1 单片机的并行端口
重点:端口功能、端口地址、端口结构、负载能力。 3. P2端口
任务1.1 认识单片机—单片机的概述
1.1.5 MCS-51系列单片机
MCS-51系列单片机是由八大部分组成的
任务1.2 设计单片机的最小系统
1.2.1 引脚功能
要使用单片机芯片，就要先了解其引脚特性，包括外部特性和 内部特性。MCS-51单片机40引脚配置如图1-5所示，单片机引脚 功能见表1-3（见教材第6页）。
计与仿真平台
任务1.2 设计单片机的最小系统
1.2.6 利用Proteus设计一个简单的仿真项目
首先，观看一个Proteus仿真项目的演示;
其次，学习Proteus软件的使用方法;
单片机原理与c51编程课件10第十章 模拟通道技术
11 A
10 B
9C
CD4051引脚图
7
一、数据采集系统的组成
（2）多路转换开关的扩展
当采样的通道比较多，可以将两个或两个以上的多路开关并联 起来，组成8×2或16×2的多路开关。下面以CD4051为例说明 多路开关的扩展方法。两个8路开关扩展成16路的多路开关的 方法。
{IN
模拟输入 （1 ~ 8） IN
保持模拟信号基本不变。
注：保持电容一般外接，其取值与采样频率和精度有关。 减小CH可提高采样频率，但会降低精度。
11
一、数据采集系统的组成
常用采样/保持器：随着大规模集成电路的发展，已生产 出各种各样的采样/保持器。如用于一般目的有AD582、 AD583 、 LF198/398 等 ； 用 于 高 速 的 有 THS-0025 、 THS-0060、THC-0030、THC-1500等；用于高分辨率 的有SHA1144、ADC1130等。
的频谱 f (t)的最高频率 F( j的) 两倍，即
max
s 2max
采样定理奠定了选择采样频率的理论基础，但对于 连续对象的离散控制，不易确定连续信号的最高频率。 因此，采样定理给出了选择频率的准则，在实际应用中 还要根据系统的实际情况综合考虑.。
10
一、数据采集系统的组成
（2）采样保持 采样保持电路：对变化的模拟信号快速采样，并在转换过程中
T型电阻网络
28
三、数/模转换
T型电阻网络D/A转换原理框图
VRE
IL3
IL2
IL1
IL0
D
C
B
T型电阻网络
F
R
I3 2R I2 2R I1 2R I0 2R
单片机的接口技术ppt课件
表9-1 段码与字节中各位的对应关系
代码位 D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
显示段 dp
g
f
e
d
c
b
a
按照上述格式，显示各种字符的8段LED数码管的段码如表102所示。
2019/8/29
5
显示各种字符的8段LED数码管的段码如表9-2所示
表9-2 8段LED段码
2019/8/29
ED数码管结构
2019/8/29
图9-1 8段LED数码管结构及外形4
8段LED数码管的字型码
为了使数码管显示不同的符号或数字，要把某些段发光二极管点亮，就 要为LED数码管提供段码（字型码）。
LED数码管共计8段。正好是一个字节。习惯上是以“a”段对应段码字 节的最低位。各段与字节中各位对应关系如表9-1所示。
2. 按键的识别
• 键的闭合与否，行线输出电压上就是呈现高电平或低电平。高电平，表示 键断开，低电平则表示键闭合，通过对行线电平的高低状态的检测，可确 认按键按下以及按键释放与否。
• 为了确保对一次按键动作只确认一次按键有效，必须消除抖动期t1和t3的 影响。通常t1和t3小于10ms。按键闭合时的电压抖动波形见图9-8。
8/29/2019
15
1. 键盘输入的特点
• 常见键盘：触摸式键盘、薄膜键盘和按键式键盘，最常用的是按键式键盘。 按键实质上就是一个开关。如图9-7（a）所示，按键开关的两端分别连接 在行线和列线上，通过键盘开关机械触点的断开、闭合，其行线电压输出 波形如图9-7（b）所示。
2019/8/29
图9-7 键盘开关及其行线波形 16
；有键按下，跳去抖动
代码位 D7
D6
D5
D4
D3
D2
D1
D0
显示段 dp
g
f
e
d
c
b
a
按照上述格式，显示各种字符的8段LED数码管的段码如表102所示。
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显示各种字符的8段LED数码管的段码如表9-2所示
表9-2 8段LED段码
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ED数码管结构
