单片机及其最小应用系统.ppt

任务4 单片机应用系统的设计 由此可见，单片机应用系统的设计人员必须从硬件和软件两个角度来深入了解单片机，并能够将二者有机结合起来，才能形成具有特定功能的应用系统或整机产品。 通过单片机的I/O接口，在其周围可以设置很多的外围应用电路。下面我们以一些典型外围电路进行说明。 * 1、实现显示输出的发光二极管电路 8路发光二极管显示电路如图1.4.2所示，8个采用共阳极连接方式的发光二极管，每个发光二极管均接有限流电阻。只要将单片机最小系统中的任意一个I/O口与之相连接，就可以构成一个单片机最小应用系统电路。当单片机I/O口输出低电平时，发光二极管就亮；而输出高电平时，发光二极管就不亮； 图1.4.2 8路发光二极管显示电路 任务4 单片机应用系统的设计 * 按键是单片机的输入电路，通过按键操作实现对单片机的工作进行控制。按键有按下和未按下之分，单片机通过定义按键的功能，判断和检测键是否按下来，以便决定单片机执行哪一段程序，完成哪一个特定功能。按键电路如图1.4.3所示，（a）独立式按键电路，（b）矩阵式按键电路。只要将单片机最小系统中的任意一个I/O口与之相连接，就可以构成一个单片机按键输入电路。对于独立式按键电路来说，当某个按键按下时，对应的单片机I/O口线为低电平，反之为高电平时。 2. 实现输入控制的按键电路 任务4 单片机应用系统的设计 * 任务4 单片机应用系统的设计 （a）独立式按键电路 （b）矩阵式按键电路 图1.4.3 按键电路 * 任务4 单片机应用系统的设计 单片机与数码管连接的电路有两种，一种是静态显示方式，一种是动态显示方式；在静态显示中，数码管的每段LED需要占用一条端口线实现显示控制。由于单片机端口的引脚有限，在数码管较多时不宜采用静态显示方式，常采用动态显示控制方式来连接电路。如图1.4.4所示，采用4位数码管显示的电路，通过段码和位选码来与单片机最小系统进行连接。 3．实现数字显示的数码管输出电路 * 任务4 单片机应用系统的设计 图1.4.4 4位数码管显示电路 图1.4.5　声光报警电路 * 任务4 单片机应用系统的设计 4．实现声光报警的输出电路 声光报警电路如图1.4.5所示，当单片机的P3.7输出低电平，QB导通，二极管DB1点亮，蜂鸣器发出报警声。 除上述电路外，还有相关的外围硬件电路，在此不一一介绍了，放在相应的项目或任务中讲解。 对于单片机应用系统而言，要想完成一个特定的工作任务，光设计好硬件电路还不行，还必须根据功能要求设计相应的控制软件，这样才能使电路按照设计要求自动地进行工作。对单片机应用技术而言，除要应用到硬件知识，还要应用到相关的软件设计知识。因此，单片机应用系统的开发和应用是硬件设计和软件设计的结合。 * ◇ 知识链接 1.1 如何让单片机工作起来 把需单片机完成的任务编成程序装入单片机芯片中，给单片机应用系统加电（有的需其它电路），单片机就会自动工作起来。 1.2 单片机的工作过程 单片机的工作过程实质上是执行用户编制程序的过程，一般程序的机器码都已固化到存储器中，因此开机复位后，就可以执行指令。执行指令又是取指令和执行指令的周而复始的过程。单片机通过PC控制下，一条条的从程序存储器中读取指令（至于如何把程序存到存储器中，我们可以利用相应工具实现的），然后执行该指令就可以实现，相应的控制功能。 程序开发的过程就是：把用户要求——转化为指令（程序语句）——存放到程序存储器——在单片机CPU控制下——取指令——执行指令——实现相应功能。 必须明白我们的角色就是主要是完成第一步，就是要进行程序的编制，使单片机按照我们的要求工作，而剩余的工作是由单片机自动完成的。 * 1.3 如何进行单片机应用系统的开发 分析任务（即明确设计任务具体是什么）---方案选择（根据设计任务选择一组最适合的电路方案）——硬件电路设计——软件程序设计——调试程序——单片机应用系统的调试、测试。具体如下： 1.3.1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。 ◇ 知识链接 * （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