单片机应用系统设计
单片机应用系统设计实例
初始化：
uchar code a[10]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f}; //段码组合,共阴极
uchar m=0; //计数循环变量
uint n=0; //计数值
3
2
1
void timer0(void) interrupt 1 { TH0=0x3C; TL0=0xB0; m++; if(m==19) {m=0; n++; P1_0=~P1_0; } }
05
中断初始化
06
延时功能
07
中断服务程序设计
3.2软件设计
中断服务程序设计
中断初始化
触发方式设置
中断允许控制
中断初始化
IT0=1;
EA=1;
EX0=1;
中断服务程序
函数名（）interrupt n [using m ]
{ }
Void int0(void) interrupt 0
/* 外部中断0的服务函数定义，使用第二组工作寄存器组*/
}
如何设计硬件和软件？
用1个LED发光二极管，设计一个循环闪烁的指示灯。
注意：在接下来的仿真中，省略时钟及复位电路。
1.2软件设计
01
初始化
02
51头文件、宏定义
03
主程序，即main（）程序
04
灯的亮灭控制
05
延时功能
06
延时子程序设计
void main(void) { while(1) { P1_0=0; delay(5000); P1_0=1; delay(5000); } }
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。
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。
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
单片机应用系统设计方法
单片机应用系统设计方法
单片机应用系统设 计过程一般包括需求 分析、可行性分析、 系统体系结构设计、 软/硬件设计、综合调 试等几个步骤。
1.2 可行性分析
可行性分析是从原理、技术、需求、资金、材料、环境、研发/生产条 件等方面分析论证产品开发研制的必要性及可行性，论证产品的经济效 益、社会效益和生态效益，决定产品的开发研制工作是否需要继续进行 下去
在单面板和双面板设计中，电源线和地线尽量粗些，以确保能通过大电流。
1.4 硬件设计
元器件选择原则
在硬件电路成本允许的情况下，尽可能选择集成度高、功能完备的芯片 对于需要大批量生产的产品，一定要选用通用性强、供货渠道充足的元器件 整个系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配 选择元器件时应遵从以下原则
选择可靠性高的专用器件。这是保护系统安全运行的有效手段。 对输入输出通道进行光电隔离，以防止干扰信号从I/O通道进入系统而导致系
统程序跑飞（死机）。 对于闲置的I/O口或输入引脚，不要悬空，可直接接地或接电源。
1.4 硬件设计
PCB设计原则
晶振必须尽可能靠近CPU晶振引脚，且晶振电路下方不能走线，最好在晶振电 路下方放置一个与地线相连的屏蔽层。
在双面印制板上，电源线和地线应安排在不同的面上，且平行走线，这样寄生 电容将起滤波作用。对于功耗较大的数字电路芯片，如CPU、驱动器等应采用 单点接地方式，即这类芯片电源、地线应单独走线，并直接接到印制板电源、 地线入口处。电源线和地线宽度尽可能大一些。模拟信号和数字信号不能共地， 即采用单点接地方式。
1.4 硬件设计
电源系统采用稳压、隔离、滤波、屏蔽和去耦措施。采用交流稳压器，以防止 电网欠压或过压；采用初次级双层屏蔽的隔离变压器，以提高系统抗共模干扰 的能力；采用低通滤波器，以除去电网中的高次谐波；滤波器要加屏蔽外壳， 以防止感应和辐射耦合；在电源的不同部分（如每个芯片的电源）配置去耦电 容，消除以各种途径进入电源中的高频干扰。
单片机应用系统设计 丘系
单片机应用系统设计丘系单片机应用系统设计是一门涉及电子技术、计算机科学和工程学等多个领域的综合性学科。
随着科技的不断发展，单片机应用系统设计在各个领域都有着广泛的应用，如家电控制、智能家居、工业自动化、医疗设备等。
本文将从丘系角度出发，探讨单片机应用系统设计的相关内容。
单片机应用系统设计需要考虑的一个重要方面是硬件设计。
硬件设计包括选择合适的单片机芯片、外围器件、电源管理电路等。
针对不同的应用场景，需要选择不同性能的单片机芯片，如51系列、STM32系列、PIC系列等。
外围器件的选择也至关重要，如传感器、执行器、通信模块等，它们与单片机之间的连接方式、通信协议等都需要仔细设计。
