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51单片机开发实战-51单片机案例笔记

【摘要】:硬件设计一个嵌入式系统的硬件电路设计包括三部分内容:单片机芯片的选择、单片机系统扩展、系统配置。2)系统的扩展与外设配置的水平应充分满足应用系统当前的功能要求,并留有适当余地,便于以后进行功能的扩充。4)整个系统中相关的元器件要尽可能做到性能匹配。2)各功能程序实现模块化、系统化。4)运行状态实现标志化管理。软件抗干扰是计算机应用系统提高可靠性的有力措施。

(1)硬件设计

一个嵌入式系统的硬件电路设计包括三部分内容:单片机芯片的选择、单片机系统扩展、系统配置

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图1-6 电子信息科学技术的知识架构

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设,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。系统扩展和配置设计遵循的原则为:

1)尽可能选择典型通用的电路,并符合单片机的常规用法。

2)系统的扩展与外设配置的水平应充分满足应用系统当前的功能要求,并留有适当余地,便于以后进行功能的扩充。

3)硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。

4)整个系统中相关的元器件要尽可能做到性能匹配。

5)可靠性及抗干扰设计是硬件设计中不可忽视的一部分。

6)单片机外接电路较多时,必须考虑其驱动能力。(www.chuimin.cn)

(2)软件设计

一个应用系统中的软件一般是由系统监控程序和应用程序两部分构成的。其中,应用程序是用来完成诸如测量、计算、显示、打印、输出控制等各种实质性功能的软件;系统监控程序是控制单片机系统按预定操作方式运行的程序,它负责组织调度各应用程序模块,完成系统自检、初始化、处理键盘命令、处理接口命令、处理条件触发和显示等功能。

软件设计时,应根据系统软件功能要求,将软件分成若干个相对独立的部分,并根据它们之间的联系和时间上的关系,设计出软件的总体结构,画出程序流程框图。画流程框图时还要对系统资源作具体的分配和说明。根据系统特点和用户的了解情况选择编程语言,现在一般用汇编语言和C语言。汇编语言编写程序对硬件操作很方便,早期的单片机应用系统软件主要用汇编语言编写;C语言功能丰富,表达能力强,使用灵活方便,应用面广,目标程序效率高,可移植性好,现在单片机应用系统开发很多采用C语言来进行开发和设计。

一个优秀的应用系统的软件应具有以下特点:

1)软件结构清晰、简捷、流程合理。

2)各功能程序实现模块化、系统化。这样,既便于调试、连接,又便于移植、修改和维护。

3)程序存储区、数据存储区规划合理,既能节约存储容量,又能给程序设计与操作带来方便。

4)运行状态实现标志化管理。各个功能程序运行状态、运行结果以及运行需求都设置状态标志以便查询,程序的转移、运行、控制都可通过状态标志来控制。

5)经过调试修改后的程序应进行规范化,除去修改“痕迹”。规范化的程序便于交流、借鉴,也为今后的软件模块化、标准化打下基础。

6)实现全面软件抗干扰设计。软件抗干扰是计算机应用系统提高可靠性的有力措施。

7)为了提高运行的可靠性,在应用软件中设置自诊断程序,在系统运行前先运行自诊断程序,用以检查系统各特征参数是否正常。