第11章80C51应用系统设计方法
第10章单片机应用系统设计方法
第10章单片机应用系统设计方法单片机应用系统设计方法指的是在实际工程应用中，如何设计和实现一个具有一定功能的单片机应用系统的过程。
设计一个单片机应用系统需要考虑多个因素，包括系统功能、系统硬件、系统软件以及系统的可靠性和稳定性等。
首先，设计一个单片机应用系统需要明确系统的功能需求。
通过分析用户需求和系统的工作环境，确定系统需要完成的具体功能。
比如，设计一个温度控制系统，需要确定系统测量和控制温度的范围，控制系统的精度和稳定性等。
在确定了系统的功能需求之后，设计一个单片机应用系统还需要考虑硬件部分的设计。
硬件设计包括选择合适的单片机芯片、外围电路的设计和连接方式等。
在选择单片机芯片时，需要根据系统的功能需求和性能要求来选择合适的芯片。
在设计外围电路时，需要根据系统的功能需求和硬件资源来设计传感器、模块、接口电路等。
在硬件设计完成后，还需进行系统软件的编写。
系统的软件设计包括编写主控程序、驱动程序以及中断服务程序等。
主控程序负责实现系统的主要功能，驱动程序负责控制硬件资源，中断服务程序负责处理硬件的中断请求。
在编写软件程序时，需要充分考虑系统的实时性、效率和可靠性。
除了功能和性能的考虑，设计一个单片机应用系统还需要考虑系统的可靠性和稳定性。
在硬件设计中，需要考虑电源电压的稳定性、抗干扰能力、抗震动能力等因素。
在软件设计中，需要注意编写健壮性良好的程序，避免死循环、越界访问数组等问题。
最后，设计一个单片机应用系统还需要进行系统测试和调试。
通过对系统的各个功能进行测试，验证系统的正确性和稳定性。
在调试过程中，需要对系统的硬件和软件进行排查和修复，找出问题的根源并解决。
总之，设计一个单片机应用系统需要考虑多个方面，包括系统功能、硬件设计、软件设计以及系统的可靠性和稳定性等。
通过合理的设计和实现，可以开发出具有一定功能和性能的单片机应用系统。
微机原理及单片机应用技术 第10章 80C51单片机的C语言程序设计
8
-128 ~ 127
8
0 ~ 255
整型 长整型
signed int unsigned int signed long unsigned long
16
-32768 ~ 32767
16
0 ~ 65535
32
-21474883648 ~ 21474883647
32
0 ~ 4294967295
浮点型
float
sfr PSW = 0xD0； sbit OV = PSW^2；
sbit 位变量名 = 字节地址^位的位置（0~7） 例如：
sbit OV = 0xD0^2； sbit CY = 0xD0^7；
sbit 位变量名 = 位地址 例如： sbit OV = 0xD2；
sbit CY = 0xD7；
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}
2020/4/20
4
选取芯片
把文件加入到项目文件组中
编译程序
1. C51的HEX文件的生成
调试运行程序
项目选项窗口
编译信息窗口
10.2 C51的数据类型与运算
10.2.1 C51的数据类型
数据类型决定其取值范围、占用存储器的大小及可参与哪种运算。
数据类型
长度(位)
取值范围
字符型
signed char unsigned char
unsigned char i；
unsigned char j； while(x--)
{ for(j=0；j<123；j++){；}
} }
P1=0x01；
do
{ for (i=0；i<=7；i++)
MCS-51单片机应用系统设计
第7章MCS-51单片机应用系统设计主要内容：从总体设计、硬件设计、软件设计、可靠性设计、系统调试与测试等几个方面介绍了单片机应用系统设计的方法及基本过程，并给出了典型设计实例，同时还简单介绍了C51编程方法和Keil C51开发系统。
重点在于单片机应用系统开发的方法与实际应用，难点在于将单片机应用系统开发的方法应用于实际工程中，设计出最优的单片机应用系统。