此外，电源管理电路的设计也是硬件设计中不可忽视的一部分，保证系统的稳定供电对系统的正常运行至关重要。
单片机应用系统设计中的软件设计也是至关重要的一环。
软件设计包括系统架构设计、算法设计、程序编写等多个方面。
系统架构设计是软件设计的基础，它确定系统的整体结构和模块划分，保证系统的可扩展性和可维护性。
算法设计是解决实际问题的关键，需要根据具体的应用场景选择合适的算法，并进行优化。
程序编写是软件设计的具体实现，需要根据系统需求编写代码，保证系统的功能完整和稳定。
单片机应用系统设计还需要考虑系统的测试和调试。
系统测试是验证系统功能和性能的重要手段，需要设计合适的测试用例，并进行全面的测试。
同时，系统调试也是确保系统正常运行的关键，需要找出系统中的问题并进行修复。
测试和调试是系统设计中不可或缺的环节，可以帮助发现问题并不断改进系统的性能和稳定性。
总的来说，单片机应用系统设计涉及多个方面，包括硬件设计、软件设计、测试和调试等。
只有综合考虑这些方面，才能设计出性能优越、稳定可靠的单片机应用系统。
希望通过本文的介绍，读者对单片机应用系统设计有更深入的了解，从而在实际应用中可以更加灵活、高效地运用单片机技朩。
单片机应用系统设计技术
单片机应用系统设计技术单片机应用系统设计技术是现代电子技术的重要组成部分，它在工业自动化、通信、消费电子等领域得到广泛应用。
本文将介绍单片机应用系统设计技术的基本原理和实际应用。
一、单片机应用系统设计技术的基本原理单片机是一种微型计算机，具有微处理器、存储器、输入输出端口等基本部件。
单片机应用系统设计技术是在单片机硬件平台上实现特定功能的软件系统设计技术。
它的基本原理是通过编写程序，利用单片机的计算、控制、通讯等功能，实现系统的自动化控制、数据采集、信息处理等功能。
单片机应用系统设计技术的核心是软件设计。
软件设计包括程序设计和系统设计两个方面。
程序设计是指编写程序实现特定功能，包括算法设计、数据结构设计、程序流程设计等。
系统设计是指根据系统需求，确定硬件平台和软件功能模块，进行系统模块之间的接口设计、数据传输协议设计等。
单片机应用系统设计技术在各个领域得到广泛应用，下面将以工业自动化和消费电子两个方面为例，介绍单片机应用系统设计技术的实际应用。
1.工业自动化在工业自动化领域，单片机应用系统设计技术被广泛应用于工业控制、仪表测量、机器人控制等方面。
例如，在自动化生产线上，通过编写程序控制机械手的运动，实现对产品的自动化生产；在仪表测量方面，通过编写程序读取传感器采集的数据，实现对工业生产过程的监测和控制。
2.消费电子在消费电子领域，单片机应用系统设计技术被广泛应用于家电控制、智能家居等方面。
例如，在智能家居中，通过编写程序控制家电的开关、温度调节等功能，实现对家居环境的智能化控制；在家电控制方面，通过编写程序实现对电视、音响等设备的遥控功能。
三、单片机应用系统设计技术的未来发展随着科技的不断进步和应用需求的不断增加，单片机应用系统设计技术的未来发展具有广阔的前景。
未来，单片机应用系统设计技术将更加注重软硬件的协同设计，实现更高效、更智能的系统控制和数据处理；同时，单片机应用系统设计技术也将更加注重系统的可靠性和安全性，保障系统运行的稳定性和安全性。
- 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)。
1.3 单片机的应用模式
⑴ 专用型应用模式 所需要的接口电路都集成在单片机中。应用系统
中只有单片机和一些无法集成到单片机内部的外围设 备及周边器件。 ⑵ 通用型应用模式
① 总线应用模式 ② 总线型的非总线应用模式 ③ 非总线应用模式 1.4 单片机应用系统开发过程
⑴ 硬件系统设计、调试
⑵ 系统应用程序设计
赛前辅导
⑴ 相关课程的复习（模电、数电、微机原理、 单片机原理与应用、CPLD设计与应用等）
⑵ 各种仪器仪表的使用，各种工具软件的熟 悉和使用。
⑶ 各单元电路设计、制作、调试（硬件、 软件）。
⑶ 可选往届题目模拟竞赛（包括设计、制 作、调试、测试和写报告），并进行交流。
1.绪论
1.1 电子设计竞赛中必不可少的应用模块
３、基本功能单元结构与操作原理
⑴、定时器/计数器的基本结构与操作方式
⑵、中断系统基本结构与操作方式
⑶、串行口基本结构与操作方式
４、单片机最小应用系统设计
⑴、单片机类型的选择 ⑵、应用系统的扩展和系统配置 ５、单片机的并行扩展技术
⑴、并行外围扩展方式 ⑵、并行I/O口外围扩展技术 ⑶、并行总线外围扩展技术 ６、单片机应用系统中串口和虚拟I2C总线的应用
⑴ CPU系统 ① CPU 按照面对测控对象、嵌入式应用和单芯片结构要