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图9-1 8段LED数码管结构及外形4
8段LED数码管的字型码
为了使数码管显示不同的符号或数字，要把某些段发光二极管点亮，就 要为LED数码管提供段码（字型码）。
LED数码管共计8段。正好是一个字节。习惯上是以“a”段对应段码字 节的最低位。各段与字节中各位对应关系如表9-1所示。
2. 按键的识别
• 键的闭合与否，行线输出电压上就是呈现高电平或低电平。高电平，表示 键断开，低电平则表示键闭合，通过对行线电平的高低状态的检测，可确 认按键按下以及按键释放与否。
• 为了确保对一次按键动作只确认一次按键有效，必须消除抖动期t1和t3的 影响。通常t1和t3小于10ms。按键闭合时的电压抖动波形见图9-8。
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1. 键盘输入的特点
• 常见键盘：触摸式键盘、薄膜键盘和按键式键盘，最常用的是按键式键盘。 按键实质上就是一个开关。如图9-7（a）所示，按键开关的两端分别连接 在行线和列线上，通过键盘开关机械触点的断开、闭合，其行线电压输出 波形如图9-7（b）所示。
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图9-7 键盘开关及其行线波形 16
；有键按下，跳去抖动
秦晓飞系列-单片机原理及应用-第10章 系统实用程序
10.1 主程序和子程序的概念
10.1.2 子程序及参数传递 2.用指针寄存器来传递参数
① 如果参数在片内RAM中，则可用 R0 或 R1 作指针； ② 如参数在片外RAM或程序存储器中，则可用 DPTR 作指针。
例10-2 将R0和R1指出的内部RAM中两个3字节无符号整数相加，结果送到由R0指出 的内部RAM中。入口时，R0和R1分别指向加数和被加数的低位字节；出口时，R0指 向结果的高位字节。低字节在高地址，高字节在低地址。（此处书上错）
图10-6 水塔水位控制原理图
10.2 数据采集及简单控制程序
10.2.3 水位控制程序 2.水位控制电路 如图10-7所示 3.信号输入与输出
• 水位信号由P1.0和P1.1输入 • 由P1.2端输出，去控制电机。 • 由P1.3输出报警信号，驱动 一只发光二极管进行光报警。
C (P1.1) 0
主程序调用子程序与主程序被中断去执行中断服务子程序的过程是不同的：
① 调用子程序是当主程序运行到 “LCALL”等指令时，先自动压入断点，再 进入子程序；当执行子程序到最后一条指令RET时，自动弹出断点送PC，返回 主程序； ② 程序中断是随机的。当主程序运行时，遇到中断申请，则CPU执行完当前 指令后，首先自动压入断点，然后转去执行中断服务子程序。当中断服务程 序执行到最后一条指令RETI时，同样弹出断点送PC，返回主程序。
10.2 数据采集及简单控制程序
10.2.3 水位控制程序 1.水位控制原理
• 图 10-6 中虚线表示允许水位变化的上、下限。水塔安装固定的 3 根金属棒。其 中，A棒处于下限水位， A棒接 +5V电源， C棒处于上限水位，B棒在上、下限水 位之间。B棒、C棒各通过一个电阻与地相连。 • 单片机控制电机转动,电机带动水泵供水供水时,水位上升,当达到上限时,由于 水导电，B 、C 棒连通+5V。 b 和c两端均为” 1”.这时，应停止电机工作，不再 供水。 • 当水位降到下限时，B 、C棒都不能与Ａ棒导通，b 和c两端均为”0”。启动电 机供水. • 当水位处于上下限之间，Ｂ棒与A棒导通.Ｃ棒不能与Ａ棒导通，b端为”1”， c端为“0”状态。应继续维持原有的工作状态。
《单片机的接口技术》课件
详细描述
单片机是一种微型计算机系统，它被集成在一个芯片上，包含了计算机的基本 组成部分，如中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ ROM）、输入输出接口（I/O）等。
单片机的历史与发展
总结词
单片机的发展经历了从4位、8位到32位的过程，性能不断提高，应用领域不断扩大。
详细描述
通过串行通信接口，单片机之间可以相互交换数据，实现设备间 的信息交互。
与计算机进行通信
单片机可以通过串行通信接口与计算机连接，实现数据的上传和下 载，如进行程序调试、数据采集等。
实现远程控制
通过将单片机的串行通信接口与调制解调器连接，可以实现远程控 制功能，如远程监控、遥控等。
04
CATALOGUE
THANKS
感谢观看
05
CATALOGUE
单片机与外部设备的接口
单片机与存储器的接口
数据存储接口
