51系列單片機教程(共15章) 第15章

1、第第1515章章 mcs-51mcs-51單片機應(yīng)用系統(tǒng)的單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計、開發(fā)與調(diào)試設(shè)計、開發(fā)與調(diào)試15.1 mcs-51 15.1 mcs-51 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計的步驟單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計的步驟設(shè)計一個單片機測控系統(tǒng)，一般可分為設(shè)計一個單片機測控系統(tǒng)，一般可分為四個步驟四個步驟：（1 1）需求分析，方案論證和總體設(shè)計階段）需求分析，方案論證和總體設(shè)計階段需求分析需求分析: :被測控被測控參數(shù)的形式參數(shù)的形式（電量、非電量、模擬（電量、非電量、模擬量、數(shù)字量等）、被測控參數(shù)的量、數(shù)字量等）、被測控參數(shù)的范圍范圍、性能指標、性能指標、系統(tǒng)功能、工作環(huán)境、顯示、報警、打印要求等。系統(tǒng)功能

2、、工作環(huán)境、顯示、報警、打印要求等。方案論證方案論證: :根據(jù)要求，設(shè)計出符合現(xiàn)場條件的軟硬件根據(jù)要求，設(shè)計出符合現(xiàn)場條件的軟硬件方案，又要使系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、可靠，這是進行方方案，又要使系統(tǒng)簡單、經(jīng)濟、可靠，這是進行方案論證與總體設(shè)計一貫堅持的原則案論證與總體設(shè)計一貫堅持的原則。（2 2）器件選擇器件選擇，電路設(shè)計制作，數(shù)據(jù)處理，軟，電路設(shè)計制作，數(shù)據(jù)處理，軟件的編制階段。件的編制階段。（3 3）系統(tǒng)）系統(tǒng)調(diào)試調(diào)試與性能測定。與性能測定。（4 4）文件編制）文件編制15.2 15.2 應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(1)(1)單片機系統(tǒng)的擴展部分設(shè)計單片機系統(tǒng)的擴展部分設(shè)計包括存儲器擴展

3、和包括存儲器擴展和i/oi/o接口擴展。存儲器的擴展指接口擴展。存儲器的擴展指epromeprom、eepromeeprom和和ramram的擴展，的擴展，i/oi/o接口擴展是指接口擴展是指82558255、81558155、82798279以及其它以及其它i/oi/o功能器件的擴展。它們都屬功能器件的擴展。它們都屬于單片機系統(tǒng)擴展的內(nèi)容。前面已作介紹。于單片機系統(tǒng)擴展的內(nèi)容。前面已作介紹。(2)(2)各功能模塊的設(shè)計各功能模塊的設(shè)計如信號測量功能模塊、信號控制功能模塊、人機對話如信號測量功能模塊、信號控制功能模塊、人機對話功能模塊、通訊功能模塊等，根據(jù)系統(tǒng)功能要求配功能模塊、通訊功能模塊等

4、，根據(jù)系統(tǒng)功能要求配置相應(yīng)的置相應(yīng)的a/da/d、d/ad/a、鍵盤、顯示器、打印機等外圍、鍵盤、顯示器、打印機等外圍設(shè)備。設(shè)備。1 1盡可能采用功能強的芯片。盡可能采用功能強的芯片。(1)(1)單片機可優(yōu)先考慮選用單片機可優(yōu)先考慮選用片內(nèi)帶有閃爍存儲器片內(nèi)帶有閃爍存儲器的產(chǎn)品。例如的產(chǎn)品。例如atmelatmel公司的公司的89c51/89c5289c51/89c52。可使。可使擴展程序存儲器的工作省去，從而減少芯片的擴展程序存儲器的工作省去，從而減少芯片的數(shù)目，縮小體積。數(shù)目，縮小體積。(2) eprom(2) eprom空間和空間和ramram空間。目前空間。目前epromeprom容量

