單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)

1、第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 第第6 6章章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.1 單片機應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容單片機應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容6.2 單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程6.3 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計方法單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計方法6.4 單片機應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試單片機應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試6.5 MCS-51單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試實例單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試實例第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.1 單片機應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容單片機應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容6.1.1 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一般硬件組成單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一般硬

2、件組成 由于單片機主要用于工業(yè)測控，其典型應(yīng)用系統(tǒng)應(yīng)包括單片機系統(tǒng)、用于測控目的前向傳感器輸入通道，后向伺服控制輸出通道以及基本的人機對話通道。大型復(fù)雜的測控系統(tǒng)是一個多機系統(tǒng)，還包括機與機之間進(jìn)行通信的互相通道。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 圖6.1 典型單片機應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 1前向通道的組成及其特點前向通道的組成及其特點 前向通道是單片機與測控對象相連的部分，是應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集的輸入通道。 來自被控對象的現(xiàn)場信息有多種多樣。按物理量的特征可分為模擬量和數(shù)字、開關(guān)量兩種。 對于數(shù)字量(頻率、周期、相位、計數(shù))的采集，輸入比較簡單。它們可直接作為計數(shù)輸入、

3、測試輸入、I/O口輸入或中斷源輸入進(jìn)行事件計數(shù)、定時計數(shù)，實現(xiàn)脈沖的頻率、周期、相位及記數(shù)測量。對于開關(guān)量的采集，一般通過I/O口線或擴展I/O 口線直接輸入。一般被控對象都是交變電流、交變電壓、大電流系統(tǒng)。而單片機屬于數(shù)字弱電系統(tǒng)，因此在數(shù)字量和開關(guān)量采集通道中，要用隔離器件進(jìn)行隔離(如光電耦元器件)。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 變換器：變換器是各種傳感器的總稱，它采集現(xiàn)場的各種信號，并變換成電信號(電壓信號或電流信號)，以滿足單片機的輸入要求?，F(xiàn)場信號有各種各樣，有電信號，如電壓、電流、電磁量等；也有非電量信號，如溫度、濕度、壓力、流量、位移量等，對

4、于不同物理量應(yīng)選擇相應(yīng)的傳感器。 隔離放大與濾波：傳感器的輸出信號一般是比較微弱的，不能滿足單片機系統(tǒng)的輸入要求，要經(jīng)過放大處理后才能作為單片機系統(tǒng)的采集輸入信號。還有，現(xiàn)場信息來自各種工業(yè)現(xiàn)場，夾帶大量的噪音干擾信號。為提高單片機應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性必須隔離或削減干擾信號，這是整個系統(tǒng)抗干擾設(shè)計的重點部位。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 采樣保持器：前向通道中的采樣保持器有兩個作用。一是實現(xiàn)多路模擬信號的同時采集；二是消除A/D轉(zhuǎn)換器的孔徑誤差。 一般的單片機應(yīng)用系統(tǒng)都是用一個A/D轉(zhuǎn)換器分時對多路模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸入給單片機，而控制系統(tǒng)又要求單片機對同一時刻的現(xiàn)場采樣值進(jìn)行處理，否則將產(chǎn)生

5、很大誤差。用一個A/D轉(zhuǎn)換器同時對多路模擬信號進(jìn)行采樣是由采樣保持器來實現(xiàn)的。采樣保持器在單片機的控制下，在某一個時刻可同時采樣它所接一路的模擬信號的值，并能保持該瞬時值，直到下一次重新采樣。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) A/D轉(zhuǎn)換器把一個模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量總要經(jīng)歷一個時間過程。A/D轉(zhuǎn)換器從接通模擬信號開始轉(zhuǎn)換，到轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出穩(wěn)定的數(shù)字量，這一段時間稱為孔徑時間。對于一個動態(tài)模擬信號，在A/D轉(zhuǎn)換器接通的孔徑時間里，輸入模擬信號值是不確定的，從而會引起輸出的不確定性誤差。在A/D轉(zhuǎn)換器前加設(shè)采集保持器，在孔徑時間里，使模擬信號保持某一個瞬時值不變，從而可消除孔徑誤差。第6章 單片機應(yīng)用系

6、統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 多路開關(guān)：用多路開關(guān)實現(xiàn)一個A/D轉(zhuǎn)換器分時對多路模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換。多路開關(guān)是受單片機控制的多路模擬電子開關(guān)，某一時刻需要對某路模擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，由單片機向多路開關(guān)發(fā)出路地址信息，使多路開關(guān)把該路模擬信號與A/D轉(zhuǎn)換器接通，其它路模擬信號與A/D轉(zhuǎn)換器不接通，實現(xiàn)有選擇的轉(zhuǎn)換。 A/D轉(zhuǎn)換器：是前向通道中模擬系統(tǒng)與數(shù)字系統(tǒng)連接的核心部件。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 綜上所述，前向通道具有以下特點： (1) 與現(xiàn)場采集對象相連，是現(xiàn)場干擾進(jìn)入的主要通道，是整個系統(tǒng)抗干擾設(shè)計的重點部位。 (2) 由于所采集的對象不同，有開關(guān)量、模擬量、數(shù)字量，而這些都是由安放在測量現(xiàn)場的傳感、