用于将数据存储在外部存储器中，如 RAM、ROM或Flash存储器。通过 数据总线、地址总线和控制总线实现 数据传输。
程序存储接口
用于将程序代码从外部存储器加载到 单片机中。通常使用ROM、EPROM 或Flash存储器作为程序存储器。
的时钟线，但数据传输速率相对较低。
单片机并行通信接口的应用
总结词：应用场景
详细描述：单片机并行通信接口广泛应用于各种领域，如工 业控制、智能仪表、数据采集等。它可以实现高速数据传输 ，提高系统的性能和响应速度。
单片机并行通信接口的应用
总结词：应用实例
详细描述：例如，在智能仪表中，单片机通过并行通 信接口与传感器和执行器进行数据交换，实现实时监 测和控制；在数据采集系统中，单片机通过并行通信 接口与多个传感器进行数据传输，实现快速的数据采 集和存储。
单片机是一种微型计算机系统，它被集成在一个芯片上，包含了计算机的基本 组成部分，如中央处理器（CPU）、随机存取存储器（RAM）、只读存储器（ ROM）、输入输出接口（I/O）等。
单片机的历史与发展
总结词
单片机的发展经历了从4位、8位到32位的过程，性能不断提高，应用领域不断扩大。
详细描述
通过串行通信接口，单片机之间可以相互交换数据，实现设备间 的信息交互。
与计算机进行通信
单片机可以通过串行通信接口与计算机连接，实现数据的上传和下 载，如进行程序调试、数据采集等。
实现远程控制
通过将单片机的串行通信接口与调制解调器连接，可以实现远程控 制功能，如远程监控、遥控等。
04
CATALOGUE
THANKS
感谢观看
05
CATALOGUE
单片机与外部设备的接口
单片机与存储器的接口
数据存储接口
用于将数据存储在外部存储器中，如 RAM、ROM或Flash存储器。通过 数据总线、地址总线和控制总线实现 数据传输。
程序存储接口
用于将程序代码从外部存储器加载到 单片机中。通常使用ROM、EPROM 或Flash存储器作为程序存储器。
的时钟线，但数据传输速率相对较低。
单片机并行通信接口的应用
总结词：应用场景
详细描述：单片机并行通信接口广泛应用于各种领域，如工 业控制、智能仪表、数据采集等。它可以实现高速数据传输 ，提高系统的性能和响应速度。
单片机并行通信接口的应用
总结词：应用实例
详细描述：例如，在智能仪表中，单片机通过并行通 信接口与传感器和执行器进行数据交换，实现实时监 测和控制；在数据采集系统中，单片机通过并行通信 接口与多个传感器进行数据传输，实现快速的数据采 集和存储。
《微机原理及单片机应用技术》课件第10章 定时器原理及应用
10.2 基本定时器
基本定时器TIM6和TIM7只具备最基本的定时功能，就是累加的时钟脉数超过预定值 时，能触发中断或触发DMA请求。由于在芯片内部与DAC外设相连，可通过触发输出 驱动DAC，也可以作为其他通用定时器的时钟基准。基本定时器框图见图
这两个基本定时器使用的时 钟 源 都 是 TIMxCLK ， 时 钟 源 经 过PSC预分频器输入至脉冲计数 器TIMx_CNT，基本定时器只能 工作在向上计数模式，在重载寄 存器TIMx_ARR中保存的是定时 器的溢出值。
第10章 定时器原理及应用
本章主要内容
10.1 定时器概述 10.2 基本定时器 10.3 通用定时器 10.4 高级定时器 10.5 STM32F10x定时器相关库函数 10.6 STM32F103定时器开发实例
10.1 定时器的概述
本章讲述微控制器另一个基本的片上外设--定时器。定时器是微控制器必备的片上外 设。微控制器中的定时器实际上是一个计数器，可以对内部脉冲/外部输入进行计数， 不仅具有基本的计数/延时功能，还具有输入捕获、输出比较和PWM输出等高级功能。 定时器的资源十分丰富，包括高级控制定时器、通用定时器和基本定时器。
在低容量和中容量的STM32F103XX系列产品中，以及互连型产品STM32F105XX系 列和STM32F107XX系列中，只有一个高级控制定时器TIM1。而在高容量和超大容量的 STM32F103XX系列产品中，有两个高级控制定时器TIM1和TIM8。 在所有的STM32F10XXX系列产品中，都有通用定时器TIM2~TIM5
10.3.2 时基单元
STM32的通用定时器的时基单元包含计数器（TIMx_CNT）、预分频器（TIMx_PSC）、 和自动装置寄存器（TIMx_ARR）等，如图所示。计数器、自动装载寄存器和预分频 器可以由软件进行读/写操作，在计数器运行时仍可读/写。
单片机原理及接口技术课件全书课件完整版ppt全套教学教程
二进制算数和逻辑运算 例：用补码运算计算11-7=？
取低八位
二进制算数和逻辑运算