5、越來容量越來越大，一般越大，一般盡量選用容量大盡量選用容量大的的epromeprom。 (3) i/o(3) i/o端口。端口。(4) a/d(4) a/d和和d/ad/a通道。通道。2 2以軟代硬。以軟代硬。3 3工藝設(shè)計。工藝設(shè)計。15.3 15.3 應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計應(yīng)用系統(tǒng)的軟件設(shè)計（1 1）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干個相）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干個相對獨立的部分。對獨立的部分。（2 2）各功能程序?qū)嵭校└鞴δ艹绦驅(qū)嵭心K化模塊化、子程序化子程序化。既便于調(diào)。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植、修改。試、鏈接，又便于移植、修改。（3 3）編應(yīng)用軟件前，應(yīng)繪制出）編應(yīng)用軟

6、件前，應(yīng)繪制出程序流程圖程序流程圖。這不僅。這不僅是程序設(shè)計的一個重要組成部分，而且是決定成是程序設(shè)計的一個重要組成部分，而且是決定成敗的關(guān)鍵部分。敗的關(guān)鍵部分。（4 4）要）要合理分配系統(tǒng)資源合理分配系統(tǒng)資源，包括，包括romrom、ramram、定時器、定時器/ /計數(shù)器、中斷源等。其中最關(guān)鍵的是片內(nèi)計數(shù)器、中斷源等。其中最關(guān)鍵的是片內(nèi)ramram分分配。對配。對80318031來講，片內(nèi)來講，片內(nèi)ramram指指00h00h7fh7fh單元，這單元，這128128個字節(jié)的功能不完全相同，分配時應(yīng)充分發(fā)揮個字節(jié)的功能不完全相同，分配時應(yīng)充分發(fā)揮其特長，做到物盡其用。其特長，做到物盡其用。1

7、5.4 mcs-5115.4 mcs-51單片機系統(tǒng)舉例單片機系統(tǒng)舉例 介紹一些基本的單片機應(yīng)用系統(tǒng)，供設(shè)計時參考。介紹一些基本的單片機應(yīng)用系統(tǒng)，供設(shè)計時參考。15.4.1 803115.4.1 8031的最小系統(tǒng)的最小系統(tǒng)80318031無片內(nèi)程序存儲器，因此，其最小應(yīng)用系統(tǒng)必須無片內(nèi)程序存儲器，因此，其最小應(yīng)用系統(tǒng)必須在片外擴展在片外擴展epromeprom，必須有復(fù)位及時鐘電路。圖，必須有復(fù)位及時鐘電路。圖15-115-1為為80318031外擴程序存儲器的最小應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)僅外擴程序存儲器的最小應(yīng)用系統(tǒng)。該系統(tǒng)僅完成數(shù)字量的輸入和輸出控制。完成數(shù)字量的輸入和輸出控制。15.4.2 8

8、9c5115.4.2 89c51的最小系統(tǒng)的最小系統(tǒng)15.4.3 15.4.3 以單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以單片機為核心的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成一、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由信號調(diào)理電路、多路切換電路、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)一般由信號調(diào)理電路、多路切換電路、采樣保持電路、采樣保持電路、a/da/d、cpucpu、ramram、epromeprom組成。原組成。原理框圖如圖理框圖如圖15-315-3所示。所示。1. 1. 信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路傳感器傳感器與與a/da/d之間的橋梁之間的橋梁，是測控系統(tǒng)中重要組成部，是測控系統(tǒng)中重要組成部分。主要功能：分。主要功能：（1 1）目前

9、標準化工業(yè)儀表通常采用）目前標準化工業(yè)儀表通常采用0 010ma10ma，4 420 20 mama信號，為了和信號，為了和a/da/d的輸入形式相適應(yīng)，經(jīng)的輸入形式相適應(yīng)，經(jīng)i/vi/v轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器變換成電壓信號。換器變換成電壓信號。（2 2）某些測量信號可能是非電量，這些非電壓量信號）某些測量信號可能是非電量，這些非電壓量信號必須變?yōu)殡妷盒盘?，還有些信號即使是電壓信號，必須變?yōu)殡妷盒盘?，還有些信號即使是電壓信號，也必須經(jīng)過放大、濾波，這些處理包括也必須經(jīng)過放大、濾波，這些處理包括信號形式的信號形式的變換、量程調(diào)整、環(huán)境補償、線性化變換、量程調(diào)整、環(huán)境補償、線性化等。等。（3 3）某些惡劣條件下