7.1 概述由于单片机具有体积小、功耗低、功能强、可靠性高、实时性强、简单易学、使用方便灵巧、易于维护和操作、性能价格比高、易于推广应用、可实现网络通信等技术特点。
因此，单片机在自动化装置、智能仪表、家用电器，乃至数据采集、工业控制、计算机通信、汽车电子、机器人等领域得到了日益广泛的应用。
单片机应用系统设计应当考虑其主要技术性能（速度精度功耗可靠性驱动能力等），还应当考虑功能需求，应用需求，开发条件，市场情况，可靠性需求，成本需求，尽量以软件代替硬件等。
下图描述了单片机应用系统设计的一般过程。
7.2 MCS-51单片机应用系统设计7.2.1 总体设计1．明确设计任务认真进行目标分析，根据应用场合、工作环境、具体用途，考虑系统的可靠性、通用性、可维护性、先进性，以及成本等，提出合理的、详尽的功能技术指标。
2．器件选择（1）单片机选择主要从性能指标如字长、主频、寻址能力、指令系统、内部寄存器状况、存储器容量、有无A/D、D/A通道、功耗、价能比等方面进行选择。
对于一般的测控系统，选择8位机即能满足要求。
（2）外围器件的选择外围器件应符合系统的精度、速度和可靠性、功耗、抗干扰等方面的要求。
应考虑功耗、电压、温度、价格、封装形式等其他方面的指标，应尽可能选择标准化、模块化、功能强、集成度高的典型电路。
3．总体设计总体设计就是根据设计任务、指标要求和给定条件，设计出符合现场条件的软、硬件方案。
并进行方案优化。
应划分硬件、软件任务，画出系统结构框图。
要合理分配系统内部的硬件、软件资源。
单片机应用系统设计方法共48页PPT
离、看门狗电路等；
◆工艺设计，包括机架机箱、面板、配线、接插件等，
必须兼顾电磁兼容的要求以及安装、调试、维护等操作
是否方便的要求。
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2.硬件可靠性设计
单片机应用系统工作环境恶劣，个别系统甚至要求
在无人值守情况下工作，因此任何差错都可能造成非常
严重的后果。可见，单片机在应用时对系统的可靠性要
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(1)货源稳定、充足 所选单片机芯片在国内元器件市场上货源要稳定、
充足，并且有成熟的开发设备(主要指仿真器和编程器)。 对于MCS-51及其兼容芯片来说，在研制阶段可选择带 Flash ROM存储器的CPU芯片，如89S5X系列，借助 ISP编程器即可反复修改监控程序，便于调试。 (2)性价比高
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2.CPU的合理选型
目前世界上生产单片机的厂商有几十家，单片机芯
片的型号有上千种，其中应用较多的产品有Intel公司
的MCS-51及其兼容芯片(如ATMEL公司的89S5X系列、
Philips公司的51系列等)、MCS-51派生型芯片(如SST
公司的89E5XRD2系列、华邦Winbond的W78与
W77系列、 Philips公司的LPC76X与LPC900系列等)、
ATMEL公司的AVR系列、Microchip公司的PIC系列、
Motorola公司的M68HC系列、TI公司的TMS430系
列等MCU芯片以及以ARM为内核的32位MCU芯片。
一般来说，在选择单片机类型时应综合考虑以下几
个因素： 2021/7/20
适应性，但系统反应速度会下降，软件设计费用和所需
存储器容量也相应增加。
对于产品量大、价格敏感的小产品，原则上能用软
单片机应用系统设计方法共48页文档
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳பைடு நூலகம்， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
MCS-51单片机应用系统的设计.