求专门设计，有突出控制功能指令系统的电路模块。 ② 时钟电路
③ 复位电路 满足上电复位、信号控制复位的最简化电路。
④ 总线控制逻辑
满足CPU对内部总线和外部总线的控制逻辑电路。
⑵ CPU外围单元 ① 程序存储器ROM
有多种类型和规格: MaskROM，EPROM，ROMless，OTPROM，
⑶ 应用程序的仿真调试
⑷ 系统脱机运行检查测试
2.单片机基本结构与工作原理
2.1 单片机的典型结构及特点
CPU外围 单元
总线控制 逻辑
程序存储 数据存储 输入输出 操作管理
器
器
口
寄存器
ROM RAM
I/O
SFR
外 围 扩 展 单
CPU
元
时钟、复 位
CPU系统
基本功能单元
CPU、CPU外围电路和基本功能电路形成了单片机 系列的基核。
单片机接口技术
主要参考书： ⑴、 单片机高级教程 ----应用与设计----何立民 编著 北京航空航天大学出版社
⑵、
单片微机原理及应用 丁元杰 主编 机械工业出版社
主要教学内容
１、 绪论 ⑴、单片机技术 ⑵、单片机的应用模式
２、 单片机基本结构与工作原理 ⑴、 单片机的典型结构及特点 ⑵、 80C51的I/O端口及应用特 性⑶、 80C51的存储器系统及操作方式
1.2 单片机技术简介
定义 80C51单片机系列源于Intel公司的MCS-51系 列，Philips、Siemens、Dallas、ATMEL、华邦、 LG等公司都以8051为基核推出了许多各具特色、具 有优异性能的单片机。 80C51基核的不变性： ① 指令系统不变 ② 总线不变（并行和串行总线） ③ 最大限度地保持了引脚不变
⑷ 外围扩展单元电路 A/D,D/A,PWM，监视定时器(看门狗电路)等
⑸ 典型单片机的结构特点 ① 哈佛(Harvard)结构体系 数据存储空间与程序存储空间相互独立的结构体系 ② 突出控制功能的指令系统 大量的单字节指令
丰富的位操作指令 满足CPU对外围电路的直接操作指令 丰富的转移指令
③ 片内RAM的通用寄存器形式 通用寄存器和操作管理寄存器以片内
RAM形式出现
④ 单片嵌入式应用的引脚功能 简单、方便的时钟与复位电路
完善的外围扩展总线 大量用于测控需要的I/O，并有相应的 端口操作指令 I/O端口的多功能复用
⑹ 某些单片机内部资源的增减
① 总线删减 如89C1051、89C2051，只有20引脚，无总
② 功线能删减 89C1051（1K程序存储器、1个定时器/计数器， ６４Ｂ ＲＡＭ）
③ 某些功能的增强
A/D，WDT等
2.2 80C51的I/O端口及应用特性 ⑴ I/O端口的结构
①、锁存器加引脚的典型结构
P0∽P3四个I/O端口 （32位）都可以作普通 I/O端口。
每位I/O均有锁存器、 输出驱动器和输入缓冲器 组成。
②、 I/O端口的复用结构
总线复用
评分标准： 基本要求： 设计总结报告50分：包括方案比较，设计与
论证，理论分析与计算，电路图及有关设计 文件，测试方法与仪器，测试数据及测试结 果分析。 实际制作完成情况50分。
发挥部分50分。
完成第一项 5
完成第二项 15
完成第三项 5
完成第四项 10
完成第四项 10 其他 5
FlashROM等，如1K,2K,4K,8K,20K,32K等 ② 数据存储器
RAM(容SR量A较M小) ,通常小于256字节 ③ 输入/输出端口 总线输入/输出端口
用户I/O端口
片内功能单元的输入/输出端口
④ 操作管理寄存器 用于单片机内各功能单元的运行控制和管理
⑶ 基本功能单元 ① 定时器/计数器 ② 中断系统 ③ 串行通信接口
（4）仪器类：简易电阻、电容和电感测试 仪（2D），简易数字频率计（3B），频率特 性测试仪（4C），数字式工频有效值多用表 （4B），波形发生器（5A），简易数字存储 示波器（5B），低频数字式相位测量仪 （6C），简易逻辑分析仪（6D）；
（5）数据采集与控制类：多路数据采集系 统（1B），水温控制系统（3C），数字化语 音存储与回放系统（4E），自动往返电动小 车（5C），数据采集与传输系统（5E），简 易智能电动车（6E），液体点滴速度监控装 置（6F）。
⑴、移位寄存器串行扩展 ⑵、I2C总线的串行扩展技术 ⑶、I2C应用系统设计举例
赛题分析
从前几届电子设计竞赛的试题来看，
可以归纳成5类：
（1）电源类：简易数控直流电源（1A）， 直流稳压电源（3A）；
（2）信号源类：实用信号源的设计和制作 （2B）；
（3）无线电类：实用低频功率放大器（2A）， 简易无线电遥控系统（2C），调幅广播收音机 （3D），测量放大器（4A），短波调频接收 机（4D），高效率音频功率放大器（5D）， 调频收音机（5F），电压控制ＬＣ振荡器 （6A），宽带放大器（6B） ；