10、，共模電壓干擾很強，如共模電）某些惡劣條件下，共模電壓干擾很強，如共模電平高達平高達220v220v，不采用隔離的辦法無法完成數(shù)據(jù)采集，不采用隔離的辦法無法完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)，因此，必須根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，考慮共模干擾的任務(wù)，因此，必須根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境，考慮共模干擾的抑制，甚至采用隔離措施，包括抑制，甚至采用隔離措施，包括地線隔離地線隔離、路間隔路間隔離離等等等等。 綜上所述，非電量的轉(zhuǎn)換、信號形式的變換、放大、綜上所述，非電量的轉(zhuǎn)換、信號形式的變換、放大、濾波、共模抑制及隔離等等，都是濾波、共模抑制及隔離等等，都是信號調(diào)理信號調(diào)理的主要功的主要功能。能。 信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路包括電橋、放大、濾波、隔

11、離等電路。包括電橋、放大、濾波、隔離等電路。根據(jù)不同的調(diào)理對象，采用不同的電路。電橋電路的根據(jù)不同的調(diào)理對象，采用不同的電路。電橋電路的典型應(yīng)用之一就是熱阻測溫。典型應(yīng)用之一就是熱阻測溫。 信號放大電路信號放大電路通常由運放承擔(dān)，運放的選擇主要考通常由運放承擔(dān)，運放的選擇主要考慮精度要求（失調(diào)及失調(diào)溫漂），速度要求（帶寬、慮精度要求（失調(diào)及失調(diào)溫漂），速度要求（帶寬、上升率），幅度要求（工作電壓范圍及增益）及共模上升率），幅度要求（工作電壓范圍及增益）及共模抑制要求。抑制要求。 濾波和限幅電路濾波和限幅電路通常采用二極管、穩(wěn)壓管、電容等通常采用二極管、穩(wěn)壓管、電容等器件。用二極管和穩(wěn)壓管的限幅

12、方法會產(chǎn)生一定的非器件。用二極管和穩(wěn)壓管的限幅方法會產(chǎn)生一定的非線性且靈敏度下降，這可以通過后級增益調(diào)整和非線線性且靈敏度下降，這可以通過后級增益調(diào)整和非線性校正補償。性校正補償。2. 2. 多路切換電路多路切換電路3. 3. 采樣保持電路（采樣保持電路（s/hs/h）4. 4. 模模- -數(shù)轉(zhuǎn)換（數(shù)轉(zhuǎn)換（adcadc）二、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計中的地址空間分配與總線驅(qū)動二、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計中的地址空間分配與總線驅(qū)動有時要擴多片存儲器芯片，要解決兩個問題：有時要擴多片存儲器芯片，要解決兩個問題：(1)(1)如何把兩個如何把兩個64k64k存儲器空間分配存儲器空間分配給各個芯片給各個芯片; ;(2)(

13、2)如何解決對如何解決對多片芯片的驅(qū)動多片芯片的驅(qū)動問題。問題。1. 1. 地址空間的分配地址空間的分配圖圖15-415-4是一個是一個全地址譯碼全地址譯碼的系統(tǒng)實例。各器件芯片所的系統(tǒng)實例。各器件芯片所對應(yīng)的地址如表對應(yīng)的地址如表15-115-1所示。所示。器件器件地址線地址線(a15-a0)(a15-a0)片內(nèi)地址片內(nèi)地址單元數(shù)單元數(shù)地址編碼地址編碼626462640 0 00 0 08k8k0000h-1fffh0000h-1fffh8255(1)8255(1)0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 14 43ffch-3

14、fffh3ffch-3fffh81558155ramram 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 1 0 2562565e00h-5effh5e00h-5effhi/oi/o0 1 0 1 1 1 1 10 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 16 65ff8h-5ffdh5ff8h-5ffdh083208320 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 17fffh7fffh276427641 0 01 0 08k8k8000h-9fffh8000h-9fffh

