第七章单片机应用系统设计概述与高级语言编 程 71单片机应用系统设计概述 单片是种集成电路芯片,采用超大规模技术把具有 数据处理能力的微处理器(CPU),随机存取数据存储(RAM 只读程序存储器(RoM,输入输出电路(0口),可能还包 定时计数器,串行通信口SCI),等电路集成到一块单块芯片 上,构成一个最小然而完善的计算机系统。这些系统能在软 的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的 由此来看,单片机有着微处理器所不具备的功能,它可单 绌地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能,这是单片 单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字 电路构成的控制系统,可以软件控制来实现,并能够实现智 能化,现在单片机控制范畴无所不在,例如通 家用 电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等,单片 机的应用领域越来越广泛
第七章 单片机应用系统设计概述与高级语言编 程 ◼ 7.1 单片机应用系统设计概述 ◼ 单片机是一种集成电路芯片，采用超大规模技术把具有 数据处理能力的微处理器(CPU)，随机存取数据存储器(RAM)， 只读程序存储器(ROM)，输入输出电路(I/O口)，可能还包括 定时计数器，串行通信口(SCI)，等电路集成到一块单块芯片 上，构成一个最小然而完善的计算机系统。这些系统能在软 件的控制下准确、迅速、高效地完成程序设计者事先规定的 任务。 由此来看，单片机有着微处理器所不具备的功能，它可单 独地完成现代工业控制所要求的智能化控制功能，这是单片 机最大的特征。 ◼ 单片机控制系统能够取代以前利用复杂电子线路或数字 电路构成的控制系统，可以软件控制来实现，并能够实现智 能化，现在单片机控制范畴无所不在，例如通信产品、家用 电器、智能仪器仪表、过程控制和专用控制装置等等，单片 机的应用领域越来越广泛
■711单片机应用系统的分类 ■按照单片机系统扩展与系统配置的状况,单片机应用系统 可分为最小系统、典型应用系统和增强应用系统等。 1.最小应用系统 最小应用系统是指能维持单片机运行的最简配置系统。 这种系统结构简单、成本低廉,常构成一些简单的控制 系统,如开关状态的输入/输出控制、时序控制等 这种应用系统的硬件电路构成很简单,对于片内有程序 存储器的单片机,只要配上晶振、复位电路和电源就可以 构成最小应用系统。而对于片内无程序存储器的单片机, 其最小应用系统除了配置晶振、复位电路和电源外,还需 扩展程序存储器。图7-1所示是8031的最小系统 ■最小应用系统的功能完全取决于单片机芯片技术水平
◼ 7.1.1 单片机应用系统的分类 ◼ 按照单片机系统扩展与系统配置的状况，单片机应用系统 可分为最小系统、典型应用系统和增强应用系统等。 ◼ 1. 最小应用系统 ◼ 最小应用系统是指能维持单片机运行的最简配置系统。 ◼ 这种系统结构简单、成本低廉，常构成一些简单的控制 系统，如开关状态的输入／输出控制、时序控制等。 ◼ 这种应用系统的硬件电路构成很简单，对于片内有程序 存储器的单片机，只要配上晶振、复位电路和电源就可以 构成最小应用系统。而对于片内无程序存储器的单片机， 其最小应用系统除了配置晶振、复位电路和电源外，还需 扩展程序存储器。图7-1所示是8031的最小系统。 ◼ 最小应用系统的功能完全取决于单片机芯片技术水平
.5V 20p XTALI P2. P2. XTAL2 20p EA PO. GND 74ts373 803 2716 24F CE GND +5V OENVE 图7-18c31的最小系统
AT8C51的最小系统 P10 P0. O(ADO)H30 P1.1 P01(AD1) P12 P0.2AD2) DI P13 P0.3(AD3) 工ED P1.4 P0.4(ADA) P1.5 P0.(AD5) P16 P0.6(AD6 P1.7 P0.7(AD7 vCc IT133) P2A8) INTo(P3. 2) P21(A9) 130pF P22(A10) TI(P3, 5) P23(A11) T0P34) P24(A12) 26 P25(A13) GND 1-24MHz EANVP P26(A14) 27(A15) XTALI 30p叶 XTAL2 VCc O VCC GND RESET RXD(P3. 0) R1 8.2K TXD(P3. 1) 1 ALE/PROG GND 10u VR(P3.6) PSEN ATS9C51
AT89C51的最小系统
