第七章 单片机应用系统设计

第7章单片机应用系统设计7.1单片机应用系统概述7.2伟纳电子ME830开发板介绍7.3实战篇(实验)应用不同方法不同：单片机应用系统的技术要求各不相同，针对具体的任务，设计方法和步骤也不完全相同。软硬结合：为完成某一任务的单片机应用系统需要包含硬件和软件系统。硬件和软件必须紧密结合，协调一致才能正常工作。在系统研制过程中，硬件设计和软件设计不能截然分开。硬件设计时应考虑软件设计方法，而软件也一定是基于硬件基础上进行设计的。这就是所谓的“软硬结合”。研制过程：确定任务、总体设计、硬件设计、软件设计、系统调试、产品化等几个阶段。它们不是绝对分开的，有时是交叉进行的。7.1单片机应用系统概述一、单片机应用系统的设计方法单片机只是一块芯片而已，本身并无开发能力，编程序、调试程序、烧程序、擦除程序、下载程序等都要借助于开发工具。二、单片机应用系统的开发工具软件工具硬件工具+集成开发环境(IDE:Keil)电脑编程器（即写入器,带ISP可免)仿真器（紫外线擦除器）开发工具学习用开发板(实验板)7.2伟纳电子开发板深圳硕飞科技有限公司（伟纳电子网）“ME830单片机开发实验仪”是深圳硕飞科技有限公司（伟纳电子网）集多年单片机开发工具设计经验，历经近一年时间开发的一款具有“实验仪、编程器、仿真器、ISP下载线”四功能合一的单片机开发实验系统。相比广受欢迎的产品ME300B/ME500B，ME830在技术上取得多项创新：ME830摒弃了具有多项缺陷的SST公版仿真方案，集成了硕飞科技最新开发的真正USB2.0接口ICE52专业仿真器和编程器，配合专用的POD52仿真头，仿真时不占用任何用户资源，支持全系列标准8051芯片仿真。系统支持目前大多数主流51系列单片机的烧写和实验，同时也兼容AVR系列单片机的烧写和实验。ME830内置有丰富的实验硬件资源，可使用户快速掌握单片机原理及其实用接口技术。ME830既适合初学者学习51，AVR单片机的需求；同时ME830专业的编程功能、高性能的仿真功能和ISP下载功能也真正适合单片机工程师开发产品使用。ME830单片机开发实验仪简介实验仪+编程器+仿真器+ISP下载线四功能合一的单片机开发实验系统硬件工具软件工具Keil后面介绍16路LED硕飞科技最新开发的真正USB2.0接口ICE52专业仿真器和编程器1路DS18B20接口51/AVR4*4矩阵键盘8个直接按键PS/2键盘接口电源输入5V电源输出接口8位AD/DA转换器DS1302SPI串行实时时钟板载步进电机驱动电路接口串口座交流蜂鸣器继电器插单片机用的普通40pin锁紧插座ISP下载/仿真接口P2口40Pin外扩接口引出CPU信号到外部电路取下短路帽后,可以采用杜邦线连接单片机的任意I/O口线，轻松搭建自己的电路(P2口)7段LED数码管P0口SUB接口晶振电源开关复位ME830单片机开发实验仪介绍P1口P1口红外接收头12864LCD接口(20pin)1602LCD接口(16x2字符型液晶实验)(16pin)ME830单片机开发实验仪上的液晶实验接口硕飞科技最新开发的真正USB2.0接口ICE52专业仿真器和编程器(板载)需要安装驱动程序部分需安装ICE52仿真驱动程序需安装USB驱动需安装编程器用MEFlash软件维纳电子提供的光盘上带(KEIL中也带此下载功能，所以可以不使用该软件)编程器功能(ISP功能)不仅可以使用MEFlash软件进行操作，还可以在KEIL中直接进行烧写(Keil中LOAD命令)随实验仪所带光盘内容图片打开随实验仪所带光盘内容列表√光盘内容说明(评估版软件，有2K代码限制)一二三四如果是没有注册过的KEIL，当程序超过2K时，会出现代码限制的错误，即不能通过编译.这个可以通过KEIL的注册机解决。