15、表表15-1 15-1 各擴展芯片的地址各擴展芯片的地址2總線的驅(qū)動總線的驅(qū)動單向總線驅(qū)動器：單向總線驅(qū)動器：74ls24474ls244。8 8個個三態(tài)線驅(qū)動器分三態(tài)線驅(qū)動器分成成兩組兩組，分別由，分別由1g1g* *和和2g2g* *控制?？刂啤ｋp向驅(qū)動器：雙向驅(qū)動器：74ls24574ls245，圖，圖15-715-7為其引腳和邏輯圖，為其引腳和邏輯圖，每每兩個三態(tài)門兩個三態(tài)門組成一路雙向驅(qū)動。組成一路雙向驅(qū)動。dir=0dir=0,b,b向向a a傳送。傳送。（1 1）直流負載下驅(qū)動器驅(qū)動能力的估算直流負載下驅(qū)動器驅(qū)動能力的估算驅(qū)動能力主要取決于驅(qū)動能力主要取決于: : 高電平高電平輸

16、出時驅(qū)動器能輸出時驅(qū)動器能提供提供的最大電流的最大電流 低電平低電平輸出時所能輸出時所能吸收吸收的最大電流。的最大電流。設(shè)設(shè) ioh:ioh:驅(qū)動器在高電平輸出時的最大輸出電流驅(qū)動器在高電平輸出時的最大輸出電流 iih:iih:每個每個同類門負載同類門負載所吸收的電流。所吸收的電流。 iol:iol:驅(qū)動器在低電平輸出時的最大吸入電流驅(qū)動器在低電平輸出時的最大吸入電流 iil:iil:驅(qū)動器需要為每個驅(qū)動器需要為每個同類門同類門提供的吸入電流。提供的吸入電流。滿足如下關(guān)系才能使驅(qū)動器可靠工作。滿足如下關(guān)系才能使驅(qū)動器可靠工作。例：例：i iohoh =15ma =15ma，i iihih=0.

17、1ma=0.1ma，i iolol=24ma=24ma，i iilil=0.2ma=0.2ma，求，求得得n1=150n1=150和和n2=120n2=120。因此，驅(qū)動器的實際驅(qū)動能力。因此，驅(qū)動器的實際驅(qū)動能力應(yīng)為應(yīng)為120120個同類門。個同類門。（2 2）交流負載下驅(qū)動能力的估算交流負載下驅(qū)動能力的估算總線上總線上傳送的傳送的數(shù)據(jù)是脈沖型信號數(shù)據(jù)是脈沖型信號，在在同類門負載為容同類門負載為容性性（分布電容造成）時，就必須考慮電容的影響（分布電容造成）時，就必須考慮電容的影響。若：若： c cp p：驅(qū)動器的最大驅(qū)動電容驅(qū)動器的最大驅(qū)動電容， c ci i（i=1,i=1,n,n）：每個

18、）：每個同類門的分布電容。同類門的分布電容。為了滿足同類門電容的交流效應(yīng)，驅(qū)動器負載電路為了滿足同類門電容的交流效應(yīng)，驅(qū)動器負載電路應(yīng)滿足如下關(guān)系：應(yīng)滿足如下關(guān)系： 若：若：cpcp=15=15f f，c ci i不大于不大于0.30.3f f，則根據(jù)上式可求，則根據(jù)上式可求得得n n3 3=50=50。15.3.4 15.3.4 應(yīng)用設(shè)計例應(yīng)用設(shè)計例1- 1-水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計水溫控制系統(tǒng)的設(shè)計（1 1）溫度溫度控制的控制的設(shè)定范圍為設(shè)定范圍為 353585 85 ，最小分辨，最小分辨率為率為0.10.1。（2 2）偏差）偏差0.60.6，靜態(tài)誤差，靜態(tài)誤差0.40.4。（3 3）實時顯示當(dāng)

19、前的溫度值。）實時顯示當(dāng)前的溫度值。（4 4）命令按鍵）命令按鍵4 4個：復(fù)位鍵個：復(fù)位鍵, ,功能轉(zhuǎn)換鍵功能轉(zhuǎn)換鍵, ,加加1 1鍵鍵, ,減減1 1鍵。鍵。一、硬件電路設(shè)計一、硬件電路設(shè)計硬件電路從硬件電路從功能模塊功能模塊上來劃分有：上來劃分有：(1) (1) 主機電路主機電路(2) (2) 數(shù)據(jù)采集電路數(shù)據(jù)采集電路(3) (3) 鍵盤、顯示電路鍵盤、顯示電路(4) (4) 控制執(zhí)行電路控制執(zhí)行電路1 1硬件功能結(jié)構(gòu)框圖硬件功能結(jié)構(gòu)框圖硬件功能結(jié)構(gòu)框圖如圖硬件功能結(jié)構(gòu)框圖如圖15-915-9所示。所示。2 2數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計數(shù)據(jù)采集電路的設(shè)計主機主機采用采用89c5189c51，系統(tǒng)時

