1)確定任務，完成總體設計
    (1)確定設計任務和系統功能指標，編寫設計任務書
    在單片機應用系統開發的前期階段，首先必須認真細致地調查研究，深入了解用戶各個方面的技術要求，了解國內外相似課題的技術水平，進行系統分析，摸清軟件、硬件設計的技術難點等。然后確定課題所要完成的任務和應具備的功能，以及要達到的技術指標。綜合考慮各種因素提出設計的初步方案，編寫設計任務書。
    設計任務書不但要明確系統設計任務，還要對系統規模做出規定，如主機機型、分機機型、配備哪些外圍設備等，這是硬件設計、成本的依據。同時還應詳盡說明系統的指標參數，操作規范，這是軟件設計的基礎。
    (2)總體設計
    擬定總體設計方案一般要通過認真調研、論證，最后定稿，以避免方案上的疏忽造成軟件、硬件設計產生較大的返工，延誤項目開發進程一總體方案的關鍵性計算難點，應設專題深入討論，如傳感器的選擇。傳感器常常是測試系統中的關鍵環節，一個設計合理的測控系統，往往會因傳感器精度、非線性、溫漂等指標限制，造成系統達不到指標要求。
    總體設計要選擇確定系統硬件的類型和數量，繪出系統硬件的總框圖。其中主機電路是系統硬件的核心，耍依據系統功能的復雜程度、性能指標、精度要求，選定一種性能價格比合適的單片機型號，同時根據需要選定外圍擴展芯片、人機接口電路及配置外部設備。
    輸入/輸出通道是系統硬件的重要組成部分，總體設計要根據信號參數、功能指標要求合理選擇通道數量、通道的結構、抗干擾措施、驅動能力等，確定輸入/輸出通道所需的硬件類型和數量。硬件電路各種類型的選擇，一般都要進行綜合比較，這些比較和選擇必須是在局部試驗的基礎之上完成的。
    總體設計還應完成軟件設計任務分析，繪出系統軟件的總框圖。設計人員還應反復權衡哪些功能由硬件完成，哪些任務由軟件完成，對軟件、硬件比例做出合理安排。
    總體設計一旦確定，系統的大致規模、軟件的基本框架就確定了。然后就可將系統設計任務按功能模塊分解成若干課題，擬定出詳細的工作計劃，使后面的軟件、硬件設計同時并行展開。

   2)硬件、軟件設計與調試   U209B
    (1)硬件設計
    總體設計之后，就進入正式研制階段。為使硬件設計盡可能合理，應注意下列原則。
    ①盡可能選擇典型電路，采用硬件移植技術，力求硬件標準化、模塊化。
    ②盡可能選擇功能強的新型芯片取代若干普通芯片，以簡化硬件電路，同時隨著新型芯片價格不斷降低，硬件系統成本也可能育所下降。
    ③系統擴展與配置應充分滿足應用系統的功能要求，并留有余地，以備將來系統維護及更新換代。
    ④盡可能以軟代硬。軟、硬件具有可換性，硬件多了不但會增加成本，而且使系統出現故障的概率增加。以軟代硬的實質是以時間代空間，可見這種代替是以降低系統的實時性為代價的。同此，考慮以軟代硬的原則，應以不影響系統的性能為前提。
    ⑤可靠性及抗干擾設計。為確保系統長期可靠運行，硬件設計必須采取相應的可靠性及抗干擾措施，包括芯片、器件選擇，去耦濾波，合理布線，通道隔離等。
    ⑥必須考慮驅動能力。單片機各I/O端口的負載能力有限，外部擴展應不超過其總負載能力的70%，如果擴展芯片較多，可能造成負載過重，系統工作不可靠。此時，應考慮設置線路驅動器。
    ⑦監測電路的設計。系統運行中出現故障，應能及時報警，這就要求系統具有自診斷功能，必須為系統設計有關監測電路。
    ⑧結構工藝設計。結構工藝設計是單片機應用系統設計的重要內容，可以單獨列為硬件設計、軟件設計之外的第三項設計內容，這里把它放在硬件設計中來研究。結構工藝設計包括系統設備的造型、殼體結構、外形尺寸、面板布局、模塊固定連接方式、印制電路板、配線和插接件等。要求盡量做到標準化、規范化、模塊化。一般以單片機為核心的產品，其單片機系統都足內裝式、嵌入式，與設備本身有機地融為一體，這類產品都要求結構緊湊、美觀大方，人機界面友好，便于操作、安裝、調試及維修。
    為提高硬件設計質量，加快研制速度，通常在設計印制電路板時，考慮開辟一小片機動布線區。在機動布線區中，可以插入若干片集成電路插座，并有金屬化孔，但無布線。當樣機研制中發現硬件電路有明顯不足需要增加若干元器件時，可在機動布線區中臨時拉線來完成，從而避免大返工。
    (2)軟件設計
    單片機應用系統的設計以軟件設計為重點，軟件設計的工作量比較大。首先將軟件總框圖中的各功能模塊具體化，逐級畫出詳細框圖，作為軟件設計的依據。
    編程可采用匯編語言或各種高級語言。對于規模不大的軟件多采用匯編語言編寫，而對于較復雜的軟件，且運算任務較重時，可考慮采用高級語言編程。C51、C96交叉編譯軟件是近年來較為流行的一種軟件開發工具，它采用c語言編寫源程序。
    軟件設計應當盡可能采用結構化設計和模塊化編程的方法，這有利于查錯、調試和增刪程序。為提高可靠性，應實施軟件抗干擾措施，編程必須進行優化，仔細推敲，合理安排，利用各種程序設計技巧，設計出結構清晰，便于調試和移植，占內存空間小，執行時間短的應用程序。
    (3)碗件、軟件調試
    單片機應用系統硬件、軟件研制與調試，由于單片機系統本身不具備自開發能力，所以必須借助于開發工具——單片機開發系統。通過它可方便地進行編程、匯編、調試、運行、仿真等操作。
    單片機開發系統性能的優劣直接影響應用系統的設計水平和研制的工作效率。目前使用較多的是“通用型開發系統”，由通用微機系統、在線仿真器、EPROM及EEPROM讀/寫器等部分組成，如圖5.3所示。另外，還有“簡易型開發系統”、“軟件模擬開發系統”、“專用開發系統”等。

                         
    硬件調試分以下兩步進行。
    ①硬件電路檢查。硬件電路檢查在單片機開發系統之外進行，可用萬用表、邏輯筆等常規工具，檢查電路制作是否正確無誤，要核對元器件規格、型號，檢查芯片間連線是否正確，是否有短路、虛焊等故障，對電源系統更應仔細檢查以防電源短路，極性錯誤。
    ②硬件診斷調試。硬件診斷調試在單片機開發系統上進行，用單片機開發系統的仿真頭代替應用系統的單片機，再編制一些調試程序，即可迅速排除故障完成硬件的診斷調試。
    硬件電路運行是否正常，還可通過測定一些重要的波形來確定。例如，可檢查單片機及擴展器件的幾個控制信號的波形與硬件手冊所規定的指標是否相符，斷定其工作正常與否。

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