7、變換裝置產(chǎn)生的，許多參量信號不能滿足單片機輸入的要求，故有大量的、形式多樣的信號變換調(diào)節(jié)電路，如測量放大器、I/F變換、A/D轉(zhuǎn)換、放大、整形電路等。 (3) 前向通道是一個模擬、數(shù)字混合電路系統(tǒng)，其電路功耗小，一般沒有功率驅(qū)動要求。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 2. 后向通道的組成與特點后向通道的組成與特點 (1) 后向通道是應(yīng)用系統(tǒng)的輸出通道，大多數(shù)需要功率驅(qū)動。 (2) 靠近伺服驅(qū)動現(xiàn)場，伺服控制系統(tǒng)的大功率負(fù)荷易從后向通道進(jìn)入單片機系統(tǒng)，故后向通道的隔離對系統(tǒng)的可靠性影響很大。 (3) 根據(jù)輸出控制的不同要求，后向通道電路有多種多樣，如模擬電路、數(shù)字電路、開關(guān)電路等，輸出信號形式有

8、電流輸出、電壓輸出、開關(guān)量輸出及數(shù)字量輸出等。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 3. 人機通道的結(jié)構(gòu)及其特點人機通道的結(jié)構(gòu)及其特點 (1) 由于通常的單片機應(yīng)用系統(tǒng)大多數(shù)是小規(guī)模系統(tǒng)，因此，應(yīng)用系統(tǒng)中的人機對話通道以及人機對話設(shè)備的配置都是小規(guī)模的，如微型打印機、功能鍵、LED/LCD顯示器等。若需高水平的人機對話配置，如通用打印機、CRT、硬盤、標(biāo)準(zhǔn)鍵盤等，則往往將單片機應(yīng)用系統(tǒng)通過外總線與通用計算機相連，享用通用計算機的外圍人機對話設(shè)備。 (2) 單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，人機對話通道及接口大多采用內(nèi)總線形式，與計算機系統(tǒng)擴展密切相關(guān)。 (3) 人機通道接口一般都是數(shù)字電路，電路結(jié)構(gòu)簡單，可靠性好

9、。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 4. 相互通道及其特點相互通道及其特點 (1) 中、高檔單片機大多設(shè)有串行口，為構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)的相互通道提供了方便條件。 (2) 單片機本身的串行口只為相互通道提供了硬件結(jié)構(gòu)及基本的通信方式，并沒有提供標(biāo)準(zhǔn)的通信規(guī)程。故利用單片機串行口構(gòu)成相互通道時，要配置比較復(fù)雜的通信軟件。 (3) 在很多情況下，采用擴展標(biāo)準(zhǔn)通信控制芯片來組成相互通道。例如，用擴展8250、8251、SIO、8273、MC6850等通用通信控制芯片來構(gòu)成相互通信接口。 (4) 相互通信接口都是數(shù)字電路系統(tǒng)，抗干擾能力強。但大多數(shù)都需遠(yuǎn)距離傳輸，故需要解決長線傳輸?shù)尿?qū)動、匹配、隔離等問題。第

10、6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.1.2 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計內(nèi)容 1) 單片機系統(tǒng)設(shè)計 單片機本身具備比較強大的功能，但往往不能滿足一個實際應(yīng)用系統(tǒng)的功能要求，有些單片機本身就缺少一些功能部分，如MSC-51系列中的8031、8032片內(nèi)無程序存儲器。所以要通過系統(tǒng)擴展，構(gòu)成一個完善的計算機系統(tǒng)。它是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的核心部分。系統(tǒng)的擴展方法、內(nèi)容、規(guī)模與所用的單片機系列及供應(yīng)狀態(tài)有關(guān)。單片機具有較強的外部擴展、通信能力，能方便地擴展至應(yīng)用系統(tǒng)所要求的規(guī)模。單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機系統(tǒng)擴展的設(shè)計內(nèi)容如下：第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) (1) 最小系統(tǒng)設(shè)計：給單片

11、機配以必要的器件構(gòu)成單片機最小系統(tǒng)。如MSC-51系列片內(nèi)有程序存儲器的機型，只需在片外配上電源、復(fù)位電路、振蕩電路，這樣便于對單片機系統(tǒng)進(jìn)行測試與調(diào)試。 (2) 系統(tǒng)擴展設(shè)計：是在單片機最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，再配置能滿足應(yīng)用系統(tǒng)要求的一些外圍功能器件。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 2) 通道與接口設(shè)計 由于通道大都是通過I/O口進(jìn)行配置的，與單片機本身的聯(lián)系不甚緊密，故大多數(shù)接口電路都能方便地移植到其它類型的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中去。 3) 系統(tǒng)抗干擾設(shè)計 抗干擾設(shè)計要貫穿到應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計的全過程。從具體方案、器件選擇到電路系統(tǒng)設(shè)計，從硬件系統(tǒng)設(shè)計到軟件系統(tǒng)設(shè)計，都要把抗干擾設(shè)計列為一項重要工作。

12、4) 應(yīng)用軟件設(shè)計 應(yīng)用軟件設(shè)計是根據(jù)系統(tǒng)功能要求，采用編程語言或高級語言進(jìn)行設(shè)計。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.2 單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)過程(1) 系統(tǒng)需求與方案調(diào)研。(2) 可行性分析。(3) 系統(tǒng)方案設(shè)計。(4) 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計與制作。(5) 系統(tǒng)調(diào)試與修改。(6) 生產(chǎn)樣機。(7) 生成正式系統(tǒng)或產(chǎn)品。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 圖圖 6.3 單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)流程圖單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)流程圖第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 圖圖 6.3 單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)流程圖單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)流程圖第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.2.1 系統(tǒng)需求與方案調(diào)研系統(tǒng)需