20、鐘系統(tǒng)時鐘采用采用12mhz12mhz，內(nèi)部含有，內(nèi)部含有4k4k字節(jié)的閃存。無須外擴程序存儲器。字節(jié)的閃存。無須外擴程序存儲器。數(shù)據(jù)采集電路數(shù)據(jù)采集電路主要由溫度傳感器、主要由溫度傳感器、a/da/d轉(zhuǎn)換器、放大轉(zhuǎn)換器、放大電路等組成，見圖電路等組成，見圖15-1015-10。3 3控制執(zhí)行電路的設(shè)計控制執(zhí)行電路的設(shè)計由單片機的輸出來控制風(fēng)扇或電爐。設(shè)計中要由單片機的輸出來控制風(fēng)扇或電爐。設(shè)計中要采采用用光電耦合器光電耦合器進行強電和弱電的隔離進行強電和弱電的隔離，但還要考慮，但還要考慮到輸出信號要對到輸出信號要對可控硅可控硅進行觸發(fā)，以便接通風(fēng)扇或進行觸發(fā)，以便接通風(fēng)扇或電爐電路，所以電爐

21、電路，所以可控硅可控硅選用了既有光電隔離又有觸選用了既有光電隔離又有觸發(fā)功能的發(fā)功能的mc3041mc3041（請見（請見12.2.312.2.3小節(jié)的介紹）。其中小節(jié)的介紹）。其中使用使用p1.0p1.0控制電爐電路，控制電爐電路，p1.1p1.1控制風(fēng)扇電路，如圖控制風(fēng)扇電路，如圖15-1115-11所示。所示。4 4鍵盤與顯示器電路的設(shè)計鍵盤與顯示器電路的設(shè)計 鍵盤共有鍵盤共有4 4個鍵，采用軟件查詢和外部中斷相結(jié)合個鍵，采用軟件查詢和外部中斷相結(jié)合的方法來設(shè)計，當(dāng)某個鍵按下時，低電平有效。的方法來設(shè)計，當(dāng)某個鍵按下時，低電平有效。4 4個鍵個鍵s s1 1- -s s4 4的功能定義如

22、表的功能定義如表15-115-1所示。所示。按鍵按鍵鍵名鍵名功能功能s s1 1復(fù)位鍵復(fù)位鍵使系統(tǒng)復(fù)位使系統(tǒng)復(fù)位s s2 2功能轉(zhuǎn)換鍵功能轉(zhuǎn)換鍵 按鍵按鍵按下按下，led1led1亮，顯示溫度設(shè)亮，顯示溫度設(shè)定值，定值，按鍵按鍵松開松開，led1led1不亮，顯不亮，顯示當(dāng)前的溫度值示當(dāng)前的溫度值s s3 3加加1 1鍵鍵設(shè)定的溫度值加設(shè)定的溫度值加1 1s s4 4減減1 1鍵鍵設(shè)定的溫度值減設(shè)定的溫度值減1 1表表15-1 415-1 4個鍵個鍵k1k1- -k4k4的定義的定義 按鍵按鍵s s2 2與與 int0int0* * (p3.2) (p3.2)相連，采用外部中斷方式，相連，采用

23、外部中斷方式，且優(yōu)先級定為高優(yōu)先級。且優(yōu)先級定為高優(yōu)先級。s s3 3和和s s4 4分別與分別與p1.7p1.7和和p1.6p1.6相連，采用軟件查詢方式，相連，采用軟件查詢方式，s s1 1為復(fù)位鍵，與為復(fù)位鍵，與rcrc構(gòu)成構(gòu)成復(fù)位電路。復(fù)位電路。 顯示電路顯示電路部分利用串行口來實現(xiàn)部分利用串行口來實現(xiàn)3 3位位ledled的共陽靜的共陽靜態(tài)顯示，顯示內(nèi)容為溫度的十位、個位以及小數(shù)點態(tài)顯示，顯示內(nèi)容為溫度的十位、個位以及小數(shù)點后的一位。利用串行口實現(xiàn)后的一位。利用串行口實現(xiàn)ledled的共陽靜態(tài)顯示的工的共陽靜態(tài)顯示的工作原理及軟件編程請見作原理及軟件編程請見10.3.210.3.2小

