1、本章导读 本章主要介绍单片机应用系统的开发，进一步熟悉和掌握单片机应用系统的开发流程和方法。以电缆充气机系统的开发为实例，介绍了 “单片机+CPLD”的开发模式；以 AT89C2051控制的单灯闪烁项目的开发为实例，介绍了 MedWin软件的使用和用 ME-52HU仿真器进行用户系统仿真调试的过程。 第 9章 单片机应用系统开发Date 1MCS-51单片机原理与应用设计、调试单片机应用系统称为 单片机开发 。单片机本身一般不带开发系统 ,需要借助于 8051MCU开发工具来进行软、硬件的设计与调试。设计时应着重考虑应用现场的各种因素 ,尽量减轻和避免现场的各种干扰 ,使系统能够正常地运作。要
2、组建一个应用系统 ,还需要给它配备必要的外围部件。 9.1.1 单片机应用系统设计要求1. 熟悉应用对象 ,确定控制范围设计之前需要了解现场的环境 ,全面详细地了解被控制对象的特点和生产工艺过程。2. 提高可靠性和抗干扰能力设计时应充分考虑到系统的故障检测和自我保护功能。9.1 单片机应用系统开发步骤Date 2MCS-51单片机原理与应用1. 选择合适的单片机按要求挑选合适的单片机 , 选择性价比高的单片机。2. 软硬件的合理划分对于实时性要求高 ,又耗 CPU执行时间的可以考虑用硬件实现。在 CPU负载不重的情况下 ,可尽量通过软件的方式来完成。采用 “单片机 +CPLD”的模式 。3.
3、硬件电路设计硬件电路的设计是根据系统的要求 ,确定要用的外围设备和元件 ,设计系统的电原理图 , 经必要的实验 ,完成工艺结构设计、印刷线路板的制作和样机的组装。4. 软件程序设计采用结构化的程序设计方法 ,程序的算法要正确、结9.1.2 单片机应用系统设计流程Date 3MCS-51单片机原理与应用1. 系统开发的目的和原理目的 : 保证通信线路所在管道的气压和湿度能维持在正常的范围内 ,一旦发现气压或湿度超常 ,将启动空压机 ,对其充压和抽干 ,在系统产生故障的时候能自动报警和紧急处理。工作原理 :通过采集储气管的压力来控制空压机供气系统的工作。2. 系统开发要求系统开始工作 ,或系统检测
4、到储气管的压力小于压力下限 2.0Kg时 , 空压机供气系统开始工作。当一个系统的空压机过流报警 ,湿度报警时 ,只能选择另一套系统工作。当两套系统均无报警信息时 ,应选择连续9.2 单片机应用系统开发实例9.2.1 系统开发的目的和要求 1Date 4MCS-51单片机原理与应用工作时间短的一套系统工作。空压机供气系统先以一套供气系统进行工作 ,当储气管的压力达到压力上限 5.0Kg时停止工作。当一套系统无法在 5分钟内使储气管的压力达到压力上限时 ,应启动另一套系统同时工作 ,如两套系统同时工作 10分钟仍无法使储气管的压力达到压力上限 ,认为供气系统有故障 ,应停止两套系统工作 ,设立流
5、量（大漏气）报警标记 ,由打印机打印故障记录 ,启动蜂鸣器报警 ,同时通过电话网络呼叫报警中心。在使用两套空压机供气系统时 ,在正常应使两套系统轮换工作每套系统工作 2小时。但在一套系统已开始工作储气管的压力未达到压力上限时不受 2小时的限9.2.1 系统开发的目的和要求 2Date 5MCS-51单片机原理与应用制应工作到压力达到上限以免高压开机。空压机供气系统开始工作时应先启动放水阀门 3秒 ,使系统管道内的水得以释放 ,3秒后启动空压机电机 ,同时使干燥筛以30秒的间隔轮换工作。如在正常工作的情况下 ,系统达到压力上限而停止工作 ,某干燥筛的工作时间未达到 30秒 ,则下次启动时 ,仍应
6、使用该干燥筛 ,到 30秒后再切换。以上工作参数均可用 PC机进行异地设置调整。1. 充气机系统的架构系统的架构示意图如图 9.1,选用 89C52单片机 ,配以并行和串行电路 /A/D转换电路 /RAM掉电保护电路和一个看门狗电路等。实际使用的电缆管道用一组拨盘开关或远程的 PC机来设置。9.2.2 系统的整体架构 1Date 6MCS-51单片机原理与应用配备打印机和显示面板 , 实时显示系统工作情况和9.2.2 系统的整体架构 2Date 7MCS-51单片机原理与应用记录故障信息 。系统通过控制 MODEM,经由电话网络跟 PC机建立通信连接。2. 充气机系统输入模拟量储气管压力 P范
7、围为 0.0 9.9 Kg,1 Kg相当于输入模拟电压 1V。用于判断空压机供气系统的工作。总气管压力 P01 P04范围为 0.0 0.9 Kg1 Kg相当于输入模拟电压 5V。用于监视充气机的输出量 ,不足 0.2 Kg时作低气压报警。支气管压力 p1 p40范围为 0.0 0.9 Kg,1Kg相当于输入模拟电压 5V。用于监视每条电缆的供气量 ,不足 0.2 Kg时作低气压报警。3. 充气机系统的报警量由传感器转换为开关量输入9.2.2 系统的整体架构 3Date 8MCS-51单片机原理与应用电网电压异常报警 :如空压机供气在工作 ,停止供气系统 ,打印出错信息 ,呼叫报警中心。设置电
8、网电压标记 ,十分钟后检查是否恢复正常 ,如正常继续工作。空压机过流报警 :停止供气系统 ,打印出错信息 ,呼叫报警中心。设置该系统的空压机过流标记 ,禁止此空压机供气系统工作 ,直至重新上电时才能恢复系统工作。湿度报警 :干燥筛出现故障时报警 ,停止供气系统 ,打印出错信息 ,呼叫报警中心 ,设置该系统的湿度报警标记。启动供气系统时应根据该标记判断采用哪个系统。温度报警 :系统温度过高时报警 ,停止供气系统 ,打印出错信息 ,温度降低后 ,此报警量自动复位。4. 充气机系统的输出报警量9.2.2 系统的整体架构 4Date 9MCS-51单片机原理与应用当两个空压机累计的工作时间超过电机的限定值时 ,将分别产生系统超时报警 ,报警量的产生和处理如表9.1（见教材 P.201）。 5. 充气机系统的通信模块系统的通信模块通过 MODEM与电话网络相连接 ,实现报警和远程 PC机的数据通信。 1. 充气机系统的主控部分充气机系统的硬件主控部分的主要电路如图 9.2 （见教材 P.202） ,图中采用的单片机是 89C52,由 DS12887A芯片提供实时时钟 ,外接一片 6264来扩展系统的片外RAM,图中逻辑门电路实际是由一块 CPLD芯片来实现。 89C52的 INT0中断 ,被用作外部中断的输入口。共有9.2.3 系统的硬件说明 1Date 10MCS-51单片机原理与应用
