第11章 單片機應用系統(tǒng)設計

第11章單片機應用系統(tǒng)設計

單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)

單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)工具

單片機應用系統(tǒng)中的抗干擾技術

單片機控制系統(tǒng)設計實例

11.1概述單片機應用系統(tǒng)的基本要求

1．可靠性高2．適應現(xiàn)場工作環(huán)境3．具有完善的輸入/輸出通道和實時控制能力4．易于操作和維護5．具有一定的可擴展性11.1概述單片機應用系統(tǒng)的設計步驟

1．總體設計

2．硬件設計

3．軟件設計

4．系統(tǒng)調試11.2單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)總體設計

1．確定技術指標

2．機型選擇

3．器件選擇

4．系統(tǒng)軟件、硬件功能的劃分

11.2單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)硬件設計

1．程序存儲器的設計

2．數(shù)據(jù)存儲器和輸入/輸出口設計

3．地址譯碼電路設計

4．總線驅動器的設計

5．其他外圍電路設計

6．可靠性設計

11.2單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)軟件設計

1．系統(tǒng)定義

2．軟件結構設計

3．程序設計

11.2單片機應用系統(tǒng)的開發(fā)應用系統(tǒng)的安裝與調試

1．硬件調試方法

硬件調試方法有：脫機調試、聯(lián)機調試

2．軟件調試方法

軟件調試與所選用的軟件結構和程序設計技術有關。

11.3單片機應用系統(tǒng)開發(fā)工具概述

單片機具有價格低廉，功能強，簡單易學，使用方便、靈活等特點，可以用來組成不同規(guī)模的應用系統(tǒng)。但是由于單片機本身的硬件和軟件支持能力有限，比如，自身沒有程序調試能力，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單片機應用系統(tǒng)開發(fā)工具開發(fā)工具

單片機開發(fā)系統(tǒng)應具有以下4個功能：系統(tǒng)硬件電路的診斷與檢查、用戶程序的輸入與修改、程序的運行與調試、將程序固化到EPROM芯片中。

11.4應用系統(tǒng)中的干擾噪聲干擾的形成

1．內部噪聲源1)電路元器件產生的固有噪聲2)感性負載切換肘產生的噪聲干擾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應用系統(tǒng)硬件抗干擾技術共模干擾的抑制

(1)平衡對稱輸入

(2)選用高質量的差動放大器

(3)良好的接地系統(tǒng)

(4)系統(tǒng)接地點的正確連接方式

(5)屏蔽

11.5應用系統(tǒng)硬件抗干擾技術差模干擾的抑制

(1)光電隔離

(2)硬件濾波電路

(3)過壓保護電路

(4)調制解調技術

(5)抗干擾穩(wěn)壓電源

(6)數(shù)字信號采用負邏輯傳輸

11.5應用系統(tǒng)硬件抗干擾技術供電系統(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應用系統(tǒng)硬件抗干擾技術印制電路板抗干擾

1．印制板接地線設計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應用系統(tǒng)硬件抗干擾技術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應用系統(tǒng)軟件抗干擾技術軟件冗余技術

1．指令冗余命令2．時間冗余技術

11.6應用系統(tǒng)軟件抗干擾技術時間冗余技術1)重復檢測法2)重復輸出法3)指令復執(zhí)技術4)程序卷回技術5)延時避開法

11.6應用系統(tǒng)軟件抗干擾技術軟件陷阱技術

1．軟件陷阱

2．軟件陷阱的安排

11.6應用系統(tǒng)軟件抗干擾技術“看門狗”技術

單穩(wěn)態(tài)型“看門狗”電路

11.6應用系統(tǒng)軟件抗干擾技術“看門狗”技術

74LS123的引腳和功能表

(a)管腳圖；(b)RC接法；(c)功能表。

11.6應用系統(tǒng)軟件抗干擾技術“看門狗”技術單穩(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應用系統(tǒng)軟件抗干擾技術“看門狗”技術

計數(shù)器構成的“看門狗”電路11.6應用系統(tǒng)軟件抗干擾技術軟件“看門狗”技術

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

11.7單片機應用系統(tǒng)設計實例根據(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，就可實現(xiàn)定時交通控制。假定以P1口線接6支發(fā)光二極管（即交通信號燈），因為電路中有反相器的關系，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；延時秒數(shù)MAIN1：LCALLDELAY；ls延時子程序DJNZR7，MAIN1MOVP1，#0F5H；A線警告，B線禁止MOVR7，#05H；延時秒數(shù)MAIN2：LCALLDELAY；ls延時子程序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延時子程序DELAY略）。二、有時間顯示的定時交通信號燈控制“信號燈”的變化規(guī)律如前，同時用2位數(shù)碼管進行30s遞減時間顯示。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顯示計數(shù)器。詳細程序設計請參考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時才放行支線。

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25sLOOP1：LCALLDELAY；調用延時子程序MOVR7，#05H；延時5sDJNZR7，LOOP1MOVR0，#0F5H；A線警告，B線禁止MOVP1，R0MOVR7，#05H；延時5sLOOP2：LCALLDELAYDJNZR7，LOOP2MOVR0，#0DEH；A線禁止，B線放行MOVP1，R0MOVR7，#19H；延時25sLOOP3：LCALLDELAYDJNZR7，LOOP3MOVR0，#0FEH；A線禁止，B線警告MOVP