13、求與方案調(diào)研 (1) 了解國內(nèi)外同類系統(tǒng)的開發(fā)水平、器材、設(shè)備水平、供應(yīng)狀態(tài)；對接收委托研制項目，還應(yīng)充分了解對方技術(shù)要求、環(huán)境狀況、技術(shù)水平，以確定課題的技術(shù)難度。 (2) 了解可移植的硬、軟件技術(shù)。能移植的盡量移植，以防止大量低水平重復(fù)勞動。 (3) 摸清硬、軟件技術(shù)難度，明確技術(shù)主攻方向。 (4) 綜合考慮硬、軟件分工與配合方案。單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中，硬、軟件工作具有密切的相關(guān)性。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.2.2 可行性分析可行性分析 可行性分析的目的是對系統(tǒng)開發(fā)研制的必要性及可行性作出明確的判定結(jié)論。根據(jù)這一結(jié)論決定系統(tǒng)的開發(fā)研制工作是否進(jìn)行下去。 可行性分析通常從以下幾個

14、方面進(jìn)行論證： (1) 市場或用戶的需求情況。 (2) 經(jīng)濟效益和社會效益。 (3) 技術(shù)支持與開發(fā)環(huán)境。 (4) 現(xiàn)在的競爭力與未來的生命力。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.2.3 系統(tǒng)方案設(shè)計系統(tǒng)方案設(shè)計 系統(tǒng)功能設(shè)計包括系統(tǒng)總體目標(biāo)功能的確定及系統(tǒng)硬、軟件模塊功能的劃分與協(xié)調(diào)關(guān)系。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計是根據(jù)系統(tǒng)硬、軟件功能的劃分及其協(xié)調(diào)關(guān)系，確定系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)和軟件結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計的主要內(nèi)容包括單片機系統(tǒng)擴展方案和外圍設(shè)備的配置及其接口電路方案，最后要以邏輯框圖形式描述出來。系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計主要完成的任務(wù)是確定出系統(tǒng)軟件功能模塊的劃分及各功能模塊的程序?qū)崿F(xiàn)的技術(shù)方法，最后以結(jié)構(gòu)框圖或

15、流程圖描述出來。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.2.4 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計與制作系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計與制作 系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計與制作就是將前面的系統(tǒng)方案付諸實施，將硬件框圖轉(zhuǎn)化成具體電路，并制作成電路板，軟件框圖或流程圖用程序加以實現(xiàn)。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.2.5 系統(tǒng)調(diào)試與修改系統(tǒng)調(diào)試與修改 系統(tǒng)調(diào)試是檢測所設(shè)計系統(tǒng)的正確性與可靠性。單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計是一個相當(dāng)復(fù)雜的勞動過程，在設(shè)計、制作中，難免存在一些局部性問題或錯誤。系統(tǒng)調(diào)試中可發(fā)現(xiàn)存在的問題和錯誤，應(yīng)及時地進(jìn)行修改。調(diào)試與修改的過程可能要反復(fù)多次，最終使系統(tǒng)試運行成功，并達(dá)到設(shè)計要求。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.2.6 生

16、成正式系統(tǒng)生成正式系統(tǒng)(或產(chǎn)品或產(chǎn)品) 系統(tǒng)硬、軟件調(diào)試通過后，把鏈接調(diào)試完畢的系統(tǒng)軟件固化在EPROM中，然后脫機(脫離開發(fā)系統(tǒng))運行。如果脫機運行正常，再在真實環(huán)境或模擬真實環(huán)境下運行，經(jīng)反復(fù)運行正常，開發(fā)過程即告結(jié)束。這時的系統(tǒng)只能作為樣機系統(tǒng)，給樣機系統(tǒng)加上外殼、面板，再配上完整的文檔資料，就可生成正式的系統(tǒng)(或產(chǎn)品)。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.3 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計方法單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一般設(shè)計方法6.3.1 確定系統(tǒng)的功能與性能確定系統(tǒng)的功能與性能 系統(tǒng)功能主要有數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、輸出控制等。每一個功能又可細(xì)分為若干個子功能。比如數(shù)據(jù)采集可分為模擬信號采樣與數(shù)字信

17、號采樣。模擬信號采樣與數(shù)字信號采樣在硬件支持與軟件控制上是有明顯差異的。數(shù)據(jù)處理可分為預(yù)處理、功能性處理、抗干擾等子功能，而功能性處理還可以繼續(xù)劃分為各種信號處理等。輸出控制按控制對象不同可分為各種控制功能，如繼電器控制、D/A轉(zhuǎn)換控制、數(shù)碼管顯示控制等。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 系統(tǒng)性能主要由精度、速度、功耗、體積、重量、價格、可靠性的技術(shù)指標(biāo)來衡量。系統(tǒng)研制前，要根據(jù)需求調(diào)查結(jié)果給出上述各指標(biāo)的定額。一旦這些指標(biāo)被確定下來，整個系統(tǒng)將在這些指標(biāo)限定下進(jìn)行設(shè)計。系統(tǒng)的速度、體積、重量、價格、可靠性等指標(biāo)會左右系統(tǒng)軟、硬件的功能的劃分。系統(tǒng)功能盡可能用硬件完成，這樣可提高系統(tǒng)的工作速度

18、，但系統(tǒng)的體積、重量、功耗、硬件成本都相應(yīng)地增大，而且還增加了硬件所帶來的不可靠因素。用軟件功能盡可能地代替硬件功能，可使系統(tǒng)體積、重量、功耗、硬件成本降低，并可提高硬件系統(tǒng)的可靠性，但是可能會降低系統(tǒng)的工作速度。因此，在進(jìn)行系統(tǒng)功能的軟、硬件劃分時，一定要依據(jù)系統(tǒng)性能指標(biāo)綜合考慮。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.3.2 確定系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)確定系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)1. 單片機選型單片機選型單片機性價比。(2) 開發(fā)周期。 在選擇單片機芯片時，一般選擇內(nèi)部不含ROM的芯片比較合適，如8031，通過外部擴展EPROM和RAM即可構(gòu)成系統(tǒng)，這樣不需專門的設(shè)備即可固化應(yīng)用程序。但是當(dāng)設(shè)計的應(yīng)用系統(tǒng)批量比較

