一、单片机控制系统的组成形式

单片机的系统构成：

一种称为最小应用系统，另一种称为扩展应用系统。

1、最小应用系统

最小应用系统是指用一片单片机，加上晶振电路、复位电路、电源与外设驱动电路组配成的控制系统。这种系统往往使用片内带有ROM或EPROM作程序存储器的单片机。

例题：

表3-1注塑机顺序控制表

图3-6 注塑机单片控制系统。

2、扩展应用系统

在有些控制系统中，单片机本身硬件资源的限制而需要对它进行扩展，经扩展后的单片机控制系统称为扩展应用系统。

由图看出，系统扩展分为以下几个部分：

（1）基本系统扩展 

指对片外EPROM、RAM的扩展。

（2）人—机对话通道扩展

最常用的是键盘和显示器。

（3）前向通道扩展 

对被控对象进行数据采集或现场参数监视的信息通道称为前向通道。

{dy}，被测参数（如位置、位移、速度、加速度、压力、温度等）被传感器检测转换成电量后，还需要将其转换成数字量，才能被单片机接受；有的虽已被转换成数字量，如开关信号、频率信号等，但与单片机的数字电平不匹配，需进一步转换成单片机能接受的TTL数字信号。

第二，被测参数较多时，单片机I/O口在数量上有时不够用。前向通道的扩展包括：输入信号通道数目的扩展和信号转换两个技术处理问题。

（4）后向通道扩展

在单片机系统中，对控制对象输出控制信息的通道称为后向通道。在后向通道设计中，必须解决单片机与执行机构（如电磁铁、步进电动机、伺服电功机、直流电动机等）功率驱动模块的接口问题，这时也会遇到信号转换、隔离及输出通道数的扩展等技术问题。

二、单片机控制系统设计要点

单片机控制系统的设计内容主要包括:硬件设计、应用软件设计和系统仿真调试三个部分。

1、硬件设计

单片机控制系统的硬件设计包括：单片机选型、基本系统扩展设计、I/O口扩展设计、人一机通道设计、前向通道接口设计和后向通道接口设计等。

在扩展和通道接口设计中应遵循如下原则：

（1）尽可能选择典型电路，并且要符合常规用法。

（2）系统扩展、I/O口扩展要留有一定的裕量。

（3）硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。

（4）单片机片外电路应与单片机的电气性能参数及工作时序匹配。

（5）应十分重视可靠性及抗干扰设计。

选择可靠性高的元器件、合理分配可靠度、采用通道隔离、电路板合理布局及去耦滤波、设计自诊断功能等等。

（6）单片机外接电路较多时，必须考虑其负载驱动能力。

2、软件设计

（1）软件结构清晰、简捷、流程合理。

（2）各功能程序应采用模块化编程。

（3）程序存储区、数据存储区规划合理。

（4）运行状态实现标志化管理。设置状态标志（位或字节），以便主程序查询。

（5）软件抗干扰设计。

（6）为了提高系统的可靠性，在控制软件中应设计自诊断程序。系统在工作运行前先运行自诊断程序，检查各硬件的待征状态参数是否正常。

三、单片机芯片选择

1、正确选择单片机芯片的重要性

2、建议选择单片机芯片时考虑以下因素

（1）要尽可能选择设计者较为熟悉，曾经接触过的单片机系列。单片机发展至今已有二三十余年的历史，形成约50个系列四百余种机型。

（2）要选择有丰富的应用软件、开发工具及成熟辅助电路支持的单片机系列。

（3）根据系统性能要求选择合适的单片机。

目前单片机的产量占全部微机产量的70％以上，其中8位单片机产量占整个单片机的60％以上，而Intel公司的MCS-51在8位单片机市场所占的份额{zd0}，达50％左右。