24、節(jié)的有關(guān)內(nèi)容。小節(jié)的有關(guān)內(nèi)容。二、軟件設(shè)計二、軟件設(shè)計模塊化設(shè)計，模塊化設(shè)計，三大模塊三大模塊: :主程序模塊、功能實現(xiàn)模塊主程序模塊、功能實現(xiàn)模塊和運算控制模塊和運算控制模塊。1主程序模塊主程序模塊主程序流程如圖主程序流程如圖15-1215-12所示。在主程序中首先給定所示。在主程序中首先給定pidpid算法的參數(shù)值，然后通過算法的參數(shù)值，然后通過循環(huán)顯示當(dāng)前溫度，以等循環(huán)顯示當(dāng)前溫度，以等待中斷，并且使鍵盤外部中斷為高優(yōu)先級，以便使主待中斷，并且使鍵盤外部中斷為高優(yōu)先級，以便使主程序程序能實時響應(yīng)鍵盤處理。程序程序能實時響應(yīng)鍵盤處理。軟件設(shè)定定時器軟件設(shè)定定時器t0t0為為5s5s定時定時

25、，在無鍵按下時，應(yīng)每隔在無鍵按下時，應(yīng)每隔5s5s響應(yīng)一次，以用來響應(yīng)一次，以用來采集溫度傳感器并經(jīng)采集溫度傳感器并經(jīng)a/da/d轉(zhuǎn)換的溫度信號轉(zhuǎn)換的溫度信號。設(shè)置定時器。設(shè)置定時器t1t1為嵌套在為嵌套在t0t0之中的定時中斷，初值由之中的定時中斷，初值由pidpid算法子程序算法子程序提供，以用來執(zhí)行對電爐或風(fēng)扇的控制。提供，以用來執(zhí)行對電爐或風(fēng)扇的控制。2 2功能實現(xiàn)模塊功能實現(xiàn)模塊(1)t0(1)t0中斷子程序中斷子程序(2)(2)鍵盤中斷子程序鍵盤中斷子程序(3)t1(3)t1中斷子程序中斷子程序3 3運算控制模塊運算控制模塊(1)(1)標度變換子程序標度變換子程序(2)pid(2)

26、pid算法子程序算法子程序一、基本工作原理及功能一、基本工作原理及功能儀器包括兩部分：儀器包括兩部分：（1 1）流量計部分，有時稱流量變送器；）流量計部分，有時稱流量變送器；（2 2）流量計的附加裝置，通常稱為流量積算儀。）流量計的附加裝置，通常稱為流量積算儀。 整機原理框圖如圖整機原理框圖如圖15-1315-13所示。所示。15.3.5 15.3.5 應(yīng)用設(shè)計例應(yīng)用設(shè)計例2-2-智能渦街流量計的設(shè)計智能渦街流量計的設(shè)計二、硬件設(shè)計二、硬件設(shè)計1.1.變送器變送器 從傳感器的角度分析，壓力式渦街流量計是一個從傳感器的角度分析，壓力式渦街流量計是一個壓電測試系統(tǒng)。變送器的電子線路部分由完整的壓電

27、壓電測試系統(tǒng)。變送器的電子線路部分由完整的壓電傳感器的信號調(diào)理電路組成，其中包括電荷放大級、傳感器的信號調(diào)理電路組成，其中包括電荷放大級、失調(diào)放大級、低通濾波器及施密特整形電路等。電荷失調(diào)放大級、低通濾波器及施密特整形電路等。電荷放大級屬于靜電測試系統(tǒng)，為儀表的核心部分，應(yīng)該放大級屬于靜電測試系統(tǒng)，為儀表的核心部分，應(yīng)該采用高輸入阻抗、高增益、低漂放大器。采用高輸入阻抗、高增益、低漂放大器。2.2.單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其硬件配置單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其硬件配置根據(jù)要求，根據(jù)要求，系統(tǒng)包括系統(tǒng)包括： 接受變送器送來的與流量成正比的脈沖，并對接受變送器送來的與流量成正比的脈沖，并對其定時、計數(shù)的電路；其定時