19、大時，則可選擇帶ROM、EPROM、OTPROM或EEPROM等的單片機，這樣可使系統(tǒng)更加簡單。通常的做法是在軟件開發(fā)過程中采用EPROM型芯片，而最終產(chǎn)品采用OTPROM型芯片(一次性可編程EPROM芯片)，這樣可以提高產(chǎn)品的性能價格比。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 2. 存儲空間分配存儲空間分配 存儲空間分配既影響單片機應(yīng)用系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)，也影響軟件的設(shè)計及系統(tǒng)調(diào)試。 不同的單片機具有不同的存儲空間分布。MCS-51單片機的程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器空間相互獨立，工作寄存器、特殊功能寄存器與內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器共享一個存儲空間，I/O端口則與外部數(shù)據(jù)存儲器共享一個空間。8098單片機的片內(nèi)RAM程

20、序存儲區(qū)、數(shù)據(jù)存儲區(qū)、I/O端口全部使用同一個存儲空間。總的來說，大多數(shù)單片機都存在不同類型的器件共享同一個存儲空間的問題。因此，在系統(tǒng)設(shè)計時就要合理地為系統(tǒng)中的各種部件分配有效的地址空間，以便簡化譯碼電路，并使CPU能準(zhǔn)確地訪問到指定部件。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 3. I/O通道劃分通道劃分 單片機應(yīng)用系統(tǒng)中通道的數(shù)目及類型直接決定系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。設(shè)計中應(yīng)根據(jù)被控對象所要求的輸入/輸出信號的數(shù)目及類型，確定整個應(yīng)用系統(tǒng)的通道數(shù)目及類型。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 4. I/O方式的確定方式的確定 采用不同的輸入/輸出方式，對單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬、軟要求是不同的。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，常

21、用的I/O 方式主要有無條件傳送方式(程序同步方式)、查詢方式和中斷方式。這三種方式對硬件要求和軟件結(jié)構(gòu)各不相同，而且存在著明顯的優(yōu)缺點差異。在一個實際應(yīng)用系統(tǒng)中，選擇哪一種I/O方式，要根據(jù)具體的外設(shè)工作情況和應(yīng)用系統(tǒng)的性能技術(shù)指標(biāo)綜合考慮。一般來說，無條件傳送方式只適用于數(shù)據(jù)變化非常緩慢的外設(shè)，這種外設(shè)的數(shù)據(jù)可視為常態(tài)數(shù)據(jù)；中斷方式處理器效率較高，但硬件結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜一些；而詢問方式硬件價格較低，但處理器效率比較低，速度比較慢。在一般小型的應(yīng)用系統(tǒng)中，由于速度要求不高，控制的對象也較少，此時，大多采用詢問方式。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 5. 軟、硬件功能劃分軟、硬件功能劃分 同一般的計

22、算機系統(tǒng)一樣，單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟件和硬件在邏輯上是等效的。具有相同功能的單片機應(yīng)用系統(tǒng)，其軟、硬件功能可以在很寬的范圍內(nèi)變化。一些硬件電路的功能可以由軟件來實現(xiàn)，反之亦然。在應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計中，系統(tǒng)的軟、硬件功能劃分要根據(jù)系統(tǒng)的要求而定，多用硬件來實現(xiàn)一些功能，可以提高速度，減少存儲容量和軟件研制的工作量，但會增加硬件成本，降低硬件的利用率和系統(tǒng)的靈活性與適應(yīng)性。相反，若用軟件來實現(xiàn)某些硬件功能可以節(jié)省硬件開支，提高靈活性和適應(yīng)性，但相應(yīng)速度要下降，軟件設(shè)計費用和所需存儲容量要增加。因此，在總體設(shè)計時，必須權(quán)衡利弊，仔細(xì)劃分應(yīng)用系統(tǒng)中的硬件和軟件的功能。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.3.3

23、 單片機應(yīng)用系統(tǒng)硬、軟件的設(shè)計原則單片機應(yīng)用系統(tǒng)硬、軟件的設(shè)計原則 1. 硬件系統(tǒng)設(shè)計原則硬件系統(tǒng)設(shè)計原則 一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計包括兩部分內(nèi)容：一是單片機系統(tǒng)擴展，即單片機內(nèi)部的功能單元(如程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、I/O、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等)的容量不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求時，必須在片外進(jìn)行擴展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計相應(yīng)的擴展連接電路；二是系統(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤、顯示器、打印機、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計合適的接口電路。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) (1) 盡可能選擇典型通用的電路，并符合單片機的常規(guī)用法。為硬件系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化奠定良

24、好的基礎(chǔ)。 (2) 系統(tǒng)的擴展與外圍設(shè)備配置的水平應(yīng)充分滿足應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)前的功能要求，并留有適當(dāng)余地，便于以后進(jìn)行功能的擴充。 (3) 硬件結(jié)構(gòu)應(yīng)結(jié)合應(yīng)用軟件方案一并考慮。硬件結(jié)構(gòu)與軟件方案會產(chǎn)生相互影響，考慮的原則是：軟件能實現(xiàn)的功能盡可能由軟件實現(xiàn)，即盡可能地用軟件代硬件，以簡化硬件結(jié)構(gòu)，降低成本，提高可靠性。但必須注意，由軟件實現(xiàn)的硬件功能，其響應(yīng)時間要比直接用硬件來得長。因此，某些功能選擇以軟件代硬件實現(xiàn)時，應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)響應(yīng)速度、實時要求等相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) (4) 整個系統(tǒng)中相關(guān)的器件要盡可能做到性能匹配，例如，選用晶振頻率較高時，存儲器的存取時間就短，

