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单片机原理及应用

（C语言版）

第六章

知识点1单片机系统设计

6.1.1单片机应用系统的设计步骤

6.1.2单片机应用系统设计应考虑的问题

6.1.3单片机应用系统的仿真与调试

6.1.1单片机应用系统的设计步骤

单片机应用系统的设计，首先要经过深入细致的需求分析，周密而

科学的方案论证才能使系统设计工作顺利完成。一个单片机应用系统设

计，一般可分为4个阶段。

（1）明确任务和需求分析以及拟定设计方案阶段

明确系统要完成的任务十分重要，是设计工作的基础以及系统设计

方案正确性的保证。

（2）硬件和软件设计阶段

根据拟定的方案，设计系统硬件电路。硬件设计的前提是必须能够

完成系统的要求和保证可靠性。在硬件设计时，如能将硬件电路设计与

软件设计结合起来考虑效果会更好。因为当有些问题在硬件电路中无法

完成时，可直接由软件来完成（如某些软件滤波、校准功能等）；当软

件编写程序很麻烦的时候，通过稍稍改动硬件电路（或尽可能不改动）

可能会使软件变得十分简单。另外在另一些要求系统实时性强、响应速

度快的场合，则往往必须用硬件代替软件来完成某些功能。所以在硬件

电路设计时，最好能够与软件的设计结合起来，统一考虑，合理地安排

软、硬件的比例，使系统具有最佳的性能价格比。当硬件电路设计完成

后，就可进行硬件电路板的绘制和焊接工作了。

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接下来软件设计。正确编程方法就是根据需求分析，先绘制出软件

的流程图，该环节十分重要。流程图绘制往往不能一次成功，需多次修

改。

绘制可由简到繁逐步细化，先绘制系统大体上需要执行的程序模块，

然后将这些模块按照要求组合在一起（如主程序、子程序以及中断服务

子程序等），在大方向没问题后，再将每个模块细化，最后形成流程图，

程序编写速度就会很快，同时为后面的调试工作带来很多方便，如调试

中某模块不正常，就可以通过流程图来查找问题的原因。

一定要克服不绘制流程图直接在计算机上编写程序的习惯。

设计者也可在上述软硬件设计完成后，先使用单片机软件仿真开发

工具Proteus，来进行仿真设计。

用软件仿真开发工具Proteus设计的系统与用户样机在硬件上无任

何联系，是一种完全用软件手段来对单片机硬件电路和软件进行设计、

开发与仿真调试的开发工具。如果先在软件仿真工具的软环境下进行系

统设计并调试通过，虽然还不能完全说明实际系统就完全通过，但至少

在逻辑上是行得通的。

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软件仿真通过后，再进行软硬件设计与实现，可大大减少设计上所走的

弯路。这也是目前世界上流行的一种开发方法。

（3）硬件与软件联合调试阶段

下一步就是软硬件的联合调试。需通过硬件仿真开发工具来进行，具体

的调试方法和过程，在本章后面介绍。

所有软件和硬件电路全部调试通过，并不意味系统设计成功，还需通过

运行来调整系统的运行状态，例如系统中的A/D转换结果是否正确，如果不

正确，是否要调零和调整基准电压等。

（4）资料与文件整理编制阶段

系统调试通过，就进入资料与文件整理编制阶段。

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资料与文件包括：任务描述、设计的指导思想及设计方案论证、性

能测定及现场试用报告与说明、使用指南、软件资料（流程图、子程序

使用说明、地址分配、程序清单）、硬件资料（电原理图、元件布置图

及接线图、接插件引脚图、线路板图、注意事项）。

文件不仅是设计工作的结果，而且是以后使用、维修以及进一步再

设计的依据。因此，要精心编写，描述清楚，使数据及资料齐全。

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