Q第八章单片机控制系统设计及应用 ◆第一节单片机控制系统的设计方法 ◆第二节提高系统可靠性的常用方法 ◆第三节单片机在步进电动机控制中的应 用 ◆第四节单片机在直流调速中的应用 ◆第五节单片机在电子显示屏中的应用
第八章 单片机控制系统设计及应用 第一节 单片机控制系统的设计方法 第二节 提高系统可靠性的常用方法 第三节 单片机在步进电动机控制中的应 用 第四节 单片机在直流调速中的应用 第五节 单片机在电子显示屏中的应用
Q第一节单片机控制系统的设计方法 系统设计的内容及步骤 (1)从元件级开始,构成系统针对具体任务, 选用合适的单片机,配以必要的存储器、接口 芯片和外围设备来构成系统。 (2)应用已有的单片机系统,适当扩展已有的 单片机系统是51、96等系列单片机组成的单板 机。根据实际需要,在此系统的基础上适当扩 展ⅣO通道或其它器件,构成一个测控系统 控制系统设计的内容和步骤
第一节 单片机控制系统的设计方法 一、系统设计的内容及步骤 （1）从元件级开始，构成系统 针对具体任务， 选用合适的单片机，配以必要的存储器、接口 芯片和外围设备来构成系统。 （2）应用已有的单片机系统，适当扩展 已有的 单片机系统是51、96等系列单片机组成的单板 机。根据实际需要，在此系统的基础上适当扩 展I/O通道或其它器件，构成一个测控系统。 二、控制系统设计的内容和步骤
1.方案设计 1)单片机机型和器件的选择 a.性能特点要适合所要完成的任务,避免 过多的功能闲置 b.性能价格比要高,以提高整个系统的性 能价格比; C.结构原理要熟悉,以缩短开发周期; d.货源要稳定,有利于批量的增加和系统 的维护。 (2)硬件与软件的功能划分
1．方案设计 (1)单片机机型和器件的选择 a．性能特点要适合所要完成的任务，避免 过多的功能闲置； b．性能价格比要高，以提高整个系统的性 能价格比； c．结构原理要熟悉，以缩短开发周期； d．货源要稳定，有利于批量的增加和系统 的维护。 (2)硬件与软件的功能划分
系统的硬件和软件要作统一的考虑。因 为一种功能往往是既可以由硬件实现, 又可以由软件实现。要根据系统的实时 性和系统的性能价格比进行综合确定。 2.硬件设计 1)单片机电路设计 主要完成时钟电路、复位电路、供电电路 I/O电路的设计 (2)展电路设计 主要完成程序存储器、数据存储器、I(O 接口电路的设计
系统的硬件和软件要作统一的考虑。因 为一种功能往往是既可以由硬件实现， 又可以由软件实现。要根据系统的实时 性和系统的性能价格比进行综合确定。 2．硬件设计 (1)单片机电路设计 主要完成时钟电路、复位电路、供电电路、 I/O电路的设计 (2)扩展电路设计 主要完成程序存储器、数据存储器、I/O 接口电路的设计
(3)输入输出通道设计 主要完成传感器电路、放大电路、多路开关 A/D转换电路、D/A转换电路、开关量接口电 路、驱动及执行机构的设计。 (4)控制面板设计 主要完成按键、开关、显示器、报警等电路的 设计。 3.软件设计 结合硬件组成,首先明确软件部分各个模块的 功能,详细地画出各模块的流程图,然后进行 主程序设计和各模块程序设计,最后连接起来 得到完整的应用程序
(3)输入/输出通道设计 主要完成传感器电路、放大电路、多路开关、 A/D转换电路、D/A转换电路、开关量接口电 路、驱动及执行机构的设计。 (4)控制面板设计 主要完成按键、开关、显示器、报警等电路的 设计。 3．软件设计 结合硬件组成，首先明确软件部分各个模块的 功能，详细地画出各模块的流程图，然后进行 主程序设计和各模块程序设计，最后连接起来 得到完整的应用程序
