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演示文稿单片机控制系统设计 当前第1页\共有27页\编于星期二\10点 （优选）单片机控制系统设计 当前第2页\共有27页\编于星期二\10点 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 当前第3页\共有27页\编于星期二\10点 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 当前第4页\共有27页\编于星期二\10点 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 当前第5页\共有27页\编于星期二\10点 (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。 当前第6页\共有27页\编于星期二\10点 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。 当前第7页\共有27页\编于星期二\10点 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。 当前第8页\共有27页\编于星期二\10点 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。 当前第9页\共有27页\编于星期二\10点 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。 当前第10页\共有27页\编于星期二\10点 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)。 当前第11页\共有27页\编于星期二\10点 接地系统示意图 当前第12页\共有27页\编于星期二\10点 （三）其它提高系统可靠性的方法 1．使用微处理器监控电路 2．软件抗干扰措施 ①输入/输出抗干扰 ②避免系统“死机”的方法 避免系统“死机”的方法有很多，除了单片机集成的Watchdog功能外，还可以采用软件陷阱的方法。 当前第13页\共有27页\编于星期二\10点 第三节 单片机在步进电动机控制中的应用 一、步进电动机的组成及工作原理 步进电动机种类很多，按运动方式分有旋转运动式、直线运动式和平面运动