25、應(yīng)選擇允許存取速度較快的芯片；選擇CMOS芯片單片機構(gòu)成低功耗系統(tǒng)時，系統(tǒng)中的所有芯片都應(yīng)該選擇低功耗產(chǎn)品。如果系統(tǒng)中相關(guān)的器件性能差異很大，系統(tǒng)綜合性能將降低，甚至不能正常工作。 (5) 可靠性及抗干擾設(shè)計是硬件設(shè)計中不可忽視的一部分，它包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線、通道隔離等。如果設(shè)計中只注重功能實現(xiàn)，而忽視可靠性及抗干擾設(shè)計，到頭來只能是事倍功半，甚至?xí)斐上到y(tǒng)崩潰，前功盡棄。 (6) 單片機外接電路較多時，必須考慮其驅(qū)動能力。驅(qū)動能力不足時，系統(tǒng)工作不可靠。解決的辦法是增加驅(qū)動能力，增強總線驅(qū)動器或者減少芯片功耗，降低總線負(fù)載。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 2. 應(yīng)

26、用軟件設(shè)計的特點應(yīng)用軟件設(shè)計的特點 應(yīng)用系統(tǒng)中的應(yīng)用軟件是根據(jù)系統(tǒng)功能設(shè)計的，應(yīng)可靠地實現(xiàn)系統(tǒng)的各種功能。應(yīng)用系統(tǒng)種類繁多，應(yīng)用軟件各不相同，但是一個優(yōu)秀的應(yīng)用系統(tǒng)的軟件應(yīng)具有以下特點： (1) 軟件結(jié)構(gòu)清晰、簡捷、流程合理。 (2) 各功能程序?qū)崿F(xiàn)模塊化，系統(tǒng)化。這樣，既便于調(diào)試、連接，又便于移植、修改和維護(hù)。 (3) 程序存儲區(qū)、數(shù)據(jù)存儲區(qū)規(guī)劃合理，既能節(jié)約存儲容量，又能給程序設(shè)計與操作帶來方便。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) (4) 運行狀態(tài)實現(xiàn)標(biāo)志化管理。各個功能程序運行狀態(tài)、運行結(jié)果以及運行需求都設(shè)置狀態(tài)標(biāo)志以便查詢，程序的轉(zhuǎn)移、運行、控制都可通過狀態(tài)標(biāo)志條件來控制。 (5) 經(jīng)過

27、調(diào)試修改后的程序應(yīng)進(jìn)行規(guī)范化，除去修改痕跡。規(guī)范化的程序便于交流、借鑒，也為今后的軟件模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化打下基礎(chǔ)。 (6) 實現(xiàn)全面軟件抗干擾設(shè)計。軟件抗干擾是計算機應(yīng)用系統(tǒng)提高可靠性的有力措施。 (7) 為了提高運行的可靠性，在應(yīng)用軟件中設(shè)置自診斷程序，在系統(tǒng)運行前先運行自診斷程序，用以檢查系統(tǒng)各特征參數(shù)是否正常。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.3.4 硬件設(shè)計硬件設(shè)計 1) 程序存儲器 若單片機內(nèi)無片內(nèi)程序存儲器或存儲容量不夠時，需外部擴展程序存儲器。外部擴展的存儲器通常選用EPROM或 EEPROM。EPROM集成度高、價格便宜，EEPROM則編程容易。當(dāng)程序量較小時，使用EEPROM

28、較方便；當(dāng)程序量較大時，采用EPROM更經(jīng)濟。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 2) 數(shù)據(jù)存儲器 數(shù)據(jù)存儲器利用RAM構(gòu)成。大多數(shù)單片機都提供了小容量的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲區(qū)，只有當(dāng)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲區(qū)不夠用時才擴展外部數(shù)據(jù)存儲器。 存儲器的設(shè)計原則是：在存儲容量滿足要求的前提下，盡可能減少存儲芯片的數(shù)量。建議使用大容量的存儲芯片以減少存儲器芯片數(shù)目，但應(yīng)避免盲目地擴大存儲器容量。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 3) I/O接口 由于外設(shè)多種多樣，使得單片機與外設(shè)之間的接口電路也各不相同。因此，I/O接口常常是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中設(shè)計最復(fù)雜也是最困難的部分之一。 I/O接口大致可歸類為并行接口、串行接口、模擬

29、采集通道(接口)、模擬輸出通道(接口)等。目前有些單片機已將上述各接口集成在單片機內(nèi)部，使I/O接口的設(shè)計大大簡化。系統(tǒng)設(shè)計時，可以選擇含有所需接口的單片機。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 4) 譯碼電路 當(dāng)需要外部擴展電路時，就需要設(shè)計譯碼電路。譯碼電路要盡可能簡單，這就要求存儲空間分配合理，譯碼方式選擇得當(dāng)。 考慮到修改方便與保密性強，譯碼電路除了可以使用常規(guī)的門電路、譯碼器實現(xiàn)外，還可以利用只讀存儲器與可編程門陣列來實現(xiàn)。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 5) 總線驅(qū)動器 如果單片機外部擴展的器件較多，負(fù)載過重，就要考慮設(shè)計總線驅(qū)動器。比如，MCS-51單片機的P0口負(fù)載能力為8個TT

