第11章 单片机应用系统设计方法与实例
单片机应用设计实例
单片机应用系统设计步骤
单片机应用系统设计方法
第11章 单片机应用系统设计方法与实例
第一节 单片机应用系统的研发步骤
方案论证与总体设计
硬件设计与调试
软件设计与调试
系统调试、测试与运行
第11章 单片机应用系统设计方法与实例
第一节 单片机应用系统的研发步骤
在进行方案论证与总体设计时，应对系统的任务、控制对象、硬件资源和工作环境作出周密的调查研究，明确系统功能定位、成本要求、开发周期以及各项指标的要求，如被控对象的调节精度，跟踪速度，可靠性等级，待测脉冲信号的宽度、待测模拟信号的频谱特征等。对存储容量，地址分配、I/O接口和出错处理给出符合实际的明确定义 。
第一节 单片机应用系统的研发步骤
第11章 单片机应用系统设计方法与实例
硬件设计是根据总体设计要求，在选择完单片机机型的基础上，具体确定系统中所要使用的所有元器件，并设计系统的电路原理图，经过必要的实验后完成PCB布局布线设计、电路板制作和样机的组装，以及硬件设计的验证工作。 在硬件设计时，特别要注意单片机晶振频率和运行速度的选择 ，性能指标的协调优化 ，以及电压、电流浪涌抑制措施和接口电路的电平、驱动能力的匹配等。
第一节 单片机应用系统的研发步骤
第11章 单片机应用系统设计方法与实例
软件设计通常包括程序整体架构的规划、程序流程图设计、程序单元模块的编辑调试、系统功能调试等阶段 。特别是在多人协同编写程序时，不同成员之间的程序必须要规划好单片机资源的有序使用，如单片机内外RAM、定时器、中断等，否则不同程序模块将无法进行有机融合。程序设计采用模块化思想，不同模块之间最好通过子程序调用、中断等方法实现转移，尽量少用跳转语句。
第11章 单片机应用系统设计方法与实例
第一节 单片机应用系统的研发步骤
在系统调试阶段，考查的重点是解决本系统与其它设备的连接适应性、外观造型与机箱结构设计、长期运行可靠性、发热情况的影响等。测试不仅包括定性测试，更要做严格的定量测试，以确保精度、速度等满足设计指标，还要进行安全测试、EMC测试、高低温工作与存储等耐候性测试，以便于及早发现设计中的不足并改进。正式投产之前，还要进行一定数量的试生产，以验证批量产品的一致性、是否适合批量生产工艺等。
第11章 单片机应用系统设计方法与实例
第二节 单片机应用系统设计方法
主要器件选型
原理图设计
确定器件封装
PCB图设计
制板与调试
第11章 单片机应用系统设计方法与实例
第二节 单片机应用系统设计方法
器件的极限工作参数如：承受的最大工作电压、电流、功率等。极限工作参数通常是元器件所能承受的极限值，意味着超过这个极限范围，将导致器件损坏。而正常工作参数则是确保元器件正常工作的参数范围，两者概念有明显的不同。如MAX7219芯片，极限电压范围为-0.3～6V，超过此电压范围将会把芯片烧毁，即使没超出此范围，芯片也未必能正常工作；而该芯片的正常工作电压为4.0～5.5V，说明只有电源电压在该范围内，芯片才能正常工作。
1. 制
在单片机的应用系统中，常使用如继电器、电动机、电磁阀等具有较大电感量的元件或设备。当电感回路的电流被切断时，会产生很大的反电势而形成噪声干扰。这种噪声不但产生电磁场干扰其他回路，而且还可能击穿电路中晶体管之类的器件。 常用的抑制方法是在线圈的两端并联二极管、稳压管或阻容回路，以抑制线圈断开后的瞬时高电压。
第11章 单片机应用系统设计方法与实例
第三节 单片机应用系统设计实例
公交车辆的合理调度需要准确知道车辆所在线路客流在一定时间段内的分布，公交车车上人数统计器就是为此设计，主要实现实时统计当前车内的人数并显示。这些数据经过存储、汇总、分析等，即可知道客流的变化规律。
实例1：公交车车上人数统计器
功能
公交车内的人数一般不会超过100人，采用2位LED数码管显示即可，当前车内人数=总上车人数-总下车人数，因此，只要能够分别检测旅客上车和下车的信息，即可进行统计，为此规定公交车的前门上车，后门下车，分别在上车门和下车门上安装开关型传感器，人每经过上车门或下车门，即发出一个脉冲进入到单片机。信号以中断的方式进行检测，上车门检测到脉冲，车上人数加1，下车门检测到脉冲，车上人数减1。
总体设计
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第三节 单片机应用系统设计实例
实例1：公交车车上人数统计器
第11章 单片机应用系统设计方法与实例
第三节 单片机应用系统设计实例
实例1：公交车车上人数统计器
原理图
第11章 单片机应用系统设计方法与实例
第三节 单片机应用系统设计实例
实例1：公交车车上人数统计器
单片机程序采用C51编写，分为预定义、主程序、子程序和中断程序等。
总体设计
第11章 单片机应用系统设计方法与实例
第三节 单片机应用系统设计实例
实例1：公交车车上人数统计器