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1、S e m i c o n d u c t o r T e c h n o l o g y V o l.2 7 N o.6J u n e 2 0 0 2451 引言随着微电子技术的迅速发展单片机微控制器芯片的设计者制造商不断推出性能优越且价格便宜的各类型号的新产品单片机的使用者则将其应用到越来越广泛的领域应用模式也是各种各样在我国目前工业测控系统及仪器仪表的应用中M C S-5 1 系列单片机以及它的兼容系列如 A T 8 9 C系列等使用居多为了方便快速地开发和研制单片机应用系统相继出现了许多仿真器和开发仿真软件受到使用者的欢迎由于这些仿真器一般是基于单片机应用系统硬件线路基本完成连接后进行
2、仿真调试的因此在调试之前要花大量时间进行硬件的开发并且在调试过程中还要进行反复修改有些仿真软件虽然可实现纯软件仿真但软件仿真的结果与实际应用的硬件系统还有一定距离有些问题也难以发现如时序配合总线驱动抗干扰等问题为此我们设计了一种基于总线的模块式单片机通用开发应用系统在产品开发和实践教学的使用中取得了满意的效果2 开发系统的总线结构虽然单片机应用的场合以及其作用各种各样系统的硬件结构也各不相同但是每个应用系统的组成原理大致相同接口电路的设计方法是一样的系统扩展都是基于其片外三总线实现的因此我们设计了一种基于 M C S-5 1 系列单片机三总线的通用总线底板如图所示该总线共定义了 4 0根线包括
3、根电源基于总线的模块式单片机通用开发系统的设计王迎旭1梁慧林2伍萍辉11.湖南工程学院电气工程系,湖南 湘潭 4 1 1 1 0 12.信息产业部电子5 4 所河北 石家庄 0 5 0 0 8 1摘要介绍了一种基于总线的模块式单片机通用开发系统的组成和设计方法以及开发系统的应用关键词单片机模块总线开发系统中图分类号 T P 3 6 8.1 文 献 标 识 码 A 文章编号 1 0 0 3-3 5 3 X(2 0 0 2)0 6-0 0 4 5-0 2D e s i g n o f m o d u l e m o n o l i t h i c p r o c e s s o r g e n e
4、 r a ld e v e l o p i n g s y s t e m b a s e d o n b u sW A N G Y i n g-x u L I A N G H u i-l i n W U P i n g-h u i(1.H u n a n I n s t i t u t e o f E n g i n e e r i n g ,X i a n g t a n 4 1 1 1 0 1;2.T h e 5 4 t h R e s e a r c h I n s t i t u t e o f E l e c t r o n i c sM i n i s t r y o f I I
5、 ,S h i j i a z h u a n g 0 5 0 0 8 1,C h i n a)A b s t r a c t:I n t h i s p a p e r,t h e c o n s t r u c t i o n a n d d e s i g n i n g m o t h o d o f v e r s a t i l e m o d u l e s i n g l e-c h i pc o m p u t e r d e v e l o p i n g s y s t e m w h i c h i s b a s e d o n b u s i s p r e s e
6、 n t e d,a n d t h e a p p l i c a t i o n o f t h i s s y s t e mi s c o v e r d.K e y w o r d s:s i n g l e-c h i p c o m p u t e rm o d u l eb u sd e v e l o p i n g s y s t e m 万方数据半导体技术第2 7 卷第6 期二 O O二年 六月46线分别是数据总线 D0D7地址总线 A 0 A 1 5 控制总线 W R R D A L E P S E NR S T 外部中断请求信号 I N T 0 I N T 1 串行通
