1、10.1 单片机系统的开发设计,10.1.1 总体设计 1. 明确设计任务和技术指标 在开始设计前，设计者必须明确单片机系统所要完成的任务、控制对象的状况及所要达到的技术指标。,2. 建立被控对象的数学模型 所谓被控对象的数学模型是指对被控对象的变化规律或控制过程客观真实地描述，从而决定单片机系统需要检测哪些变量，采用怎样的控制算法等。 3. 总体方案的设计 总体方案的设计就是根据单片机系统要实现的功能和技术指标，对单片机系统各部分的构成进行一个总体的构想，对各部分的具体实现有一个初步的方案。,总体方案设计中主要考虑以下几个方面： (1) 系统构成：指整个单片机系统由哪几部分组成，如显示、键盘
2、、输入通道、输出通道、打印、通信等。 (2) 单片机机型的选择：目前单片机机型很多，如本书介绍的AT89系列，Intel公司的MCS-51和MCS-96/98系列等。 (3) 单片机硬件/软件的功能分配：单片机的硬件和软件设计是紧密联系在一起的，而且某些功能可用硬件实现，也可用软件实现。,(4) 其它器件的选择：单片机系统中，除单片机外，还有许多外围电路，如输入/输出电路、检测电路、显示电路等。 (5) 开发研制的周期：根据系统的复杂程度和实现的难易度，确定一个合理的研制进度时间表，使设计者在规定的时间内完成设计任务。,解决抗干扰问题，提高系统可靠性的常用措施有以下几点： (1) 在硬件设计和
3、加工时应注意选用质量好的电子元件、连接器等，并进行严格的测试和筛选。 (2) 电路设计时要注意电平匹配。 (3) 设计时要充分考虑阻抗匹配，各部分间驱动能力要留有余地。 (4) 在设计印刷电路板时，强、弱电要严格分开，数字地和模拟地要分开，分别与电源端地线相连。,(5) 对供电电源要采取抗干扰措施。 (6) 对输入/输出通道采取抗干扰措施。,10.1.3 软件设计 1程序的结构设计 单片机系统的硬件设计使单片机CPU的接口分配、接口扩展及各种外围电路与CPU的连接关系，都有了明确的定义。 2程序流程图 不论采用何种程序设计方法，程序总体结构确定后，一般以程序流程框图的形式对其进行描述。,3程序
4、的编制 程序流程图绘制成后，整个程序的轮廓和思路已十分清楚，便可开始编写实用程序。 4程序的检查与修改 一个实用程序编好后，往往会有许多书写、语法、指令等错误，这些错误的出现有时是不可避免的。,10.1.4 系统的仿真调试与运行 系统调试包括硬件调试和软件调试，而且两者是密不可分的。我们设计好的硬件电路和软件程序，只有经过联合调试，才能验证其正确性；软硬件的配合情况以及是否达到设计任务的要求，也只有经过调试，才能发现问题并加以解决、完善，最终开发成实用产品。,硬件调试分单元电路调试和联机调试，单元电路试验在硬件电路设计时已经进行，这里的调试只是将其制成印刷电路板后试验电路是否正确，并排除一些加
5、工工艺性错误(如错线、开路、短路等)。 软件调试一般包括分块调试和联机调试两个阶段。 系统调试完成后，还要进行一段时间的试运行，从而检验系统的稳定性和抗干扰能力，验证系统功能是否达到设计的要求，是否达到预期的效果。,全部调试、检验、修改完成后，将用户软件固化在程序存储器中，插入用户样机后，单片机系统就可独立单机运行。至此，系统研制工作已告完成。,10.2 单片机应用系统的开发工具,10.2.1 单片机开发系统的功能 1. 在线仿真功能 在线仿真功能是通过开发系统中的在线仿真器来实现的。仿真时，在线仿真器中的单片机资源通过仿真插座暂时出借给目标系统，且不占用目标系统单片机的任何资源，仿真器中的存
6、储器(包括ROM和RAM)也出借给目标系统，相当于目标系统所具有的存储器。,2. 调试功能 在开发系统上可对应用程序进行单步运行、断点运行、连续运行的控制，并能查询程序运行结果和各工作寄存器的状态，给软件调试带来了极大的方便。在联机调试中还可检查出硬件电路故障和软件错误。 3. 软件辅助设计功能 单片机开发系统都能与PC机连接，允许用户在PC机上用汇编语言或高级语言编辑程序，并配有汇编、反汇编、子程序库等编程软件，使设计者软件研制的工作量大为减轻。,4. 程序固化功能 单片机开发系统能将调试好的应用程序汇编成目标程序的机器码，并固化到单片机自身的ROM中或外部扩展的ROM中，使单片机系统能独立运行。,10.2.2 开发系统的类型 单片机开发系统的类型大致可分为以下几种： (1) 通用型单片机开发系统：这是使用最普及的一类开发装置，它具有独立的仿真结构，通过RS-232串行接口与PC机相连，配有仿真插头和EPROM读出/写入器。 (2) 实用型开发系统：这类装置的特点是硬件按典型应用系统配置，采用模块结构，并配有监控程序，具有自开发能力。,(3) 通用机开发系统：这是一种在通用计算机中加开发模板的开发系统。 (4) 模拟开发系统：这是一种完全依靠软件手段进行开发的系统。,