28、、計數(shù)的電路； 顯示器與鍵盤接口電路；顯示器與鍵盤接口電路； 溫度、壓力傳感器送來的兩路信號的數(shù)據(jù)處理溫度、壓力傳感器送來的兩路信號的數(shù)據(jù)處理轉(zhuǎn)換電路；轉(zhuǎn)換電路； tptpp16p16打印機接口及報警二極管指示電路；打印機接口及報警二極管指示電路； 與流量成正比的控制電流的轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路；與流量成正比的控制電流的轉(zhuǎn)換驅(qū)動電路； 外部存儲器的擴展電路。外部存儲器的擴展電路。系統(tǒng)框圖如圖系統(tǒng)框圖如圖15-1415-14所示，現(xiàn)介紹主要電路：所示，現(xiàn)介紹主要電路：（1 1）顯示器）顯示器/ /鍵盤接口鍵盤接口（2 2）打印機接口）打印機接口（3 3）a/da/d與與d/ad/a轉(zhuǎn)換器與單片機的接口轉(zhuǎn)換

29、器與單片機的接口3. 3. 外部存儲器的擴展外部存儲器的擴展（1 1）程序存儲器的擴展）程序存儲器的擴展（2 2）數(shù)據(jù)存儲器的擴展）數(shù)據(jù)存儲器的擴展程序設(shè)計程序設(shè)計1.1.主程序主程序2.2.中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序 圖圖15-2015-203.3.功能塊程序功能塊程序 圖圖15-2115-2115.4.1 15.4.1 仿真開發(fā)系統(tǒng)簡介仿真開發(fā)系統(tǒng)簡介一、仿真開發(fā)系統(tǒng)的功能一、仿真開發(fā)系統(tǒng)的功能應(yīng)具有如下最基本的功能：應(yīng)具有如下最基本的功能：（1 1）用戶樣機硬件電路的診斷與檢查）用戶樣機硬件電路的診斷與檢查（2 2）用戶樣機程序的輸入與修改）用戶樣機程序的輸入與修改（3 3）程序的運行、調(diào)

30、試（單步運行、設(shè)置斷點運）程序的運行、調(diào)試（單步運行、設(shè)置斷點運行）、排錯、狀態(tài)查詢等功能；行）、排錯、狀態(tài)查詢等功能；（4 4）將程序固化到）將程序固化到epromeprom芯片中。芯片中。不同的仿真開發(fā)系統(tǒng)都必須具備上述基本功能，但對不同的仿真開發(fā)系統(tǒng)都必須具備上述基本功能，但對于一個較完善的仿真開發(fā)系統(tǒng)還應(yīng)具備：于一個較完善的仿真開發(fā)系統(tǒng)還應(yīng)具備：15.4 15.4 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)和調(diào)試（1 1） 有較全的開發(fā)軟件。有較全的開發(fā)軟件。（2 2）有跟蹤調(diào)試、運行的能力。）有跟蹤調(diào)試、運行的能力。（3 3）為了方便模塊化軟件調(diào)試，還應(yīng)配置軟件轉(zhuǎn)儲、）為了方便模

31、塊化軟件調(diào)試，還應(yīng)配置軟件轉(zhuǎn)儲、程序文本打印功能及設(shè)備。程序文本打印功能及設(shè)備。二、仿真開發(fā)系統(tǒng)的種類二、仿真開發(fā)系統(tǒng)的種類1.1.通用機仿真開發(fā)系統(tǒng)通用機仿真開發(fā)系統(tǒng)2.2.軟件模擬開發(fā)系統(tǒng)軟件模擬開發(fā)系統(tǒng)15.4.2 15.4.2 用戶樣機開發(fā)調(diào)試過程用戶樣機開發(fā)調(diào)試過程一、用戶樣機軟件的設(shè)計、調(diào)試一、用戶樣機軟件的設(shè)計、調(diào)試用戶樣機軟件設(shè)計、調(diào)試的過程如圖用戶樣機軟件設(shè)計、調(diào)試的過程如圖15-2315-23所示，所示，可為以下可為以下4 4個步驟個步驟: :第一步第一步，建立用戶源程序。用戶通過開發(fā)系統(tǒng)的鍵，建立用戶源程序。用戶通過開發(fā)系統(tǒng)的鍵盤、盤、crtcrt顯示器及開發(fā)系統(tǒng)的編輯軟