4.系统调试 将硬件和软件相结合,分模块进行调试, 修正和完善原始方案。最后进行整个系 统的调试,以达到控制系统的要求。调 试完成后将应用程序固化在程序存储器 中
4．系统调试 将硬件和软件相结合，分模块进行调试， 修正和完善原始方案。最后进行整个系 统的调试，以达到控制系统的要求。调 试完成后将应用程序固化在程序存储器 中
Q第二节提高系统可靠性的常用方法 提高系统可靠性的常用方法 (一)电源干扰及其抑制 1.交流电源干扰及其抑制 在工业控制现场,生产负荷经常变化, 大型用电设备的启动、停止等,往往要 造成电源电压的波动,因此,我们一方 面要尽量使控制系统远离这些干扰源, 另一方面可在系统中采用干扰抑制器
第二节 提高系统可靠性的常用方法 一、提高系统可靠性的常用方法 （一）电源干扰及其抑制 1．交流电源干扰及其抑制 在工业控制现场，生产负荷经常变化， 大型用电设备的启动、停止等，往往要 造成电源电压的波动，因此，我们一方 面要尽量使控制系统远离这些干扰源， 另一方面可在系统中采用干扰抑制器
2.直流电源抗干扰措施 ①采用集成稳压块单独供电 ②直流开关电源 ③DCDC变换器 (二)地线干扰及其抑制 1.一点接地和多点接地的应用 2.数字地与模拟地的连接原贝 数字地指的是TTL或CMOS芯片、IO接口电路 芯片、CPU芯片等数字逻辑电路的地端,以及 AD、D/A转换器的数字地端。模拟地指的是 运算放大器、采样保持器等模拟器件的地和 AD、D/A转换器中模拟信号的接地端
2．直流电源抗干扰措施 ①采用集成稳压块单独供电 ②直流开关电源 ③DC-DC变换器 （二）地线干扰及其抑制 1．一点接地和多点接地的应用 2．数字地与模拟地的连接原则 数字地指的是TTL或CMOS芯片、I/O接口电路 芯片、CPU芯片等数字逻辑电路的地端，以及 A/D、D/A转换器的数字地端。模拟地指的是 运算放大器、采样保持器等模拟器件的地和 A/D、D/A转换器中模拟信号的接地端
3.印刷电路板的地线分布原则 印刷电路板的地线分布一般应遵循下列 几个原则: ①TTL、CMOS器件的地线要呈辐射网状, 避免形成环状。 ②线路板上的地线要根据通过电流的大小 决定其宽度,最好不小于3mm ③旁路电容的地线不要太长 ④功率地通过的电流信号一般较大,其地 线应较宽些,且必须与小信号地分开
3．印刷电路板的地线分布原则 印刷电路板的地线分布一般应遵循下列 几个原则： ①TTL、CMOS器件的地线要呈辐射网状， 避免形成环状。 ②线路板上的地线要根据通过电流的大小 决定其宽度，最好不小于3mm。 ③旁路电容的地线不要太长 ④功率地通过的电流信号一般较大，其地 线应较宽些，且必须与小信号地分开
4.屏蔽双绞线的接地 当采用屏蔽双绞线传送信号时,应将屏蔽 体与工作地连在一起,并应注意只能有 个接地点,否则屏蔽体两端就会形成 回路,在屏蔽体上产生较大的噪声 5.接地系统 在 元 整的单片机应用系统中,存在 着三种类型的地:一是低电平电路地线, 如数字地、模拟地 是电动机、继 电器、电磁开关等强电设备的地(亦可称 为噪声地);三是机壳、控制柜外壳地(也 称为金属件地)
4．屏蔽双绞线的接地 当采用屏蔽双绞线传送信号时，应将屏蔽 体与工作地连在一起，并应注意只能有 一个接地点，否则屏蔽体两端就会形成 回路，在屏蔽体上产生较大的噪声 . 5．接地系统 在一个完整的单片机应用系统中，存在 着三种类型的地：一是低电平电路地线， 如数字地、模拟地等；二是电动机、继 电器、电磁开关等强电设备的地(亦可称 为噪声地)；三是机壳、控制柜外壳地(也 称为金属件地)