7、信线R X DT X D插口译码线 P X电源 VC CGND各两根底板上共有9 个接插口 J 1 用于连接底板工作电源4 0 脚插口的电源均由此接入J 2 J 9 为通用扩展口其中一个用于安装带有 C P U的主板其余插口可任意插接各种用途的扩展模块板每个插口的地址可根据译码线 P X的连接S I P跳线确定译码方式非常灵活3 C P U 主板及各功能模块的设计基于上述总线定义我们设计了 5 1 系列单片机 C P U主板如图所示应用时单片机可采用与 8 0 3 1引脚兼容的芯片如 A T 9 8 C 5 1 8 7 5 180C51等考虑到总线上可能要连接多块模板将系统的 3组总线经驱动后
8、接到 4 0脚总线接口再通过 4 0脚接插件与总线底板的插口连接P 1口及定时器输入 T 0 T 1由 1 6脚接插件引出而程序存储器选择逻辑是为了方便选用片内有或无程序存储器的芯片而设计的根据单片机的一般应用情况我们以 4 0 总线为基础设计了多种I/O 接口通用模块如存储器扩展模块通过跳线可选择用于程序存储器或数据存储器的扩展A/D转换模块A D C 0 8 0 9D/A转换模块D A C 0 8 3 2键盘与显示器控制模块8 2 7 9与 P C通信的串行通信模块经R S 2 3 2接口微型打印机接口模块可编程接口模块分 8 1 5 5 和 8 2 5 5两种等在实际应用中使用者可根据需
9、要选择不同的模块进行配置4 应用实例利用上述单片机通用模块已开发研制了智能炉温控制系统直流伺服随动系统等多套单片机应用系统和教学设备并投入使用例如在智能炉温控制系统中见图 3除总线底板外选配了以 A T 8 9 C 5 1为核心 C P U模块以及 A/D转换键盘与显示器控制微型打印机接口并行 I/O口串行通信等模块通过编程可图2 C P U 主板模块原理框图图3 智能炉温控制系统结构框图下转第 49页 万方数据S e m i c o n d u c t o r T e c h n o l o g y V o l.2 7 N o.6J u n e 2 0 0 249误差对判别结果有直接影响电路
10、的设计除了要采用抗干扰电容外还要保证电源电压的稳定并注意与系统其它部分的隔离 3 某种状态下对应的 A/D 转换后的数值范围可用实测数据确定在确保各个数值范围不交迭的前提下可适当扩大各自范围以提高状态的匹配率一般的 A D C 芯片都有多路 A/D 转换通道除了用一路作线控键盘的电压采样外其它通道可用作电量检测及音频采样5 结束语本文介绍了一种在嵌入式系统中实现线控功能的方法该方法具有简易可行成本低等优点可为嵌入式系统的开发人员提供一个如何实现线控功能的参考参考文献 1 M A X 1 1 0 8/M A X 1 1 0 9 D a t a s h e e t.M a x i mI n t e
11、 g r a t e dP r o d u c t s,1 9 9 8.2 黄迎胜.廉价实用的8 X 8 键盘.无线电月刊,1 9 9 3,3.3 王幸之等.单片机应用系统抗干扰技术.北京:北京航空航天大学出版社,1 9 9 9.收稿日期2 0 0 1 1 1 0 9孙天亮 男电子科技大学 C A E 研究中心博士研究生主要研究方向为嵌入式系统体系结构和专用集成电路设计方法S m a r t M e d i a接口一个始终保持 3 2 M B卡插入状态将来用 N A N D F l a s h芯片代替另一个可用4 M B 1 2 8 M B S m a r t M e d i a 卡软件也随时
