学习单片机:从整体认识到应用系统开发流程的探索

根据总体设计要求,以及选定的单片机及关键器件,利用Protel等软件设计出应用系统的电路原理图。Board),即印刷电路板图,然后将PCB图交给相关厂商生产电路板。拿到电路板后,为便于更换器件和修改电路,可首先在电路板上焊接所需芯片插座,并利用编程器将程序写入单片机。

图1 MCU系统开发流程 1.明确任务

分析了解项目总体需求,综合考虑系统使用环境、可靠性要求、可维护性、产品成本等因素,制定可行的性能指标。

2. 划分软件和硬件功能

单片机系统由软件和硬件两部分组成。在应用系统中,有些功能可以用硬件来实现,也可以用软件来实现。采用硬件可以提高系统的实时性和可靠性;采用软件可以降低系统成本,简化硬件结构。因此,在考虑全局时,需要综合分析以上因素,合理制定硬件和软件任务的配比。

3. 确定要使用的微控制器和其他关键组件

根据硬件设计任务,选择性价比高的微控制器及满足系统要求的其他关键元器件,如A/D、D/A转换器、传感器、放大器等,这些器件需满足系统精度、速度和可靠性的要求。

4.硬件设计

根据总体设计要求以及选定的单片机及关键元器件,利用Protel等软件设计了应用系统的电路原理图。

5.软件设计

在系统总体设计和硬件设计的基础上,确定软件系统的程序结构并划分功能模块,然后对各个模块进行程序设计。

微控制器编程语言可分为三类:

➢机器语言:又称二进制目标代码,是CPU硬件唯一能直接识别的语言(代码含义在CPU设计时就已确定)。人们希望计算机进行的所有操作最终都要转换成相应的机器语言才能被CPU识别和控制。机器语言代码的含义因CPU系列不同而不同。

➢ 汇编语言:由于机器语言必须转换成二进制代码描述,不便于记忆、使用,也不方便直接编写程序,所以产生了与机器语言相对应的汇编语言。用汇编语言编写的程序执行速度快,占用存储单元少,效率高。

➢ 高级语言:高级语言具有良好的可读性,使得程序的编写和运行十分方便,目前应用最广泛的高级语言是C51。

注意:汇编语言和高级语言都必须翻译成机器语言才能被CPU识别。

6.仿真调试

软件、硬件设计完成后就要进入二者的集成调试阶段,为避免浪费资源,在生成实际电路板之前,可以先用Keil C51、Proteus软件对系统进行仿真,发现问题可以及时修正。

7.系统调试

完成系统仿真后,利用Protel等绘图软件根据电路原理图绘制PCB(Printed Circuit Board,印刷电路板),然后将PCB图交给相关厂家制作电路板。拿到电路板后,为了方便更换元器件、修改电路,可以先在电路板上焊接好所需的芯片插座,用编程器将程序写入单片机。再将单片机等芯片插入相应的芯片插座,接上电源等输入输出设备,进行系统联调,直至调试成功。

8. 测试修改和用户试用

经过测试验证满足需求后,系统交给用户试用,并针对实际出现的问题进行修改和完善,完成系统开发。

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