30、L芯片，P2口負(fù)載能力為4個TTL芯片，如果P0、P2實際連接的芯片數(shù)目超出上述定額，就必須在P0、P2口增加總線驅(qū)動器來提高它們的驅(qū)動能力。P0口應(yīng)使用雙向數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器(如74LS245)，P2口可使用單向總線驅(qū)動器(如74LS244)。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6) 抗干擾電路 針對可能出現(xiàn)的各種干擾，應(yīng)設(shè)計抗干擾電路。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，一個不可缺少的抗干擾電路就是抗電源干擾電路。最簡單的實現(xiàn)方法是在系統(tǒng)弱電部分(以單片機為核心)的電源入口對地跨接1個大電容(100 F左右)與一個小電容(0.1 F 左右)，在系統(tǒng)內(nèi)部芯片的電源端對地跨接1個小電容(0.01 0.1 F)。 另

31、外，可以采用隔離放大器、光電隔離器件抗共地干擾，采用差分放大器抗共模干擾,采用平滑濾波器抗白噪聲干擾，采用屏蔽手段抗輻射干擾等等。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.3.5 軟件設(shè)計軟件設(shè)計 整個單片機應(yīng)用系統(tǒng)是一個整體。在進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)總體設(shè)計時，軟件設(shè)計和硬件設(shè)計應(yīng)統(tǒng)一考慮，相結(jié)合進(jìn)行。當(dāng)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計定型后，軟件的任務(wù)也就明確了。 一個應(yīng)用系統(tǒng)中的軟件一般是由系統(tǒng)的監(jiān)控程序和應(yīng)用程序兩部分構(gòu)成的。 其中，應(yīng)用程序是用來完成諸如測量、計算、顯示、打印、輸出控制等各種實質(zhì)性功能的軟件；系統(tǒng)監(jiān)控程序是控制單片機系統(tǒng)按預(yù)定操作方式運行的程序，它負(fù)責(zé)組織調(diào)度各應(yīng)用程序模塊，完成系統(tǒng)自檢、初始化

32、、處理鍵盤命令、處理接口命令、處理條件觸發(fā)和顯示等功能。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 系統(tǒng)軟件設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干個相對獨立的部分，并根據(jù)它們之間的聯(lián)系和時間上的關(guān)系，設(shè)計出合理的軟件總體結(jié)構(gòu)。通常在編制程序前，先根據(jù)系統(tǒng)輸入和輸出變量建立起正確的數(shù)學(xué)模型，然后畫出程序流程框圖。要求流程框圖結(jié)構(gòu)清晰、簡捷、合理。畫流程框圖時還要對系統(tǒng)資源作具體的分配和說明。編制程序時一般采用自頂向下的程序設(shè)計技術(shù)，先設(shè)計監(jiān)控程序再設(shè)計各應(yīng)用程序模塊。各功能程序應(yīng)模塊化，子程序化，這樣不僅便于調(diào)試、連接，還便于修改和移植。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.3.6 資源分配資

33、源分配 1ROM/EPROM資源的分配資源的分配 ROM/EPROM用于存放程序和數(shù)據(jù)表格。按照MCS-51單片機的復(fù)位及中斷入口的規(guī)定，002FH以前的地址單元格作為中斷、復(fù)位入口地址區(qū)。在這些單元格中一般都設(shè)置了轉(zhuǎn)移指令，用于轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序或復(fù)位啟動程序。當(dāng)程序存儲器中存放的功能程序及子程序數(shù)量較多時，應(yīng)盡可能為它們設(shè)置入口地址表。一般的常數(shù)、表格集中設(shè)置在表格區(qū)。二次開發(fā)擴展區(qū)盡可能放在高位地址區(qū)。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 2RAM資源分配資源分配 RAM分為片內(nèi)RAM 和片外RAM。片內(nèi)RAM的容量比較大，通常用來存放批量大的數(shù)據(jù)，如采樣結(jié)果數(shù)據(jù)；片內(nèi)RAM容量較少，

34、應(yīng)盡量重疊使用，比如數(shù)據(jù)暫存區(qū)與顯示、打印緩沖區(qū)重疊。 對于MCS-51單片機來說，片內(nèi)RAM是指00H7FH單元，這128個單元的功能并不完全相同，分配時應(yīng)注意發(fā)揮各自的特點，做到物盡其用。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 00H1FH這32個字節(jié)可以作為工作寄存器組，在工作寄存器的8個單元格中，R0和R1具有指針功能，是編程的重要角色，應(yīng)充分發(fā)揮其作用。系統(tǒng)上電復(fù)位時，置PSW=00H，當(dāng)前工作寄存器為0組，而工作寄存器組1為堆棧，并向工作寄存器組2、3延伸。若在中斷服務(wù)程序中，也要使用R1寄存器且不將原來的數(shù)據(jù)沖掉，則可在主程序中先將堆?？臻g設(shè)置在其它位置，然后在進(jìn)入中斷服務(wù)器程序后選擇

35、工作寄存器組1、2或3，這時若再執(zhí)行諸如MOV R1，#00H指令時，就不會沖掉R1(01H單元)中的原來的內(nèi)容，因為這時R1的地址已改變?yōu)?9H、11H或19H。在中斷服務(wù)程序結(jié)束時，可重新選擇工作寄存器組0。因此，通?？稍趹?yīng)用程序中，安排主程序及調(diào)用的子程序使用工作寄存器組0，而安排定時器溢出中斷、外部中斷、串行口中斷使用工作寄存器組1、2或3。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.4 單片機應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試單片機應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試6.4.1 單片機應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試工具單片機應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試工具在單片機應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試中，最常用的調(diào)試工具有以下幾種：1. 單片機開發(fā)系統(tǒng)單片機開發(fā)系統(tǒng)單片機開發(fā)系統(tǒng)(又稱仿真器)

