单片机应用系统开发.ppt

第8章单片机应用系统开发8.1单片机应用系统开发过程图8-1单片机应用系统开发过程8.1.2硬件设计(2)通用性。在应用系统中，尽量采用通用的大规模集成电路芯片，这样可大大简化系统的设计、安装和调试，也有助于提高系统的可靠性。
(3)型号和公差。在确定元器件参数之后，还要确定元器件的型号，这主要取决于电路所允许元器件的公差范围。如电解电容器可满足一般的应用，但对于电容公差要求高的电路，电解电容则不宜采用。(4)与系统速度匹配。单片机时钟频率一般可在一定范围内选择（如增强型MCS-51单片机芯片可在0～33MHz之间任意选择），在不影响系统性能的前提下，时钟频率选低些好，这样可降低系统内其他元器件的速度要求，从而降低成本和提高系统的可靠性。在选择比较高的时钟频率时，需挑选和单片机速度相匹配的元器件。另一方面，较低的时钟频率会降低晶振电路产生的电磁干扰。
(5)电路类型。对于低功耗应用系统，必须采用CHMOS或CMOS芯片，如74HC系列、CD4000系列；而一般系统可使用TTL数字集成电路芯片。2.系统构成方式选择3.系统硬件电路设计原则
一般在系统硬件电路设计时应遵循以下原则：
(1)尽可能选择标准化、模块化的典型电路，且符合单片机应用系统的常规用法。
(2)系统配置及扩展标准必须充分满足系统的功能要求，并留有余地，以利于系统的二次开发。
(3)硬件结构应结合应用程序设计一并考虑。软件能实现的功能尽可能由软件来完成，以简化硬件结构。(4)系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配。
(5)单片机外接电路较多时，必须考虑其驱动能力。
(6)可靠性及抗干扰设计是硬件系统设计不可缺少的一部分。
(7) TTL电路未用引脚的处理。
(8)工艺设计，包括机架机箱、面板、配线、接插件等，必须考虑安装、调试、维护的方便。4.印制电路板设计
单片机应用系统产品在结构上离不开用于固定单片机芯片及其他元器件的印制板。通常这类印制板布线密度高、焊点分布密度大，需要双面、甚至多层板才能满足电路要求。
在编辑印制板时，需要遵循下列原则：
(1)晶振必须尽可能靠近CPU晶振引脚，且晶振电路下方不能走线，最好在晶振电路下方放置一个与地线相连的屏蔽层。(2)电源、地线要求。在双面印制板上，电源线和地线应安排在不同的面上，且平行走线，这样寄生电容将起滤波作用。对于功耗较大的数字电路芯片，如CPU、驱动器等应采用单点接地方式，即这类芯片电源、地线应单独走线，并直接接到印制板电源、地线入口处。
电源线和地线宽度尽可能大一些，或采用微带走线方式。
(3)模拟信号和数字信号不能共地，即采用单点接地方式。
(4)在中低频应用系统(晶振频率小于20MHz)中，走线转角可取45°；在高频系统中，必要时可选择圆角模式。尽量避免使用90°转角。(5)对于输入信号线，走线尽可能短，必要时在信号线两侧放置地线屏蔽，防止可能出现的干扰；不同信号线避免平行走线，上下两面的信号线最好交叉走线，相互干扰可减到最小。
(6)为减低系统功耗，对于未用TTL电路单元必须按如下方式处理：
在印制板设计时，最容易忽略未用单元电路输入端的处理(因为原理图中没有给出)。尽管它不影响电路的功能，但却增加系统的功耗，尤其是当系统靠电池供电时，就更应该注意未用单元引脚的连接。
在小规模TTL电路芯片中，同一芯片内常含有多套电路。例如，在74LS00芯片中，就含有四套“2输入与非门”。8.1.3资源分配2.程序存储器资源分配
片内ROM存储器用于存放程序和数据表格。按照MCS-51单片机的复位及中断入口的规定，002FH以前的地址单元都作为中断、复位入口地址区。在这些单元中一般都设置了转移指令，转移到相应的中断服务程序或复位启动程序。当程序存储器中存放的功能程序及子程序数量较多时，应尽可能为它们设置入口地址表。一般的常数、表格集中设置表格区。二次开发扩展区应尽可能放在高位地址区。3. RAM资源分配
RAM分为片内RAM和片外RAM。片外RAM的容量比较大，通常用来存放批量大的数据，如采样结果数据；片内RAM容量较少，尽可能重叠使用，如数据暂存区与显示、打印缓冲区重叠。
对于MCS-51单片机来说，片内RAM是指00H～7FH单元，这128个单元的功能并不完全相同，分配时应注意发挥各自的特点，做到物尽其用。00～1FH这32个字节可以作为工作寄存器组，在工作寄存器的8个单元中，R0和R1具有指针功能，是编程的重要角色，应充分发挥其作用。系统上电复位时，置PSW=00H，SP=07H，则RS1(PSW.4)、RS0(PSW.3)位均为0，CPU自动选择工作寄存器组0作为当前工作寄存器，而工作寄存器组1为堆栈，并向工作寄存器组2、3延伸。例如，此时当CPU执行诸如MOVR1，#2FH指令时，R1即是指01H单元。在中断服