第11章 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

第11章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)工具

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的抗干擾技術(shù)

單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例

11.1概述單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的基本要求

1．可靠性高2．適應(yīng)現(xiàn)場工作環(huán)境3．具有完善的輸入/輸出通道和實(shí)時(shí)控制能力4．易于操作和維護(hù)5．具有一定的可擴(kuò)展性11.1概述單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟

1．總體設(shè)計(jì)

2．硬件設(shè)計(jì)

3．軟件設(shè)計(jì)

4．系統(tǒng)調(diào)試11.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)總體設(shè)計(jì)

1．確定技術(shù)指標(biāo)

2．機(jī)型選擇

3．器件選擇

4．系統(tǒng)軟件、硬件功能的劃分

11.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)硬件設(shè)計(jì)

1．程序存儲器的設(shè)計(jì)

2．?dāng)?shù)據(jù)存儲器和輸入/輸出口設(shè)計(jì)

3．地址譯碼電路設(shè)計(jì)

4．總線驅(qū)動器的設(shè)計(jì)

5．其他外圍電路設(shè)計(jì)

6．可靠性設(shè)計(jì)

11.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)軟件設(shè)計(jì)

1．系統(tǒng)定義

2．軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3．程序設(shè)計(jì)

11.2單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的安裝與調(diào)試

1．硬件調(diào)試方法

硬件調(diào)試方法有：脫機(jī)調(diào)試、聯(lián)機(jī)調(diào)試

2．軟件調(diào)試方法

軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)技術(shù)有關(guān)。

11.3單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具概述

單片機(jī)具有價(jià)格低廉，功能強(qiáng)，簡單易學(xué)，使用方便、靈活等特點(diǎn)，可以用來組成不同規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)。但是由于單片機(jī)本身的硬件和軟件支持能力有限，比如，自身沒有程序調(diào)試能力，因此必須配備一定的研制工具，提供必要的研制手段。這種研制工具就是開發(fā)系統(tǒng)。

11.3單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具開發(fā)工具

單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)應(yīng)具有以下4個(gè)功能：系統(tǒng)硬件電路的診斷與檢查、用戶程序的輸入與修改、程序的運(yùn)行與調(diào)試、將程序固化到EPROM芯片中。

11.4應(yīng)用系統(tǒng)中的干擾噪聲干擾的形成

1．內(nèi)部噪聲源1)電路元器件產(chǎn)生的固有噪聲2)感性負(fù)載切換肘產(chǎn)生的噪聲干擾3)接觸噪聲2．外部噪聲源1)天體和天電干擾

11.4應(yīng)用系統(tǒng)中的干擾噪聲干擾的形成

2)放電干擾3)射頻干擾4)工頻干擾

11.4應(yīng)用系統(tǒng)中的干擾噪聲的耦合方式

(1)靜電耦合(電容性耦合)

(2)電磁耦合(電感性耦合)

(3)漏電流耦合(電阻性耦合)

(4)共阻抗耦合

11.4應(yīng)用系統(tǒng)中的干擾噪聲的干擾模式

(1)差模噪聲

(2)共模噪聲

11.5應(yīng)用系統(tǒng)硬件抗干擾技術(shù)共模干擾的抑制

(1)平衡對稱輸入

(2)選用高質(zhì)量的差動放大器

(3)良好的接地系統(tǒng)

(4)系統(tǒng)接地點(diǎn)的正確連接方式

(5)屏蔽

11.5應(yīng)用系統(tǒng)硬件抗干擾技術(shù)差模干擾的抑制

(1)光電隔離

(2)硬件濾波電路

(3)過壓保護(hù)電路

(4)調(diào)制解調(diào)技術(shù)

(5)抗干擾穩(wěn)壓電源

(6)數(shù)字信號采用負(fù)邏輯傳輸

11.5應(yīng)用系統(tǒng)硬件抗干擾技術(shù)供電系統(tǒng)的抗干擾

(1)交流穩(wěn)壓器

(2)隔離變壓器

(3)低通濾波器

(4)采用分散獨(dú)立功能塊供電

(5)采用高抗干擾穩(wěn)壓電源及干擾抑制器

11.5應(yīng)用系統(tǒng)硬件抗干擾技術(shù)印制電路板抗干擾

1．印制板接地線設(shè)計(jì)2．電源線布置3．去耦電容配置4．印制電路板的尺寸與器件布置5．印制電路板的合理布線6．印制電路板的屏蔽

11.5應(yīng)用系統(tǒng)硬件抗干擾技術(shù)過程通道中的干擾和抑制

1．光電耦合隔離措施

2．雙絞線傳輸3．長線傳輸?shù)淖杩蛊ヅ?．長線的電流傳輸

11.6應(yīng)用系統(tǒng)軟件抗干擾技術(shù)軟件冗余技術(shù)

1．指令冗余命令2．時(shí)間冗余技術(shù)

11.6應(yīng)用系統(tǒng)軟件抗干擾技術(shù)時(shí)間冗余技術(shù)1)重復(fù)檢測法2)重復(fù)輸出法3)指令復(fù)執(zhí)技術(shù)4)程序卷回技術(shù)5)延時(shí)避開法

11.6應(yīng)用系統(tǒng)軟件抗干擾技術(shù)軟件陷阱技術(shù)

1．軟件陷阱

2．軟件陷阱的安排

11.6應(yīng)用系統(tǒng)軟件抗干擾技術(shù)“看門狗”技術(shù)