36、的主要作用是：(1) 系統(tǒng)硬件電路的診斷與檢查。(2) 程序的輸入與修改。(3) 硬件電路、程序的運行與調(diào)試。(4) 程序在EPROM中的固化。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 2. 萬用表萬用表 萬用表主要用于測量硬件電路的通斷、兩點間阻值、測試點處穩(wěn)定電流或電壓值及其它靜態(tài)工作狀態(tài)。 例如，當(dāng)給某個集成芯片的輸入端施加穩(wěn)定輸入時，可用萬用表來測試其輸出，通過測試值與預(yù)期值的比較，就可大致判定該芯片的工作是否正常。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 3. 邏輯筆邏輯筆 邏輯筆可以測試數(shù)字電路中測試點的電平狀態(tài)(高或低)及脈沖信號的有無。假如要檢測單片機擴展總線上連接的某譯碼器是否有譯碼信號輸出

37、，可編寫一循環(huán)程序使譯碼器對一特定譯碼狀態(tài)不斷進(jìn)行譯碼。運行該循環(huán)程序后，用邏輯筆測試譯碼器輸出端，若邏輯筆上紅、綠發(fā)光二極管交替閃亮，則說明譯碼器有譯碼信號輸出；若只有紅色發(fā)光二極管亮(高電平輸出)或綠色發(fā)光二極管亮(低電平輸出)，則說明譯碼器無譯碼信號輸出。這樣就可以初步確定由擴展總線到譯碼器之間是否存在故障。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 4. 邏輯脈沖發(fā)生器與模擬信號發(fā)生器邏輯脈沖發(fā)生器與模擬信號發(fā)生器 邏輯脈沖發(fā)生器能夠產(chǎn)生不同寬度、幅度及頻率的脈沖信號，它可以作為數(shù)字電路的輸入源。模擬信號發(fā)生器可產(chǎn)生具有不同頻率的方波、正弦波、三角波、鋸齒波等模擬信號(不同的信號發(fā)生器能夠產(chǎn)生的

38、信號波形不完全相同)，它可作為模擬電路的輸入源。這些信號源在模擬調(diào)試中是非常有用的。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 5. 示波器示波器 示波器可以測量電平、模擬信號波形及頻率，還可以同時觀察兩個或三個信號的波形及它們之間的相位差(雙蹤或多蹤示波器)。它即可以對靜態(tài)信號進(jìn)行測試，也可以對動態(tài)信號進(jìn)行測試，而且測試準(zhǔn)確性好。它是任何電子系統(tǒng)調(diào)試維修的一種必備工具。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6. 邏輯分析儀邏輯分析儀 邏輯分析儀能夠以單通道或多通道實時獲取與觸發(fā)事件的邏輯信號，可保存顯示觸發(fā)事件前后所獲取的信號，供操作者隨時觀察，并作為軟、硬件分析的依據(jù)，以便快速有效地查出軟、硬件中的錯誤

39、。邏輯分析儀主要用于動態(tài)調(diào)試中信號的捕獲。 在單片機應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試中，萬用表、示波器及開發(fā)系統(tǒng)是最基本的、必備的調(diào)試工具。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 6.4.2 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一般調(diào)試方法單片機應(yīng)用系統(tǒng)的一般調(diào)試方法 1. 硬件調(diào)試硬件調(diào)試 硬件調(diào)試是利用開發(fā)系統(tǒng)、基本測試儀器(萬用表、示波器等)，通過執(zhí)行開發(fā)系統(tǒng)有關(guān)命令或運行適當(dāng)?shù)臏y試程序(也可以是與硬件有關(guān)的部分用戶程序段)，檢查用戶系統(tǒng)硬件中存在的故障。 硬件調(diào)試可分靜態(tài)調(diào)試與動態(tài)調(diào)試兩步進(jìn)行。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 1) 靜態(tài)調(diào)試 靜態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)未工作時的一種硬件檢查。 靜態(tài)調(diào)試的第一步為目測。單片機應(yīng)用系統(tǒng)中大

40、部分電路安裝在印制電路板上，因此對每一塊加工好的印制電路板要進(jìn)行仔細(xì)的檢查。檢查它的印制線是否有斷線、是否有毛刺、是否與其它線或焊盤粘連、焊盤有否脫落、過孔是否有未金屬化現(xiàn)象等。如印制板無質(zhì)量問題，則將集成芯片的插座焊接在印制板上，并檢查其焊點是否有毛刺，是否與其它印制線或焊盤連接、焊點是否光亮飽滿無虛焊。對單片機應(yīng)用系統(tǒng)中所用的器件與設(shè)備，要仔細(xì)核對型號，檢查它們對外連線(包括集成芯片引腳)是否完整無損。通過目測查出一些明顯的器件、設(shè)備故障并及時排除。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 第二步為萬用表測試，目測檢查后，可進(jìn)行萬用表測試。先用萬用表復(fù)核目測中認(rèn)為可疑的連接或接點，檢查它們的通斷狀