12、检测该卡的状态输出用平台提供的音频 D A C软件流程如图 4所示M P 3音乐文件从 P C下载到固定S m a r t M e d i a 卡和可移动S m a r t M e d i a 卡或用其他读卡器写入可移动S m a r t M e d i a 卡键盘控制播放操纵LCD进行歌曲信息显示播放时压缩数据从 S m a r t M e d i a 卡读入利用 D S P功能进行软解码然后放到外部 S R A M缓冲区整个系统相对传统的 M P 3播放器需要一个硬件解码器加 M C U 无论在产品的成本和体积上都显得优胜而且解码过程和控制过程都是由一个D S P软件完成使系统更加灵活4
13、结束语通常在开发嵌入式系统时都需要相应的开发系统和目标系统或采用类似 D S P 5 6 8 0 0的J T A G/O n C E 调试接口使开发系统和目标系统合为一体如果有一个经过验证的具有多重读写通道方式的应用设计平台可以使得在方案验证和调试初期少走很多弯路参考文献 1 D S P 5 6 F 8 0 x U s e r s M a n u a l M o t o r o l a S P S.2 D S P 5 6 8 0 0 1 6-B i t D i g i t a l S i g n a l P r o c e s s o r F a m i l y M a n u a lM o
14、t o r o l a S P S.(上接第 4 3页实现对炉温的闭环控制具有控制参数在线修改手动/自动无扰切换工艺参数打印状态指示和报警以及与上位机通信等功能由于采用了通用模块使系统的设计开发缩短调试方便修改灵活通过几年来的实践证明利用这套通用模块不但提高了教学效率更重要的是对培养学生的工程实践能力和综合素质十分有益 因此也受到了教师和同学的广泛好评5 结语基于总线的模块式单片机通用开发系统配置灵活使用方便既可利用现有的模块组成专用系统也可用该系统仿真新的应用系统与纯软件仿真相比更切合实际而又真实可靠(收稿日期2 0 0 1 0 9 0 5)王迎旭 女湖南工程学院自动化教研室副教授主要从事计
15、算机控制技术单片机应用电气控制技术等方面的教学和科研开发工作(上接第 4 3页(上接第 4 6页 万方数据基于总线的模块式单片机通用开发系统的设计基于总线的模块式单片机通用开发系统的设计作者：王迎旭，梁慧林，伍萍辉作者单位：王迎旭,伍萍辉(湖南工程学院电气工程系,湖南,湘潭,411101)，梁慧林(信息产业部电子54所,河北,石家庄,050081)刊名：半导体技术英文刊名：SEMICONDUCTOR TECHNOLOGY年，卷(期)：2002，27(6)引用次数：1次 相似文献(10条)相似文献(10条)1.会议论文 张屿.毛征.刘瑞东 基于AVR单片机的整流模块控制器设计与实现 2005 本
16、文介绍了通信电源中以AVR单片机为核心的整流模块控制器的工作原理,讨论了它的硬件结构和软件设计思想.该控制器是连接通信电源主控制器和整流模块的功能单元.它通过RS485与通信电源主控制器通信;协同主控制器实现对整流模块的智能控制,即监测整流模块的各种实时运行数据及状态,自动检测整流模块故障,实时处理整流模块的状态参数和控制信号.它具有组态简单、抗干扰性强、成本低等特点,适用于不同功率型号的通信电源产品.2.期刊论文 季刚.刘大茂.JI Gang.LIU Damao LPC900系列单片机在射频数传模块中的应用与研究-现代电子技术2006,29(4)在电力部门的用电管理中,传统的手工抄表方式需要
17、的人员多,工作量大.相比较而言,新型的射频抄表系统极大地提高了抄表的效率,在这个系统中射频数传模块起着关键的作用.用LPC900系列单片机及射频传输芯片CC1000设计了一个射频数传模块.介绍了该模块主芯片的基本情况,给出了由射频模块开发板、TKS932仿真器及Vision集成开发环境所组成的开发平台.同时对该射频传输模块的软件基本结构做了简要说明,重点对软件调试中遇到的几个难点问题做了分析讨论.3.会议论文 王晓华.陈培友.佟为明 基于PIC18F6620单片机的多功能RS-232/485转换模块的设计 2006 本文介绍了一种基于PIC18F6620单片机的多功能RS-232/485转换模