一、ME830单片机开发实验仪使用手册目录√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√二、ME830单片机开发实验仪原理图1、单片机及其外扩接口2、系统控制部分3、数码管显示4、LED8+85、键盘6、RS232接口PS/2接口7、2块液晶显示器1602LCD接口(16x2字符型液晶实验)12864LCD接口(20pin)8、继电器蜂鸣器时钟温度传感器9、串行EEPROM—24系列、93系列简介串行时钟双向数据线器件/页面寻址地址输入端读/写保护串行EEPROM中，较为典型的I2C总线式串行器件有：ATMEL公司——AT24CXX系和AT93CXX系列等。*串行EEPROM芯片介绍实际大小AT93C46/56/57/66供应1K/2K/4K字节的EEPROM，是一个可连续消除字节的只读存储器。是一个8脚DIP与8脚JEDEC封装。*AT93C46简介实验板上为8脚JEDEC封装实际大小*下载的使用打印机接口的24CXX/93CXX读写器图片及原理图10、AD/DA转换器三、51汇编实验例程实验例程√√√√√√√√√√√√缺载板待做待做待做四、软件安装1、Keilc51软件伟纳电子提供的光盘上带,也可在网上免费下载2、ICE52仿真驱动程序注意:装载软件之前，一定要先装KEIL。否则不能用！该KEIL可以是随盘带的，也可以自己从网上下载。3、安装MEFlash软件说明SST单片机做实验时,将仿真头(SST89E516RD240-C-FQJE)作为普通的51单片机使用是不可以的.4、安装USB驱动PC机的前后板一般共有4个USB口,用那个就要驱动那个.ME830单片机开发实验仪硬件资源和外设接口内容见P6ME830单片机开发实验仪介绍普通配置列表（不需要擦除，可直接改写数据），产品照片展示应用实例照片ICE52仿真器主机仅鼠标大小的精美外壳，小巧轻便，方便携带和使用连接POD52仿真头(适配器)拔下仿真头后可以当作下载线使用，支持AT89S系列单片机的ISP下载可以直接在keil中实现对51系列芯片的ISP下载编程仿真器仿真头介绍仿真器决定大体类型，如PIC或51或AVR，仿真头决定具体型号的芯片如51中的ATmel里的AT89C52还是AT89S52等。内置SST89E516RD240-C-TQJEIn-CircuitEmulator内部Flash擦写次数达1万次以上，程序保存时间可达到100年内部Flash擦写次数达1万次以上，程序保存时间可达到100年SST89系列:内部Flash擦写次数达1万次以上,程序保存时间可达到100年.片内提供两块FLASH空间，可做程序和数据空间：程序空间:8-64K数据空间:8KSST89-AT89系列单片机比较：AT89系列:内部8k可反复擦写1000次的FlashROM,实为1000-10000次.SST89E(V)系列芯片图片有DIP-40、PLCC-44、TQFP-44三种封装形式仿真芯片适配头(仿真头)图片EZ-E3100仿真器EZ-E3100仿真器是采用IAP功能开发的单片机仿真系统,可仿真（兼容仿真）目前或者今后各厂家推出的全部51内核单片机。突破了此类仿真器两大难点:仿真开发系统软件可在线升级：防止EZ-E3100仿真系统中存在的bug不可更改；仿真头寿命无限：解决了单片机芯片寿命有限的困扰，可随意自换。仿真用的单片机是插在插座上的,可以方便更换.可更换仿真头芯片，支持的单片机型号：SST89E516RD2、89E58RD2、89E54RD2单片机仿真器是在产品开发阶段用来替代单片机进行软硬件调试的非常有效的开发工具。使仿真器可以对单片机程序进行单步、断点、全速等手段的调试，在集成开发环境中检查程序运行中单片机RAM、寄存器内容的变化，观察程序的运行情况。与此同时可以对硬件电路进行实时的调试。使用单片机仿真器可以迅速发现和排除程序中的错误，从而大大缩短单片机开发的周期。ICE52仿真器是我们2008年最新开发的USB2.0接口专业仿真器，能够在目前最专业KEIL开发环境下使用，在仿真过程中不占用用户的任何资源，特别是不占用IO端口，以及串口和定时器等重要资源。