第1章 单片机应用系统的开发流程与开发工具

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单片机接口技术

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第1章 单片机应用系统的开发流程 与开发工具本章主要内容：

1. 单片机应用系统的开发流程 2. 单片机应用系统的开发环境 3. 单片机应用系统的开发工具

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单片机应用系统的开发流程

单片机应用系统的设计原则 单片机应用系统的开发流程 工程设计报告的编制

单片机应用系统的开发模式

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单片机应用系统的设计原则1. 可靠性高⑴在器件使用上，应选用可靠性高的元器件，以防止元器件的损坏 影响系统的可靠运行； ⑵选用典型电路，排除电路的不稳定因素；

⑶采用必要的冗余设计或增加自诊断功能；⑷采取必要的抗干扰措施，以防止环境干扰。可采用硬件抗干扰或

软件抗干扰措施。

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单片机应用系统的设计原则2. 性能价格比高简化外围硬件电路，在系统性能许可的范围内尽可能用软件程序取代 硬件电路，以降低系统的制造成本。

3. 操作维护方便操作方便表现在操作简单、直观形象和便于操作。在系统设计时， 在系统性能不变的情况下，应尽可能地简化人机交互接口。

4. 设计周期短有效地降低系统设计成本，具有市场竞争力。

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单片机应用系统的开发流程

1. 确定任务 2. 方案设计 3. 硬件设计与调试 4. 软件设计与调试 5. 系统联调开发流程图

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单片机应用系统的设计与开发流程图

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方案设计系统的总体方案设计包括以下两个方面：1.单片机机型和器件的选择(1)性能特点要适合所要完成的任务，避免过多的功能闲置； (2)性能价格比要高，以提高整个系统的性能价格比； (3)结构原理要熟悉，以缩短开发周期； (4)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在CPU时间不紧张的情况下，应尽量采用软件。如果系统回路多、实时性 要求强，则要考虑用硬件完成。

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硬件设计硬件设计包括：1.单片机电路设计 时钟电路、复位电路、供电电路的设计。 注意：在单片机选型时，尽量考虑单片机内部有足 够的程序存储器和数据存 储器，以免增加系统的复 杂度和硬件成本。

2.扩展电路设计程序存储器、数据存储器、I/O接口电路的设计。 3. 输入输出通道设计 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 按键、开关、显示器、报警等电路的设计。

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硬件调试硬件调试(静态调试和动态调试)(1)静态调试： 1)目测 2)采用万用表测试 3)加电检查 总之，静态调试是检查印制电路板、连接和元器件部

分有无物理性故障，静态调试完成后，接着进行动态调试。

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目测

检查

印制电路板的印制线是否有断线、是否有毛刺、线与

线和线与焊盘之间是否有粘连、焊盘是否脱落、过孔是否未金属化现象等。检查元器件是否焊接正确、焊点是否有毛刺、焊

点是否有虚焊、焊锡是否使线与线或线与焊盘之间短路等。通过目测可以查出某些明确的器件、设计故障，并及时予以排除。

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采用万用表测试

先用万用表复核目测中认为可疑的边线或接点，再检查所 有电源的电源线和地线之间是否有短路现象。这一点必须要在 加电前查出，否则会造成器件或设备的毁坏。

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加电检查

首先检查各电源的电压是否正常，然后检查各个芯片插座 的电源端的电压是否在正常的范围内、固定引脚的电平是否正

确。然后在断电的状态下将集成芯片逐一插入相应的插座中，并加电仔细观察芯片或器件是否出现打火、过热、变色、冒烟、

异味等现象，如有异常现象，应立即断电，找出原因予以排除。

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硬件调试(2)动态调试：动态调试是在目标系统工作状态下，发现和排除硬件中存在的

器件内部故障、器件间连接的逻辑错误等的一种硬件检查。硬件的动态调试必须在开发系统的支持下进行，故又称为联机仿真调试。

具体方法:利用开发系统友好的交互界面，对目标系统的单片机外围扩展电 路进行访问、控制，使系统在运行中暴露问题，从而发现故障予以排 除。典型有效的访问、控制外围扩展电路的方法是对电路进行循环读 或写操作。

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软件设计与调试

单片机应用系统的软件设计通常包括数据采 集和处理程序、控制算法实现程序、人机对话程 序和数据处理与管理程序。

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软件设计

软件设计步骤： 1. 程序的总体设计 2. 程序的编制

3. 软件调试

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程序的总体设计

程序的总体设计是指从系统高度考虑程

序结构、数据格式和程序功能的实现方法和手段。程序的总体设计包括拟定总体设计方 案，确定算法和绘制程序流程图等。

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常用的程序设计方法：

模块化程序设计 自顶向下逐步求精程序设计 结构化程序设计

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模块化程序设计

模块化程序设计的思想是将一个功能完整的较长的程序 分解成若干个功能相对独立的较小的程序模块，各个程序模 块分别进行设计、编程和调试，最后把各个调试好的程序模 块装配起来进行联调，最终成为一个有实用价值的程序。