單穩(wěn)態(tài)型“看門狗”電路

11.6應(yīng)用系統(tǒng)軟件抗干擾技術(shù)“看門狗”技術(shù)

74LS123的引腳和功能表

(a)管腳圖；(b)RC接法；(c)功能表。

11.6應(yīng)用系統(tǒng)軟件抗干擾技術(shù)“看門狗”技術(shù)單穩(wěn)態(tài)看門狗程序框圖

開始初始化P2.1CLRP2.1看門狗語句SETBP2.1主程序看門狗語句CLRP2.111.6應(yīng)用系統(tǒng)軟件抗干擾技術(shù)“看門狗”技術(shù)

計(jì)數(shù)器構(gòu)成的“看門狗”電路11.6應(yīng)用系統(tǒng)軟件抗干擾技術(shù)軟件“看門狗”技術(shù)

“看門狗”技術(shù)的基本思路是：在主程序中對T0中斷服務(wù)程序進(jìn)行監(jiān)視，在T1中斷服務(wù)程序中對主程序進(jìn)行監(jiān)視，T0中斷監(jiān)視T1中斷。從概率觀點(diǎn)，這種相互依存、相互制約的利用雙定時(shí)器的抗干擾措施將使系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性大大提高。

11.7單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例根據(jù)路口情況及控制要求的不同，把交通信號燈控制分為以下幾種類型說明。一、定時(shí)交通信號燈控制在雙干線路口上，交通信號燈的變化是定時(shí)的。假定：①放行線，綠燈亮放行25s，黃燈亮警告5s，然后紅燈亮禁止。②禁止線，紅燈亮禁止30s，然后綠燈亮放行。例：交通信號燈模擬控制例：交通信號燈模擬控制

使兩條路線交替地成為放行線和禁止線，就可實(shí)現(xiàn)定時(shí)交通控制。假定以P1口線接6支發(fā)光二極管（即交通信號燈），因?yàn)殡娐分杏蟹聪嗥鞯年P(guān)系，所以口線輸出高電平則“信號燈”熄，口線輸出低電平則“信號燈”亮。為了實(shí)現(xiàn)上述控制要求，P1口共輸出4種控制碼，如表所示。表

控制碼表P1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0控制碼狀

態(tài)

說

明（空）（空）B線綠燈B線黃燈B線紅燈A線綠燈A線黃燈A線紅燈111100110F3HA線放行，B線禁止111101010F5HA線警告，B線禁止110111100DEHA線禁止，B線放行111011100EEHA線禁止，B線警告表9-5控制碼表參考程序：MAIN：MOVP1，#0F3H；A線放行，B線禁止MOVR7，#19H；延時(shí)秒數(shù)MAIN1：LCALLDELAY；ls延時(shí)子程序DJNZR7，MAIN1MOVP1，#0F5H；A線警告，B線禁止MOVR7，#05H；延時(shí)秒數(shù)MAIN2：LCALLDELAY；ls延時(shí)子程序DJNZR7，MAIN2MOVP1，#0DEH；A線禁止，B線放行MOVR7，#19HMAIN3：LCALLDELAYDJNZR7，MAIN3MOVP1，#0EEH；A線禁止，B線警告MOVR7，#05HMAIN4：LCALLDELAYDJNZR7，MAIN4AJMPMAIN（ls延時(shí)子程序DELAY略）。二、有時(shí)間顯示的定時(shí)交通信號燈控制“信號燈”的變化規(guī)律如前，同時(shí)用2位數(shù)碼管進(jìn)行30s遞減時(shí)間顯示。使用P1口輸出“信號燈”的控制代碼和LED顯示器的段碼。假定：P3.4作個(gè)位LED顯示器的位控線；P3.5作十位LED顯示器的位控線。程序中使用的工作單元定義如下：R1—秒數(shù)個(gè)位字形碼寄存器；R2—秒數(shù)十位字形碼寄存器；R3—信號燈控制碼寄存器；R4—LED顯示器位碼寄存器；R5—LED顯示器段碼寄存器；2AH—30s顯示計(jì)數(shù)器。詳細(xì)程序設(shè)計(jì)請參考traffic.asm參考程序：三、主支線路口的交通信號燈控制由主線和支線構(gòu)成的路口，其交通控制原則是盡可能保證主線的暢通，因此通常情況下都是主線放行，只有在支線有車輛到達(dá)時(shí)才放行支線。

圖9-9主支線路口交通信號燈控制電路連接四、有急救車優(yōu)先的交通信號燈控制ORG8100HAJMPMAINORG8003HAJMPINTMAIN：SETBEA；開中斷SETBEX0；允許外中斷0CLRIT0；外中斷0電平觸發(fā)方式LOOP：MOVR0，#0F3H；A線放行，B線禁止MOVP1，R0MOVR7，#19H；延時(shí)25sLOOP1：LCALLDELAY；調(diào)用延時(shí)子程序MOVR7，#05H；延時(shí)5sDJNZR7，LOOP1MOVR0，#0F5H；A線警告，B線禁止MOVP1，R0MOVR7，#05H；延時(shí)5sLOOP2：LCALLDELAYDJNZR7，LOOP2MOVR0，#0DEH；A線禁止，B線放行MOVP1，R0MOVR7，#19H；延時(shí)25sLOOP3：LCALLDELAYDJNZR7，LOOP3MOVR0，#0FEH；A線禁止，B線警告MOVP