【ch09】單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)與設(shè)計“浙江省普通高校“十三五”新形態(tài)教材普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材電子設(shè)計系列規(guī)劃教材單片機(jī)原理及應(yīng)用第九章01單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計本節(jié)將講述一個典型單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)從最初的總體設(shè)計到最后的調(diào)試全流程。本節(jié)只做概念性探具體的應(yīng)用示例請參考下一節(jié)內(nèi)容。一般來說，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)分為四個步驟，即總體設(shè)討，計、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計和下載調(diào)試，如圖9.1.1所示。本節(jié)中將詳細(xì)講述。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計接到設(shè)計一個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的任務(wù)后先要進(jìn)行的是系統(tǒng)方案的確定，即總體設(shè)計。仔細(xì)研究要求的設(shè)計指標(biāo)和實現(xiàn)方法。最好列出多種實現(xiàn)方法或方案，以便進(jìn)行篩選。一般來說，每個方案都有優(yōu)缺點，找其中最易于實現(xiàn)、性能較好的方案來做設(shè)計?？傮w設(shè)計單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計在總體設(shè)計中已經(jīng)確定總體方案后，就可以進(jìn)行更為細(xì)致的硬件原理圖設(shè)計，在這個過程中，要在相應(yīng)的原理圖繪制軟件上繪制所有的硬件原理圖。確定硬件原理圖后就可以進(jìn)行PCB(印制電路板》的設(shè)計，設(shè)計過程中需要考慮元器件的布局電路板的外形、抗干擾的處理等。硬件設(shè)計單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計PCB加工需要一段時間，在這段時間中軟件設(shè)計可以全面開始了。在設(shè)計軟件時，最好預(yù)先有一個規(guī)劃，如畫一個流程圖，然后按照程序流程圖來寫出軟件程序。編寫好的軟件一般情況下是需要進(jìn)行軟件模擬仿真的，在有硬件系統(tǒng)和仿真器的情況下可以做一下初步硬件仿真調(diào)試。軟件設(shè)計單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計通過直接在所設(shè)計的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)上進(jìn)行程序下載或仿真調(diào)試，來檢查設(shè)計的正確性，一般來說,調(diào)試過程是比較長的。如果調(diào)試后的應(yīng)用系統(tǒng)功能達(dá)到要求，那么整個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)就算完成了。下載調(diào)試02單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)舉例單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)舉例步進(jìn)電動機(jī)在打印設(shè)備和工業(yè)控制中經(jīng)常用到，用單片機(jī)驅(qū)動步進(jìn)電動機(jī)是一個典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計。下面有一個步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)，其設(shè)計要求如下(1)控制四相五線式步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動(四相八拍方式)。(2)顯示步進(jìn)電動機(jī)的轉(zhuǎn)動圈數(shù)、轉(zhuǎn)速、角度和方向。(3)用非接觸的方式實時監(jiān)測步進(jìn)電動機(jī)的工作狀態(tài)。步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)舉例1.總體方案設(shè)計下面簡單介紹一下步進(jìn)電動機(jī)的工作原理:步進(jìn)電動機(jī)是數(shù)字控制電動機(jī)，它將脈沖信號轉(zhuǎn)變成角位移，即給一個脈沖信號，步進(jìn)電動機(jī)就轉(zhuǎn)動一個角度，因此非常適合于單片機(jī)控制。步進(jìn)電動機(jī)可分為反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)(簡稱VR)、永磁式步進(jìn)電動機(jī)(簡稱PM)和混合式步進(jìn)電動機(jī)(簡稱HB)。本次實驗用的是PM，如圖9.2.1所示。步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)舉例步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)舉例2.硬件設(shè)計圖9.2.3~圖9.2.5所示是步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件原理圖設(shè)計。步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)舉例步進(jìn)電動機(jī)的驅(qū)動本應(yīng)用系統(tǒng)采用中斷方式控制電動機(jī)轉(zhuǎn)動，采用定時器0工作方式1。電源上電時，電動機(jī)轉(zhuǎn)速為0:執(zhí)行鍵盤掃描，判斷是否有鍵被按下，若有鍵被按下再判斷鍵值(鍵值采用行列式，第一行為11，12，14，18，第一列為11，21，41，81)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)舉例超聲波測距第二個單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)舉例是關(guān)于超聲波測距的。本系統(tǒng)包含電源、鍵盤/顯示、語音播報、溫度傳感器、MCU及超聲波測距模塊電路的設(shè)計?？傮w結(jié)構(gòu)框圖設(shè)計如圖9.2.8所示。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)舉例LED點陣屏顯示系統(tǒng)本節(jié)舉例的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)是LED點陣屏顯示系