15.1
MCS-51 单片机应用系统的设计的步骤
设计一个单片机测控系统，一般可分为四个步骤： （1）需求分析，方案论证和总体设计阶段 需求分析:被测控参数的形式（电量、非电量、模拟 量、数字量等）、被测控参数的范围、性能指标、 系统功能、工作环境、显示、报警、打印要求等。 方案论证:根据要求，设计出符合现场条件的软硬件 方案，又要使系统简单、经济、可靠，这是进行方 案论证与总体设计一贯坚持的原则。
抑制，甚至采用隔离措施，包括地线隔离、路间隔
离等等。
综上所述，非电量的转换、信号形式的变换、放大、 滤波、共模抑制及隔离等等，都是信号调理的主要功 能。 信号调理电路包括电桥、放大、滤波、隔离等电路。 根据不同的调理对象，采用不同的电路。电桥电路的 典型应用之一就是热阻测温。 信号放大电路通常由运放承担，运放的选择主要考 虑精度要求（失调及失调温漂），速度要求（带宽、 上升率），幅度要求（工作电压范围及增益）及共模 抑制要求。 滤波和限幅电路通常采用二极管、稳压管、电容等 器件。用二极管和稳压管的限幅方法会产生一定的非 线性且灵敏度下降，这可以通过后级增益调整和非线 性校正补偿。
8031无片内程序存储器，因此，其最小应用系统必须
在片外扩展EPROM，必须有复位及时钟电路。图15-1
为8031外扩程序存储器的最小应用系统。该系统仅 完成数字51的最小系统
15.4.3
以单片机为核心的数据采集系统
一、数据采集系统的组成 数据采集系统一般由信号调理电路、多路切换电路、 采样保持电路、A/D、CPU、RAM、EPROM组成。其 原理框图如图15-3所示。 1. 信号调理电路 是传感器与A/D之间的桥梁，是测控系统中重要组成 部分。主要功能： （1）目前标准化工业仪表通常采用0～10mA，4～20 mA信号，为了和A/D的输入形式相适应，经I/V转 换器变换成电压信号。
第10章80C51的C语言程序设计m精品PPT课件
一般指针
参数1
R7
R6、R7
R4~R7
R1、R2、R3
参数2
R5
R4、R5
R4~R7
R1、R2、R3
参数3
R3
R2、R3
R1、R2、R3
固定存储器位置参数传递
SMALL模式下，在内部RAM中完成 COMPACT模式下，在外部RAM中完成 LARGER模式下，在外部RAM中完成
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10.5.3 C51的库函数
一般形式:
返回值类型 {
函数体 }
函数名（形式参数列表）[编译模式][reentrant][interrupt n][using n]
书上错
可以被中断。若使用全局变量，则 应通过关中断等手段对其加以保护
编译模式为SMALL、COMPACT或LARGE reentrant用于定义可重入函数 interrupt n 用于定义中断函数,n为中断号,可以为0~31
若使用全局变量则应通过关中断等手段对其加以保护2015531241052c51函数的调用与参数传递参数传递可以采用寄存器固定存储器位置方式参数传递寄存器参数传递传递的参数char1字节指针int2字节指针longfloat一般指针参数1r7r6r7r4r7r1r2r3参数2r5r4r5r4r7r1r2r3参数3r3r2r3r1r2r3用pragmaregparmsnoregparms编译命令控制small模式下在内部ram中完成compact模式下在外部ram中完成larger模式下在外部ram中完成固定存储器位置参数传递2015531251053c51的库函数stdioh输入和输出mathh数学计算ctypeh字符转换和分类stringh字符串处理stdlibh类型转换及存储器分配intinsh本征函数含移位等函数reg51h51的特殊寄存器reg52h52的特殊寄存器常用的c51库函数参见附录b2201553126106c51编程实例106180c51内部资源的编程中断服务函数示例中断函数的定义形式void函数名voidinterrupt中断源外中断0定时器0外中断1定时器1串行口中断号201553127例101单片机应用系统中外中断0引脚接一个开关并行口线p10接一个发光二级管
第11章 微机应用系统设计与实现
第11章 微机应用系统设计与实现
3. 可靠性高
对任何微机应用系统来说，尽管各种各样的要求很多，但可 靠性是最突出和最重要的一个基本要求。因为，一个系统能否长 时期安全可靠地正常工作，对一个工厂来说将要影响到整个装置、 整个车间，乃至整个工厂的正常生产。一旦发生故障，就会造成 整个生产过程的全面混乱甚至瘫痪，从而引起严重后果，所以对 可靠性有很高的要求。特别是作为控制核心的微机，其可靠性要 求则更高。
第11章 微机应用系统设计与实现
2. 通用性好，便于扩展