ADuC812单片智能转换器( Micro converter@) 主要功能 模拟IO ADuC812是一个完全集成的12位 通道,高速12位ADC 数据妥集系 个芯片内 片内100ppm/C的电压参考源 台了高能的自校准多通道12 速度高达200kSPS ADC,双12位DAC和可编程8位 ADC至RAM高速捕获型DMA控制器 个12位(单调的)电压输出DAC 微控制器(与8051兼容的指令集)。 拥有片内温度传感器 片内的8K字节闪速/电擦除存储 存储器 8K字节片内闪速/电擦除程序存储器 器、640字节片内闪速/电擦除数 640字节片内闪速/电擦除数据存储器 据存储器和256字节的片内数据 256字节的片内数据RAM 16M字节的外部数据地址空间 静态存储器,均由可编程8051兼 64K字节的外部程序地址空间 容内核控制。 基于8051的内核 另外微控制器具有包括看门狗定 标称的12NHZ工作频率(最大16MHz) 3个16位定时器/计数器 器、电源监视器和 ADC DMA 高电流驱动能力端口——端口3 功能,为多处理器接口和I/O扩 9个中断源,2个优先级 展提供了32条可编程的I/O线、 电源 I2C 运行于指定的3V和5V电压下 正常模式,空闲模式和掉电模式 兼容的SP和标准UART串行口 片内外围设备 /O等。 UART和SP串行Io 双线(400 KHzI-c兼容)串行Io 看门狗定时器WDT
◼ ADuC812是一个完全集成的12位 数据采集系统，在一个芯片内结 合了高性能的自校准多通道12 位 ADC，双12 位DAC 和可编程8 位 ◼ 微控制器( 与8051 兼容的指令集)。 ◼ 片内的8 K 字节闪速/ 电擦除存储 器、640 字节片内闪速/ 电擦除数 ◼ 据存储器和256 字节的片内数据 静态存储器，均由可编程8051 兼 容内核控制。 ◼ 另外微控制器具有包括看门狗定 时器、电源监视器和ADC DMA 功能，为多处理器接口和I/O 扩 展提供了32 条可编程的I/O 线、 I2C ◼ 兼容的SPI 和标准UART 串行口 I/O 等。 ADuC812 单片智能转换器(MicroConverter®)
ADuC812单片智能转换器 Micro converter) 功能框图 P00P0.7 P1.0-P17 P20P7 P30P.7 DAOO > BUF DACO AINO(P1OH-AIN7(P1.7) 12位逐次逼近ADC DAC MUX 控制和校准逻辑 控制 DACI DACI T0(P34 微控制器 基于8051的微控制器核心 电源监视器 3×16位 T2(P1.0) 温度 定时器/计数器 T2EX(PL. 1) 参考源传感器 8KX8程序闪速 电擦除存储器 看门狗定时器 2线串行o INT0(32) INTI(P33) 40×8用户闪速电擦除存储器 UART MUX ALE ADuC812 DSC O RESET AVoD AGND DVDD DGND XTALI XTAL2 RxD TxD SCLOCK MOSI/ MISO (P3.0)P3,) SDATA(P3.3)
ADuC812 单片智能转换器(MicroConverter®)
■2.典型应用系统 典型应用系统是指单片机要完成一般工业测、 控功能所必须具备的硬件结构系统。它包括系统扩 展与系统配置两部分内容。 系统扩展是指在单片机内部程序存储器(RO / EPROM、数据存储器(RAM及输入/输出(I/O 口等部分不能满足系统要求时,需在片外扩展的部 分。扩展多少,视系统要求而定 系统配置是指单片机为满足应用要求所应配置 的基本外部设备,如键盘、显示器等
◼ 2. 典型应用系统 ◼ 典型应用系统是指单片机要完成一般工业测、 控功能所必须具备的硬件结构系统。它包括系统扩 展与系统配置两部分内容。 ◼ 系统扩展是指在单片机内部程序存储器(ROM ／EPROM)、数据存储器(RAM)及输入／输出(I／O) 口等部分不能满足系统要求时，需在片外扩展的部 分。扩展多少，视系统要求而定。 ◼ 系统配置是指单片机为满足应用要求所应配置 的基本外部设备，如键盘、显示器等
EPROM 显示器 单片机 键盘 RUM I/O扩展 图72典型应用系统框图
■3.增强应用系统 增强应用系统是指包含为了加强典型系统的 人机对话、与其他设备通讯和系统测控功能而增 设外设与接口的系统,如图7-3所示。 数字量检测 先电隔腐 模拟量检测 A/D 干关量检测 光电隔离 型应用系统 通用外设 千关量控制 「光电隔离 伺服驱 D/A 动控制 测控增强 外设增强 图7-3增强应用系统框图
◼ 3. 增强应用系统 ◼ 增强应用系统是指包含为了加强典型系统的 人机对话、与其他设备通讯和系统测控功能而增 设外设与接口的系统，如图7-3所示
712单片机应用系统的构成方式 单片机应用系统有三种结构方式。 ■1.专用系统 这种系统的扩展与配置完全是按照应用系统的功能 要求设计的。系统硬件只需满足应用要求,系统中只配备 应用软件(固化在ROM或EPOM中),故系统有最佳配置, 系统的软应件资源能得到最充分的利用。但这种系统无自 开发能力,要有开发工具的支持。采用这种结构方式,要 求有较强的软硬件开发基础 专用系统主要用在大批量生产的仪器、设备和家用电器 等方面作测控用。一般不需要很多按键,甚至可以不要
7.1.2 单片机应用系统的构成方式 ◼ 单片机应用系统有三种结构方式。 ◼ 1. 专用系统 ◼ 这种系统的扩展与配置完全是按照应用系统的功能 要求设计的。系统硬件只需满足应用要求，系统中只配备 应用软件(固化在ROM或EPROM中)，故系统有最佳配置， 系统的软应件资源能得到最充分的利用。但这种系统无自 开发能力，要有开发工具的支持。采用这种结构方式，要 求有较强的软硬件开发基础。 ◼ 专用系统主要用在大批量生产的仪器、设备和家用电器 等方面作测控用。一般不需要很多按键，甚至可以不要