单片机应用系统设计实例与程序

2．单片机的可开发性
（1）开发环境 包括汇编程序、编译、连接程序。 （2）调试工具 包括在线仿真器、逻辑分析工具、调试监 控程序。
（3）在线BBS服务 包括实时执行、应用案例、缺陷故障 报告、实用软件、样本源码。 （4）应用支持 包括是否存在专职的应用支持机构？是否 存在应用工程师及销售人员的支持？支持人员的学识水平 如何？是否有便利的通信工具，是否及时得到支持？
12.2.1 硬件系统设计原则 一个单片机应用系统的硬件电路设计包括三个
部分内容：一是单片机芯片的选择，二是单片机系 统扩展，三是系统配置。 一、单片机芯片的选择
二、单片机系统扩展
单片机系统扩展是指单片机内部的功能单元(如程 序存储器、数据存储器、I/O口、定时器/计数器、中断 系统等)的容量不能满足应用系统的要求时，必须在片 外进行扩展，这时应选择适当的芯片，设计相应的扩 展连接电路；系统配置是按照系统功能要求配置外围 设备，如键盘、显示器、打印机、A/D转换器、D/A转 换器等，设计相应的接口电路。
● 动态调试是在用户系统工作时发现和排除硬件故障 的一种硬件检查。其一般方法是先进行各单元电路调试再 进行全系统调试。
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（2）软件调试
软件调试是通过对用户程Fra Baidu bibliotek的汇编、连接、执行来
发现程序中存在的语法错误与逻辑错误并加以排除纠正
的过程。
软件调试的一般方法是先独立后联机、先分块后组
数字量输入
光电隔离 输
单
扩展存储器
被
模拟量输入
入
A/D
控
开关量输入
输 光电隔离
片
I/O
显示器
键盘接口
对
出
接
象
开关量输出
光电隔离 接
机 口
功能芯片
模拟量输出
D/A
口
接口
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四．系统详细设计与制作 系统详细设计与制作就是将前面的系统方案付诸
实施，将硬件框图转化成具体电路，并制作成电路板， 软件框图或流程图用程序加以实现。
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单片机的选型原则 1.单片机的系统适应性
所谓系统适应性是指能否用这个单片机完成对 应用系统的控制任务。
主要考虑以下几点： ● 是否有所需的I/O端口数 ● 是否有所需的中断源及定时器 ● 是否有所需的外围端口部件 ● 是否有合适的计算处理能力 ● 是否有足够的极限性能
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五．系统调试与修改 系统调试是检测所设计系统的正确性与可靠性的必
要过程。单片机应用系统设计是一个相当复杂的劳动 过程，在设计、制作中，难免存在一些局部性问题或 错误。系统调试可发现存在的问题和错误，以便及时 地进行修改。调试与修改的过程可能要反复多次，最 终使系统试运行成功，并达到设计要求。
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六．生成正式系统或产品 系统硬件、软件调试通过后，就可以把调试完毕
的软件固化在EPROM中，然后脱机（脱离开发系统） 运行。如果脱机运行正常，再在真实环境或模拟真实 环境下运行，经反复运行正常，开发过程即告结束。
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12.2 单片机应用系统的硬件设计
系统硬件结构设计的主要内容包括单片机系统扩 展方案和外围设备的配置及其接口电路方案，最后要 以逻辑框图形式描述出来。
系统软件结构设计主要完成的任务是确定出系统 软件功能模块的划分及各功能模块的程序实现的技术 方法，最后以结构框图或流程图描述出来。
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12.12.1 单片机应用系统的硬件组成
2）了解可移植的硬、软件技术。能移植的尽量移植， 以防止大量低水平重复劳动。
3）摸清硬、软件技术难度，明确技术主攻方向。 4）综合考虑硬、软件分工与配合方案。单片机应用系 统设计中，硬、软件工作具有密切的相关性。
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二．可行性分析 可行性分析的目的是对系统开发研制的必要性
及可行性作出明确的判定结论。根据这一结论决 定系统的开发研制工作是否进行下去。
仿真调试
仿真调试分硬件调试、软件调试和系统联调三个阶段。 （1）硬件调试
硬件调试是利用开发系统、基本测试仪器（万用表、示 波器等），通过执行开发系统有关命令或测试程序，检查用 户系统硬件中存在的故障。它又可分为静态调试和动态调试 两步：
● 静态调试即用户系统什未么是工硬作件时调的试一？种硬件检查。一 般采用目测、万用表测试、加电测试等方法对印制电路板 及各芯片、器件进行检查。
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3．制造商历史及可购买性
● 产品的性价比以及是否可靠？
● 购买途径是否顺畅？
● 供货量是否充足稳定？
● 是否停产？
● 是否在改进之中？
总结
依据上述三个原则进行单片机的选型，应可以选择出最 能适用于具体应用系统的单片机，同时可以保证应用系 统具有高可靠性、高性价比、高使用寿命及可升级换代 性。
合、先单步后连续。
（3）系统联调
什么是软件调试？
系统联调是指让用户系统的软件在其硬件上实际运
行，并进行软、硬件联合调试。
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4．程序固化及独立运行 5．文件编制阶段
文件应包括： 任务描述； 设计的指导思想及设计方案论证； 性能测定及现场试用报告与说明； 使用指南； 软件资料（流程图、子程序使用说明、地址分配、程 序清单）； 硬件资料（电路原理图、元件布置图及接线图、接插 件引脚图、印制线路板图、注意事项等）。
可行性分析通常从以下几个方面进行论证： 1）市场或用户的需求情况。 2）经济效益和社会效益。 3）技术支持与开发环境。 4）现在的竞争力与未来的生命力。
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三．系统功能设计
系统功能设计包括系统总体目标功能的确定及系 统硬、软件模块功能的划分与协调关系。
系统功能设计是根据系统硬件、软件功能的划分 及其协调关系，确定系统硬件结构和软件结构。
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12.1.1 单片机应用系统开发的基本过程
一．系统需求与方案调研
系统需求与方案调研的目的是通过市场或用户了解 用户对拟开发应用系统的设计目标和技术指标。通过查 找资料，分析研究，解决以下问题：
1）了解国内外同类系统的开发水平、器材、设备水平、 供应状态；对接收委托研制项目，还应充分了解对方技 术要求、环境状况、技术水平，以确定课题的技术难度。