例：A=17H, B=09H, 计算A+B （重点关注对FLAG寄存器各位的影响）
00010111 ＋ 00001001
0010最高位是0 结果不为0
无溢出
1的个数为奇
CF=0
计算机中存储程序和数据的部件。 可分为： a) 内部存储器（内存）/ 主存储器（主存） b) 外部存储器（外存）/ 辅助存储器（辅存）
微型计算机的硬件组成
描述存储器存储二进制信息量多少。 存储二进制信息的基本单位：位（bit，b） 8个二进制位组成的通用基本单元：字节（Byte，B） 微型计算机中通常以字节为单位表示存储容量。
二进制算数和逻辑运算
问题与思考
1. 计算机硬件包含哪些组成部件？ 2. 微型计算机的CPU是如何执行指令的?什么是指令流水线? 3. 什么是内存,内存容量由什么决定,什么是存储单元和内存地址? 4. CPU是如何访问内存的?需要哪些信号线,各信号的作用是什么? 5. 什么是寄存器?寄存器的物理位置在哪里,作用是什么?CPU如何访问寄存器? 6. 几个关键的寄存器PC、SP、FLAG的作用是什么，它们在什么情况下会发生改变？ 7. 堆栈区的功能是什么，通常在什么情况下使用，它是如何访问的？
微型计算机的硬件结构
微型计算机的硬件组成
存储器是计算机中存储程序和数据的部件。计算机的存储器分为两大 部分，一部分为内部存储器或主存储器，简称内存或主存；另一部分 为外部存储器或辅助存储器，简称外存或辅存。
微型计算机的硬件组成
计算机的硬件组成如何？ 运算器的组成及功能？ 控制器的组成及功能？
Thanks
微型计算机的硬件组成
单片机原理及接口技术PPT课件
11
GATE：门控位。 GATE＝0 时，只要用软件使TCON 中的TR0或
TR1为1，就可以启动定时/计数器工作； GATA＝1 时，要用软件使TR0 或TR1 为1，同时
外部中断引脚INT0或INT1也为高电平时，才能启 动定时/计数器工作。 C/T ：定时/计数模式选择位。 C/T ＝0 为定时模式； C/T =1 为计数模式。 M1、M0：工作方式设置位。定时/计数器有4种工 作方式，由M1、M0进行设置。
TCON
IE
INT0 IT0 1
01
T0 INT1 IT1 1
01
T1
RX TX
EX0 1 EA 1 IE0
ET0 1 TF0
EX1 1 IE1
ET1 1 TF1
RI
TI
≥1
SCON
ES 1
IP
PX0 1 0
PT0 1 0
PX1 1 0
PT1 1 0
PS 1 0
硬件查询
自
高
然
级
1
优
先
级 中断入口
中断源
7
2.6 并口的结构及相关寄存器
1. P0 口（P0.0～P0.7，39～32 脚） （1）P0口作地址/数据复用总线使用（低8位），真双
向口 （2）P0口作通用I/O端口使用，准双向口 （3）P0口线上的“读—修改—写”功能 2. P1 口（P1.0～P1.7、1～8 脚）准双向口 3. P2 口（P2.0～P2.7，21～28 脚） （1）P2口作通用I/O端口使用，准双向口 （2）P2口作地址总线口使用（高8位） 4. P3 口（P3.0～P3.7、10～17 脚） （1）P3口作第一功能口（通用I/O端口）使用，准双
GATE：门控位。 GATE＝0 时，只要用软件使TCON 中的TR0或
TR1为1，就可以启动定时/计数器工作； GATA＝1 时，要用软件使TR0 或TR1 为1，同时
外部中断引脚INT0或INT1也为高电平时，才能启 动定时/计数器工作。 C/T ：定时/计数模式选择位。 C/T ＝0 为定时模式； C/T =1 为计数模式。 M1、M0：工作方式设置位。定时/计数器有4种工 作方式，由M1、M0进行设置。
TCON
IE
INT0 IT0 1
01
T0 INT1 IT1 1
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T1
RX TX
EX0 1 EA 1 IE0
ET0 1 TF0
EX1 1 IE1
ET1 1 TF1
RI
TI
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SCON
ES 1
IP
PX0 1 0
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PX1 1 0
PT1 1 0
PS 1 0
硬件查询
自
高
然
级
1
优
先
级 中断入口
中断源
7
2.6 并口的结构及相关寄存器
1. P0 口（P0.0～P0.7，39～32 脚） （1）P0口作地址/数据复用总线使用（低8位），真双