32、件顯示器及開發(fā)系統(tǒng)的編輯軟件wsws，按照匯編，按照匯編語言源程序所要求的格式、語法規(guī)定，把源程序輸語言源程序所要求的格式、語法規(guī)定，把源程序輸入到開發(fā)系統(tǒng)中，并存在磁盤上。入到開發(fā)系統(tǒng)中，并存在磁盤上。第二步第二步，在開發(fā)系統(tǒng)機上，利用匯編程序?qū)Φ谝徊?，在開發(fā)系統(tǒng)機上，利用匯編程序?qū)Φ谝徊捷斎氲挠脩粼闯绦蜻M行匯編，直至語法錯誤全部糾輸入的用戶源程序進行匯編，直至語法錯誤全部糾正為止。如無語法錯誤，則進入下一個步驟。正為止。如無語法錯誤，則進入下一個步驟。第三步第三步，動態(tài)在線調(diào)試。這一步對用戶的源程序進，動態(tài)在線調(diào)試。這一步對用戶的源程序進行調(diào)試。上述的第一步、第二步是一個純粹的軟件運行調(diào)試

33、。上述的第一步、第二步是一個純粹的軟件運行過程，而在這一步，必須要有在線仿真器配合，才行過程，而在這一步，必須要有在線仿真器配合，才能對用戶源程序進行調(diào)試。用戶程序中分為與用戶樣能對用戶源程序進行調(diào)試。用戶程序中分為與用戶樣機硬件無聯(lián)系的程序以及與其樣機緊密關(guān)聯(lián)的程序。機硬件無聯(lián)系的程序以及與其樣機緊密關(guān)聯(lián)的程序。第四步第四步，將調(diào)試完畢的用戶程序通過，將調(diào)試完畢的用戶程序通過epromeprom編程器編程器（也稱（也稱epromeprom寫入器），固化在寫入器），固化在epromeprom中。中。15.4.3 15.4.3 用戶樣機硬件調(diào)試用戶樣機硬件調(diào)試1.1.靜態(tài)調(diào)試靜態(tài)調(diào)試靜態(tài)調(diào)試工作

34、分為靜態(tài)調(diào)試工作分為兩步兩步：第一步第一步是在用戶樣機加電之前，先用萬用表等工具，是在用戶樣機加電之前，先用萬用表等工具，根據(jù)硬件邏輯設(shè)計圖，仔細檢查樣機線路是否連接正根據(jù)硬件邏輯設(shè)計圖，仔細檢查樣機線路是否連接正確，并核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要求，確，并核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要求，應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)的檢查，以防止電源的短路和極應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)的檢查，以防止電源的短路和極性錯誤性錯誤，并重點檢查系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線、，并重點檢查系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線）是否存在相互之間短路或與其它信號線的控制總線）是否存在相互之間短路或與其它信號線的短路。短路

35、。第二步第二步是加電后檢查各芯片插座上有關(guān)引腳的電位，是加電后檢查各芯片插座上有關(guān)引腳的電位，仔細測量各點電平是否正常，仔細測量各點電平是否正常，尤其應(yīng)注意尤其應(yīng)注意80318031插座插座的各點電位，的各點電位，若有高壓若有高壓，與在線仿真器聯(lián)機調(diào)試時，與在線仿真器聯(lián)機調(diào)試時，將會損壞在線仿真器將會損壞在線仿真器。具體步驟如下：具體步驟如下：(1)(1)電源檢查電源檢查(2)(2)各元器件電源檢查各元器件電源檢查(3)(3)檢查相應(yīng)芯片的邏輯關(guān)系檢查相應(yīng)芯片的邏輯關(guān)系2.2.聯(lián)機仿真、在線動態(tài)調(diào)試聯(lián)機仿真、在線動態(tài)調(diào)試(2)(2)檢查檢查ramram存儲器存儲器 檢查檢查ramram存儲器，將存儲器，將ramram存儲器進行寫入，再讀出，存儲器進行寫入，再讀出，將