18、块的设计方法,在简单说明了模块的功能之后,给出了转换模块的硬件设计原理框图,并详细讨论了各个主要功能部分的设计方法及原理,最后给出了模块的软件设计思想及流程.应用结果表明,该模块具有较高的实用价值.4.期刊论文 王晓涧.WANG Xiao-jian 单片机和GSM模块在航标遥测系统中的应用-中国制造业信息化2008,37(13)介绍了航标遥测管理系统的工作原理和主要软硬件设备.阐述了遥测机顶盒的设计要求.着重从单片机和GSM通讯模块的应用角度对实现遥测机顶盒硬件设计进行了探讨和分析.通过对上位机、单片机和GSM通讯模块三者之间的串口通讯原理进行分析后,完成了机顶盒系统的软件设计.5.期刊论文
19、邓杰.Deng Jie 基于AVR单片机的VFD模块GU11216G-7806的应用-中国科技信息2009(10)介绍一种基于AVR单片机和VFD点阵图形显示模块GU11216G-7806的设计.给出VFD显示器的显示原理、硬件接口设计框图以及以实例示范的菜单的制作和应用,同时给出基于C语言的程序设计模块.6.学位论文 任娜 基于16位单片机MC9S12DG128智能车系统的设计 2008 根据第二届“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车邀请赛的技术要求，设计制作了智能车控制系统，该系统功能完善、运行稳定、可靠性高。系统由控制核心(MCU)模块、电源管理模块、路径识别模块、后轮电机驱动模块、转向舵机
20、控制模块、速度检测模块、LCD数据显示模块以及辅助调试模块组成。本文针对智能汽车呈现出的数学模型非常复杂或根本就不存在，不能用常规控制方法的特点，以及S12自带了模糊控制指令的优势，分析论述了智能汽车系统的模糊控制策略。结果表明，该控制算法比传统的PD控制使小车运行的偏差的方差和实际距离减小，从而使运行时间最短。智能车控制系统以Freescale16位单片机MC9S12DG128为核心，用光电管和CMOS摄像头相结合的方式作为路径识别传感器，从硬件和软件两个方面介绍了智能车控制系统的设计方案。在硬件方面，完成了相关电路的设计，包括电源电路、路径识别模块电路、后轮电机驱动模块电路、转向舵机控制模
21、块电路、速度检测模块电路、LCD数据显示模块电路等；在软件方面，主要编写了主程序、转速检测程序、模糊控制程序、电机和舵机驱动程序等相关程序。为了提高系统的稳定性，系统在软硬件方面都采用了抗干扰技术，包括光电隔离技术、电磁兼容性分析、数字滤波技术等。7.期刊论文 姬五胜.李爱武.范新胜.JI Wu Sheng.LI Ai Wu.FAN Xin Sheng P89LPC903FD单片机制作射频识别装置-微型机与应用2009,28(6)利用P89LPC903FD单片机,外接DF收发模块,可实现无线识别的功能.该电路结构简单,接收灵敏度高,可用干电池供电,是P89LPC903FD单片机的一个新应用.8
22、.期刊论文 林长吉.杨波.侯勇慧.刘继春.梁冰 80C196KC单片机在VXI总线PCM测井模块中的应用-石油仪器2004,18(2)文章介绍了80C196KC单片机性能特点,以VXI总线PCM测井模块为例,分析了单片机应用系统的组成、结构框图、汇编程序设计.在测试中接入模拟电缆和实际测井电缆,完成了和井下遥测仪器的联调配接.9.期刊论文 刘涛.张春业.韩旭东.李鹏 基于手机模块TC35的单片机短消息收发系统-电子技术2003,30(3)介绍了单片机短消息收发系统的组成以及单片机与手机模块TC35的接口方式,并介绍了TC35的短消息AT控制指令集,而且对中文短消息收发的协议数据单元(PDU)格式进行了分析.10.期刊论文 郝海玲 单片机在数字模块检测中的应用-内蒙古科技与经济2009(11)文章详细介绍了单片机如何应用于检测数字模块,具有一定的实用价值.引证文献(2条)引证文献(2条)1.王建民.郝成.杨志刚 基于单片机系统标准总线的CPU板的设计期刊论文-工业控制计算机 2005(07)2.夏忠定 远程医疗机器人系统中手持式编程操作器的研究学位论文硕士 2005 本文链接：http:/