向口 （2）P0口作通用I/O端口使用，准双向口 （3）P0口线上的“读—修改—写”功能 2. P1 口（P1.0～P1.7、1～8 脚）准双向口 3. P2 口（P2.0～P2.7，21～28 脚） （1）P2口作通用I/O端口使用，准双向口 （2）P2口作地址总线口使用（高8位） 4. P3 口（P3.0～P3.7、10～17 脚） （1）P3口作第一功能口（通用I/O端口）使用，准双
单片机原理与接口技术PPT教程
B
H
E0 E7 E6 E5 E4 E3 E2 E1 E0 A H
D0 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 PSW
H
PS PT PX PT PX
B8
——
—
1100 BC BB BA B9 B8
IP
H ———
B0 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 P3
H
EA
ES ET EX ET EX
1、算术／逻辑部件ALU 2、累加器A 3、寄存器B 4、程序状态字寄存器PSW
D7 D6 D5 D4
D3
D2 D1 D0
Cy AC F0 RS1 RS0 OV … P PSW
图2-2 程 序 状 态 字 PSW
CY（PSW.7）：进位标志位。在进行加法（或减 法）运算时，若运算结果最高位有进位或借位，则CY 自动置“1”，否则CY置“0”，在进行布尔操作运算时， CY（简称C）作为布尔处理器。
1.2 单片机的应用
单片机体积微小、可靠性高、价格低廉，应用范 围广泛。按其应用领域划分，主要有五个方面：
1.2.1 家用电器 1.2.2 智能卡 1.2.3 智能仪器仪表 1.2.4 网络与通讯 1.2.5 工业测控
1.3 单片机芯片简介
1.3.1 4位单片机 1.3.2 8位单片机 1.3.3 16位单片机
64K 4×8 位 URAT 3×16 7
Motorola
8XC51GB 8K
256B
64K
6×8 位
2URA T
3×16 15
6801
2K/4K 128/256B
64K
3×8 位 1×5 位
UART
3×16 位
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主目录 上一页 下一页 结 束
8
单片机原理及其接口技术
等方面因素。 ③ 软硬件功能分配：确定哪些功能由硬件实现， 哪些功能由软件完成。在不影响系统技术指标的 前提下，提倡尽量用软件实现。
主目录 上一页 下一页 结 束
9Leabharlann 单片机原理及其接口技术10.1.2 硬件设计
根据总体方案画出硬件电路原理图，然后在 单片机开发仪或实验板上搭出电路，并且在调试 和运行软件中随时加以修改和补充，最后制作印 制电路板并装成样机。
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第10章 单片机系统开发
教学目标 10.1 单片机系统设计步骤 10.2 单片机应用系统开发工具 10.3 单片机开发系统应用实例 10.4 课程设计 本章小结 思考题与习题
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教学目标
1. 了解单片机应用系统设计的过程和要求； 知道单片机应用系统硬件设计的内容和要求；知 道单片机应用系统软件设计的步骤和要求；理解 软件设计与硬件设计的关系。
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要求的客观条件是否具备（环境、测试手段、仪 器设备、资金、人员等），然后结合实际情况， 确定能否立项的问题。
2. 拟制设计任务书 设计者首先应对系统的任务、控制对象、工
作环境作周密的调查研究，必要时还要勘察工业 现场，明确系统的各项指标。进而编写设计任务 书，整个系统的设计开发都要围绕着如何达到技 术指标来进行。
为使硬件设计合理，系统的电路设计应注意 以下几个方面：
①尽可能选择标准化、模块化的典型电路， 提高设计的成功率和结构的灵活性。
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②尽量选用功能强、集成度高的电路或芯片。 ③选择通用性强、市场货源充足的元器件。 ④系统扩展及各功能模块在设计满足应用系统 功能要求基础上，应适当留有余地。 ⑤尽量采用新技术。 ⑥充分考虑各部分的驱动能力。 ⑦系统的抗干扰设计。
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3. 建立数学模型 设计任务书拟定后，接下来应对被控对象的
