单片机原理与接口技术电子教案

第 10 章

单片机的应用设计与调试

成都大学工业制造学院 程 跃

本章主要内容(本章学时4学时)

1. 单片机应用系统的设计步骤2. 单片机应用系统设计

3. 单片机应用系统的仿真开发与调试4. 单片机应用系统的抗干扰设计

10.1 单片机应用系统的设计步骤 单片机应用系统以单片机为核心，配以一定的外围

电路和软件、能实现用户所要求的测控功能的系统。

一个应用系统设计，一般可分为4个阶段：

10.1 单片机应用系统的设计步骤

(1)需求分析及设计方案初拟设计工作，需经过深入细致需求分析，周密科 学方案论证才能使系统设计工作顺利完成。需求 分析包括：被测控参数的形式(电量、非电量、 模拟量、数字量等)、被测控参数的范围、性能 指标、系统功能、工作环境、显示、报警、打印 要求等。 注意，方案确定时候，简单的方法往往可以 解决大问题，切忌“简单的问题复杂化”。

10.1 单片机应用系统的设计步骤

(2)器件选型 单片机选择

主要从性能指标、集成外围模块、功耗、 性价比等方面进行选择。对于一般的测控 系统，选择8位机即能满足要求。对于要求 较高的测控系统，需选择16位机或32位机。

外围器件及电路选择 外围器件应符合系统的精度、速度和可靠 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、功能强、

性、功耗、抗干扰等方面的要求。应考虑功耗、

集成度高的典型电路。

10.1 单片机应用系统的设计步骤

(3)总体设计总体设计就是根据设计任务、指标 要求和给定条件，设计出符合现场条 件的软、硬件方案。并进行方案优化。 应划分硬件、软件任务，画出系统结 构框图。要合理分配系统内部的硬件、 软件资源。包括以下几个方面：

从开发条件与市场情况选择开发软硬件 方法 包括仿真器、编程器、元器件、语言、 程序设计等。

从系统功能需求出发设计功能模块包括显示器、键盘、数据采集、检测、通 信、控制、驱动、供电方式等。

从系统功能需求出发设计功能模块

包括显示器、键盘、数据采集、检测、通信、控制、驱动、供电方式等。

从系统可靠性需求确定系统设计工艺

包括去耦、光隔、屏蔽、印制板、低功耗、散热、传输距离/速度、节电方式、掉电保护、

软件措施等。

10.2 单片机应用系统设计 设计单片机应用系统主要从硬件和软件两个方面进

行考虑：(1)硬件设计

由总体设计所给出功能，在确定单片机 类型的基础上进行硬件设计、实验。进行必要

的工艺结构设计，绘制原理图，制作出印刷电路板，组装后即完成了硬件设计。

硬件设计应考虑的问题

向片上系统(SOC)方向发展 以软代硬 注重标准化、模块化 工艺设计时要考虑安装、调试、维修的方便

硬件电路各模块设计的原则

单片机应用系统的一般结构 如下图所示

各模块电路设计时应考虑以下几个方面： (1)存储器扩展：类型、容量、速度和接 口，尽量减少芯片的数量。 (2)I/O接口的扩展：体积、价格、负载 能力、功能，合适的地址译码方法。

(3)输入通道的设计：开关量(接口形式、电 压等级、隔离方式、扩展接口等),模拟输 入通道(信号检测、信号传输、隔离、信号 处理、 A/D、扩展接口、速度、精度和价格 等)。 (4)输出通道的设计：开关量(功率、控制方 式等),模拟量输出通道(输出信号的形式、 D/A 、隔离方式、扩展接口等)