仿真器搭配独立的POD52仿真适配头，不仅可以仿真标准8051/8052单片机的所有功能，还可以仿真部分单片机的增强型功能。该仿真适配头采用CPU直接置入的方式，将仿真的CPU频率提高到其极限，并且稳定可靠。仿真器的功能自带32端口指示灯,为32端口的输出状态一目了然的重要设计。SP51嵌入式仿真器09-9-20网上最新优惠价定为：110元仿真器／仿真头一体化设计AVR仿真器图片仿真器微型置入式仿真适配头(称仿真头或适配器)实验板实验板仿真器仿真头的连接拔下仿真头后可以当作下载线使用JY2100单片机仿真开发系统硬件组成该仿真器的特点:凡是具备EA、ALE和PSEN引脚的单片机，插入仿真适配头即可。7.3实战篇结合ME830实验开发仪，分成小组（5人），选用光盘上提供的“实验例程”做实验。每一个小组必做实验2个(全班一样，见P45、46)、选作1-2个实验（汇编必做，C语言选做），除此之外,每一位学生必须会读手册上的实验例程(从实验一---实验八)。小组要求写实验报告。报告内容包括：1、实验目的2、实验仪器及设备3、实验内容及步骤4、实验报告要求实验内容还可以选做光盘上带的其他实验例程，报告内容大同小异，可以自己调整。建议小组组长:唐亮周启才汪佳星徐国青徐文洁……必做实验一：手册---ME830Demo1、熟悉开发板ME8302、软件安装：包括Keil、ICE52仿真驱动程序、USB驱动程序.3、要求：1）会建立自己的工程2）会往工程里添加.asm源程序3）输入源程序，写出详细的注释4）用板载仿真器调试程序（注意仿真头的使用）5）用板载仿真器仿真程序6）用ISP下载（烧写）程序到开发板的实验芯片AT89S52内。并运行该程序以验证烧写成功否。7）会演示已经建立的工程。4、会改变LED的闪烁频率，并演示。实验一:在实验室考核,小组人数5人，第7周周五下午，2班先做。必做实验二：EX7_KEY_INT外部中断1、实验要求见ME830使用手册中的EX7_KEY_INT3、自由发挥，对实验线路和实验程序做必要的改动，再演示。4、对改动后的源程序做详细的注释。2、先按照原例程实验，之后变为用K1键进行加法计数、K2键进行减法计数。实验二:在实验室考核,小组人数5人。第8周周五下午，1班先做。实验三:在实验室考核,小组人数2人，第8周2次上课时间考核要求和办法要求:必须熟读手册上的实验例程一～例程八（例程七除外）,例程九以后的可选读.考核办法:1、以抽签的形式，每两位同学选七个例程中某一个例程。2、在10分钟之内,由其中的一位同学将例程讲述一遍（主要讲解编程要点）,另一位同学回答老师抽查的程序注释。考试成绩：实验成绩占60分，卷面成绩占30分，平时成绩占10分。卷面考试时间:第9周周五下午(第7周结束单片机课程的理论学习)。单片机的程序设计调试分为两种，一种是使用软件模拟调试，意思就是用开发单片机程序的计算机去模拟单片机的指令执行，并虚拟单片机片内资源，从而实现调试的目的，但是软件调试存在一些问题，如计算机本身是多任务系统，划分执行时间片是由操作系统本身完成的，无法得到控制，这样就无法时时的模拟单片机的执行时序，也就是说，不可能像真正的单片机运行环境那样执行的指令在同样一个时间能完成（往往要完成的比单片机慢）。为了解决软件调试的问题，第二种是硬件调试，硬件调试其实也需要计算机软件的配合，大致过程是这样的：计算机软件把编译好的程序通过串行口、并行口或者USB口传输到硬件调试设备中（这个设备叫仿真器），仿真器仿真全部的单片机资源（所有的单片机接口，并且有真实的引脚输出），仿真器可以接入实际的电路中，然后与单片机一样执行。同时，仿真器也会返回单片机内部内存与时序等情况给计算机的辅助软件，这样就可以在软件里看到真实的执行情况。不仅如此，还可以通过计算机断的软件实现单步、全速、运行到光标的常规调试手段。*单片机的程序设计调试分类相同点：1：都可以检测单片机执行时序下的片内资源情况（如R0-R7、PC计数器等）。2：可