物理过程和计算任务进行全面分析，并从中抽象 出数学表达式，即建立数学模型。数学模型的形 式是多种多样的，可以是一系列的数学表达式， 可以是数学推理和判断，也可以是运行状态的模 拟等。数学模型要能真实描述客观控制过程，要 精确而简单。
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② 自顶向下程序设计：从系统一级的主干 程序开始，集中精力解决全局问题，然后层层 细化逐步求精，最终完成一个复杂的程序。
③ 结构化程序设计：在编程过程中，对程 序结构进行适当限制，特别是限制转移指令的使 用，用于控制程序的复杂程序，使程序上下文与 执行流程保持一致。这是一种比较理想的程序设 计方法。
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2. 画程序流程图 不论采用哪种设计方法，程序总体结构确定后， 应结合数学模型确立各子任务的具体算法和步骤， 画出流程图,以方便程序编写。
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10.1.3 软件设计
在进行应用系统的总体设计时，软件设计和硬 件设计应统一考虑，相互结合。当系统硬件电路确 定后，软件的任务也就明确了。 系统中的应用软件是根据系统功能要求设计的。一 般地讲，软件的功能可分为两大类：一类是执行软 件，它能完成各种实质性的功能，如测量、计算、 显示、打印、输出控制等；另一类是监控软件，它 是专门用来协调各执行模块和操作者的关系，在系
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在拟定总体设计方案时，设计者必须合理选 择切合实际的程序设计方法。常用的程序设计方 法有三种：
① 模块化程序设计：把一个复杂的应用程 序按整体功能划分成若干相对独立的程序模块， 各模块可以单独设计、编程、调试，然后装配起 来联调，最终成为一个有实用价值的程序。
2. 了解单片机开发工具的主要作用；了解 单片机开发系统的分类；知道单片机开发系统的 功能；理解单片机应用系统软、硬件调试的方法。
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3. 理解单片机应用系统设计实例：数码管 数字时钟电路的设计、数字式音乐盒设计设计 步骤、设计方案、硬件设计、软件设计等知识。 举一反三，具备简单常用单片机系统的设计开 发能力。
单片机应用系统的功能不同，其硬件和软件
结构也不相同，但研制、开发的方法和步骤基本
一致。
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10.1.1 总体设计
1. 可行性调研 可行性调研的目的，是分析完成该项目的可
能性。进行这方面的工作，可参考国内外有关资 料，看是否有人进行过类似的工作。如果有，则 可分析他人是如何进行的，有什么优缺点，有何 值得借鉴的地方；如果没有，则需作进一步的研 究，此时的重点应放在能否实现目标这个环节， 首先从理论上进行分析，探讨实现的可能性，所
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统软件中充当组织调度角色。由于应用系统种类 繁多，程序编制者风格不一，因此应用软件因系 统而异。尽管如此，作为优秀的系统软件还是有 其共同点及规律的。
1. 程序的总体设计 程序总体设计是指从系统的高度考虑程序结
构、数据形式和程序功能的实现方法和手段。
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4. 总体方案设计
在上述基础上，对系统各部分构成进行总 体规划。主要考虑以下几个问题： ① 系统组成：根据系统功能，确定系统主要由 哪些功能模块构成：如键盘、显示、输入/输出 通道、通信等。 ② 单片机选型：根据系统的精度和速度要求合 理选择单片机机型。可以综合考虑单片机的实 用性、性价比、开发工具和研发人员的熟悉程
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10.1 单片机系统设计步骤
一个完备的单片机应用系统包括硬件和软件
两大部分，硬件是躯体，软件是灵魂。只有系统
的软、硬件紧密配合、协调一致才能发挥其高性
能作用。在单片机应用系统的开发过程中，涉及
多种开发技术和工具，需要反复修改调整软、硬
件，以便尽可能提高系统的工作效率。