41、態(tài)是否與設(shè)計規(guī)定相符。再檢查各種電源線與地線之間是否有短路現(xiàn)象，如有再仔細(xì)查出并排除。短路現(xiàn)象一定要在器件安裝及加電前查出。如果電源與地之間短路，系統(tǒng)中所有器件或設(shè)備都可能被毀壞，后果十分嚴(yán)重。所以，對電源與地的處理，在整個系統(tǒng)調(diào)試及今后的運行中都要相當(dāng)小心。 如有現(xiàn)成的集成芯片性能測試儀器，此時應(yīng)盡可能地將要使用的芯片進(jìn)行測試篩選，其它的器件、設(shè)備在購買或使用前也應(yīng)當(dāng)盡可能做必要的測試，以便將性能可靠的器件、設(shè)備用于系統(tǒng)安裝。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 第三步為加電檢查。當(dāng)給印制板加電時，首先檢查所有插座或器件的電源端是否有符合要求的電壓值(注意，單片機插座上的電壓不應(yīng)該大于5 V，否

42、則聯(lián)機時將損壞仿真器)，接地端電壓值是否接近于零，接固定電平的引腳端是否電平正確。然后在斷電狀態(tài)下將芯片逐個插入印制板上的相應(yīng)插座中。每插入一塊做一遍上述的檢查，特別要檢查電源到地是否短路，這樣就可以確定電源錯誤或與地短路發(fā)生在哪塊芯片上。全部芯片插入印制板后，如均未發(fā)現(xiàn)電源或接地錯誤，將全部芯片取下，把印制板上除芯片外的其它器件逐個焊接上去，并反復(fù)做前面的各電源、電壓檢查，避免因某器件的損壞或失效造成電源對地短路或其它電源加載錯誤。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 第四步是聯(lián)機檢查。因為只有用單片機開發(fā)系統(tǒng)才能完成對用戶系統(tǒng)的調(diào)試，而動態(tài)測試也需要在聯(lián)機仿真的情況下進(jìn)行。因此，在靜態(tài)檢查印制

43、板、連接、器件等部分無物理性故障后，即可將用戶系統(tǒng)與單片機開發(fā)系統(tǒng)用仿真電纜連接起來。聯(lián)機檢查上述連接是否正確，是否連接暢通、可靠。 靜態(tài)調(diào)試完成后，接著進(jìn)行動態(tài)調(diào)試。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 2) 動態(tài)調(diào)試 動態(tài)調(diào)試是在用戶系統(tǒng)工作的情況下發(fā)現(xiàn)和排除用戶系統(tǒng)硬件中存在的器件內(nèi)部故障、器件間連接邏輯錯誤等的一種硬件檢查。由于單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件動態(tài)調(diào)試是在開發(fā)系統(tǒng)的支持下完成的，故又稱為聯(lián)機仿真或聯(lián)機調(diào)試。 動態(tài)調(diào)試的一般方法是由近及遠(yuǎn)、由分到合。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 由分到合指的是，首先按邏輯功能將用戶系統(tǒng)硬件電路分為若干塊，如程序存儲器電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、斷電器控制電

44、路，再分塊調(diào)試。當(dāng)調(diào)試某塊電路時，與該電路無關(guān)的器件全部從用戶系統(tǒng)中去掉，這樣，可將故障范圍限定在某個局部的電路上。當(dāng)各塊電路調(diào)試無故障后，將各電路逐塊加入系統(tǒng)中，再對各塊電路功能及各電路間可能存在的相互聯(lián)系進(jìn)行試驗。此時若出現(xiàn)故障，則最大可能是在各電路協(xié)調(diào)關(guān)系上出了問題，如交互信息的聯(lián)絡(luò)是否正確，時序是否達(dá)到要求等。直到所有電路加入系統(tǒng)后各部分電路仍能正確工作為止，由分到合的調(diào)試即告完成。在經(jīng)歷了這樣一個調(diào)試過程后，大部分硬件故障基本上可以排除。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 在有些情形下，由于功能要求較高或設(shè)備較復(fù)雜，使某些邏輯功能塊電路較為復(fù)雜龐大，為故障的準(zhǔn)確定位帶來一定的難度。這時

45、對每塊電路可以以處理信號的流向為線索，將信號流經(jīng)的各器件按照距離單片機的邏輯距離進(jìn)行由近及遠(yuǎn)的分層，然后分層調(diào)試。調(diào)試時，仍采用去掉無關(guān)器件的方法，逐層依次調(diào)試下去，就可能將故障定位在具體器件上。例如，調(diào)試外部數(shù)據(jù)存儲器時，可按層先調(diào)試總線電路(如數(shù)據(jù)收發(fā)器)，然后調(diào)試譯碼電路，最后加上存儲芯片，利用開發(fā)系統(tǒng)對其進(jìn)行讀寫操作，就能有效地調(diào)試數(shù)據(jù)存儲器。顯然，每部分出現(xiàn)的問題只局限在一個小范圍內(nèi)，因此有利于故障的發(fā)現(xiàn)和排除。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 動態(tài)調(diào)試借用開發(fā)系統(tǒng)資源(單片機、存儲器等)來調(diào)試用戶系統(tǒng)中單片機的外圍電路。利用開發(fā)系統(tǒng)友好的人機界面，可以有效地對用戶系統(tǒng)的各部分電路進(jìn)行訪問、控制，使系統(tǒng)在運行中暴露問題，從而發(fā)現(xiàn)故障。典型有效的訪問、控制各部分電路的方法是對電路進(jìn)行循環(huán)讀或?qū)懖僮?時鐘等特殊電路除外，這些電路通常在系統(tǒng)加電后會自動運行)，使得電路中主要測試點的狀態(tài)能夠用常規(guī)測試儀器(示波器、萬用表等)測試出，依次檢測被調(diào)試電路是否按預(yù)期的工作狀態(tài)進(jìn)行。第6章 單片機應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā) 2. 軟件調(diào)試軟件調(diào)試 1) 先獨立后聯(lián)機 從宏觀來說，單片機應(yīng)用系統(tǒng)中