通常一个微机应用系统在工作时都能同时控制几台设备。 但是，在大多数情况下，各个设备的控制要求往往是有差别的。 另外，所控制的设备也不是一成不变的，而是要经常不断地进 行更新。这样，就要求系统不仅能适应各种不同设备的要求， 而且也要考虑在设备更新时，整个系统不需要做大的改动就能 马上适应新的配置。系统的通用性，而且在必要时能灵活地进 行扩展。微机应用系统要达到这样的要求，就必须尽可能地采 用标准化设计。
第11章 微机应用系统设计与实现
2) 常用子程序库
一个微机应用系统的基本功能要受到硬件结构和系统拥有 的资源的限制。例如，一般不能用硬件进行数制变换和数据采 集等，而这样一些功能是应用系统要经常用到的。为此，我们 采用子程序的方式来满足系统用户程序的要求。所谓子程序， 就是将一些特定功能编成一个个专用程序段，放在子程序库中， 系统需要使用时，可以随时调用。子程序库中的子程序都编成 标准的形式，一般都要规定入口参数、入口地址、出口参数等。 只要按其规定，即可在主程序中随意调用。
《单片机原理与应用设计》80C51单片机中断系统及定时器计数
举例
80C51的中断控制
例7-2：设（IP）=06H，如果5个中
断同时产生，那么中断响应的次序
是怎样的？
解：IP=00000110B
对应PX1=1；定时/计数器0（T0）优先
级设定位
PT0=1；外部中断 优先级设定位
INT1
两个中断源为同级中断，在同级中断
中按照自然优先级顺序T0> ；
INT1
TR0
IE1
80C51的中断请求
定时器Timer
D2
IT1
D1
D0
IE0
IT0
外部中断Interrupt
• ITx—Interrupt Trigger，外部中断触发方式控制位：
• IEx—Interrupt External，外部中断请求标志位： 外部中断有两种触发方式，通过设置IT0、IT1实现。
（1）IE0，外部中断INT0中断请求标志位，IE0=1 （1）设置ITx=0时——电平触发方式，低电平有效。
时，表示INT0向CPU请求中断。
（2）IE1，外部中断INT1中断请求标志位，IE1=1
（2）设置ITx=1时——为边沿触发方式，下降沿有效。
时，表示INT1向CPU请求中断。
若P3.2、P3.3上有有效的中断信号，硬件置位
（2）INT1（P3.3），外部中断1请求信号输入引脚，低电平
或脉冲下降沿有效，可由IT1选择。当CPU检测到P3.3引脚上
出现有效的中断信号时，中断标志IE1置1，向CPU申请中断。
80C51的中断源
基本型80C51单片机的5个中断源
分为三类：外部中断、定时器/计数
器中断、串行口中断。
外部中断
第5章 80C51中断系统组成及应用
EA —— 总控制位
“—” —— 未定义位 ES —— 串口控制位 ET1—— T1中断控制位 EX1—— /INT1控制位 ET0—— T0中断控制位 EX0—— /INT0控制位 若为“1”，开关接通，允许 例如 SETB EA 若为“0”，开关断开，不允 许 例如 CLR IE.7
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单片机开发应用技术
子程序2 事件2
中断 中断
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单片机开发应用技术
第5章 80C51中断系统组成及应用
5.3 中断系统组成
中断处理过程 80C51单片机 的中断处理过 程可分为3个 阶段： 中断响应、 中断处理、 中断返回。
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MCS-51中断的响应过程
CPU每个机器周期都需要顺序检查每个中断源，当检测到有 中断请求时，能否响应，还要看下述情况是否存在：
SETB IT1
CLR IT0 MOV IE,#10011111B ……. ORG 100H INT0_PRO:….. RETI ORG 180H
T1_PRO:…….
RETI ORG 1000H SP_PRO:…. RETI
30
LJMP T1_PRO
ORG 0023H
单片机开发应用技术
第5章 80C51中断系统组成及应用
中断
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单片机开发应用技术
第5章 80C51中断系统组成及应用
5.2 中断概念
中断的意义
(1)可以实现CPU与外设之间的同步工作。 (2) 可以提高CPU的实时处理能力。
(3) 可以自动进行故障处理。
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单片机开发应用技术
第5章 80C51中断系统组成及应用
5.2 中断概念
中断的实现
要实现中断的功能，单片机系统应能完成以下几方面 工作： (1) 有向CPU提出中断请求的渠道。 (2) CPU可以暂停其正在执行的程序，转而去执行中断 服务子程序。 (3) 在中断处理程序执行完后，CPU可以返回其断点处 继续执行其中断前执行的程序。 (4) 清除中断标志等，为以后中断的实现提供条件。