一、方案論證

　　確定開發(fā)題目后，首先要進行方案調(diào)研，這個過程至關(guān)重要，制定出一個好的方案，會使后面的開發(fā)工作較為順利。調(diào)研工作主要解決以下幾個問題：

　　(1) 了解用戶的需求，確定設(shè)計規(guī)模和總體框架。

　　(2) 摸清軟硬件技術(shù)難度，明確技術(shù)主攻問題。

　　(3) 針對主攻問題開展調(diào)研工作，查找中外有關(guān)資料，確定初步方案。

　　(4) 單片機應(yīng)用開發(fā)技術(shù)是軟硬件結(jié)合的技術(shù)，方案設(shè)計要權(quán)衡任務(wù)的軟硬件分工。有時硬件設(shè)計會影響到軟件程序結(jié)構(gòu)。如果系統(tǒng)中增加某個硬件接口芯片，而給系統(tǒng)程序的模塊化帶來了可能和方便，那么這個硬件開銷是值得的。在無礙大局的情況下，以軟件代替硬件正是計算機技術(shù)的長處。

　　(5) 盡量采納可借鑒的成熟技術(shù)，減少重復(fù)性勞動。

　　二、硬件系統(tǒng)的設(shè)計

　　單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計可劃分為兩部分：一部分是與單片機直接接口的數(shù)字電路范圍的電路芯片的設(shè)計。如存儲器和并行接口的擴展，定時系統(tǒng)、中斷系統(tǒng)擴展，一般的外部設(shè)備的接口，甚至于A/D、D/A 芯片的接口。另一部分是與模擬電路相關(guān)的電路設(shè)計，包括信號整形、變換 、隔離和選用傳感器;輸出通道中的隔離和驅(qū)動以及執(zhí)行元件的選用。應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)注意以下幾個方面：

　　(1) 從應(yīng)用系統(tǒng)的總線觀念出發(fā)，各局部系統(tǒng)和通道接口設(shè)計與單片機要做到全局一盤棋。例如，芯片間的時間是否匹配，電平是否兼容，能否實現(xiàn)總線隔離緩沖等，避免“拼 盤”戰(zhàn)術(shù)。

　　(2) 盡可能選用符合單片機用法的典型電路。

　　圖 1 單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計流程圖

　　(3) 盡可能采用新技術(shù)，選用新的元件及芯片。選用集成度高的芯片，以減少芯片數(shù)量，縮小印制板面積。例如，選用含有 51 內(nèi)核的擴展多功能接口的單片機新機種 ，取代 8031 向外的一大片電路。選用無粘合接口，如數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等集成度高、功能強的數(shù)字或模擬電路芯片，取代許多小規(guī)模集成電路芯片的集合。選用 PLD 可編程邏輯器件，取代部分電路設(shè)計。

　　(4) 抗干擾設(shè)計是硬件設(shè)計的重要內(nèi)容，如看門狗電路、去耦濾波、通道隔離、合理的印制板布線等。

　　(5) 當(dāng)系統(tǒng)擴展的各類接口芯片較多時，要充分考慮到總線驅(qū)動能力。當(dāng)負(fù)載超過允許范圍時，為了保證系統(tǒng)可靠工作，必須加總線驅(qū)動器。

　　(6) 可用印制板輔助設(shè)計軟件，如 PROTEL 進行印制板的設(shè)計。

　　三、應(yīng)用軟件設(shè)計

　　應(yīng)用系統(tǒng)中測控任務(wù)的實現(xiàn)最終是靠程序的執(zhí)行來完成的。應(yīng)用軟件設(shè)計的如何，將決定系統(tǒng)的效率和它的優(yōu)劣。軟件設(shè)計需注意以下幾個方面：

　　(1) 采用模塊程序設(shè)計。模塊程序是把一個較長的完整的程序，如監(jiān)控程序，分成若干個小的功能程序模塊，在分別進行獨立設(shè)計、編程、調(diào)試之后，最終裝配在一起，鏈接成一個完整的程序。模塊化程序設(shè)計便于程序移植和修改。

　　(2) 采用自頂向下的程序設(shè)計。程序設(shè)計時，先從系統(tǒng)主程序開始設(shè)計，從屬的程序或子程序用程序標(biāo)志代替。當(dāng)主程序編好后，再將標(biāo)志擴展為從屬程序或子程序。

　　(3) 外部設(shè)備和外部事件盡量采用中斷方式與 CPU 聯(lián)絡(luò)，這樣 ，既便于系統(tǒng)模塊化，也可提高程序效率。

　　(4) 近幾年推出的單片機開發(fā)系統(tǒng)，有些是支持高級語言的，如 C51 與 PL/M96 的編程和在線跟蹤調(diào)試。與匯編語言編程相比，使用高級語言編程，可大大提高開發(fā)和調(diào)試效率，而得到的目標(biāo)代碼質(zhì)量可與匯編語言相媲美。

　　(5) 目前已有一些實用子程序發(fā)表，程序設(shè)計時可適當(dāng)使用，其中包括運行子程序和控制算法程序等。

　　(6) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計應(yīng)充分考慮到軟件抗干擾措施。如數(shù)字濾波，程序跑飛的軟件陷阱，軟件 WATCHDOG，軟件的容錯設(shè)計等。

　　四、軟硬件調(diào)試

　　一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)，經(jīng)過方案論證，硬件設(shè)計，印制板設(shè)計加工和焊接，軟件的編寫，還要進行軟硬件的調(diào)試，驗證理論設(shè)計的正確性。由于單片機沒有自開發(fā)能力，其應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試需借助于單片機開發(fā)系統(tǒng)。

　　單片機系統(tǒng)主要的功能是：

　　(1) 程序的錄入、編輯和交叉匯編功能。

　　(2) 提供仿真 RAM 、仿真單片機。

　　(3) 支持用戶匯編語言(有的同時支持高級語言) 源文件跟蹤調(diào)試。

　　(4) 目前一般的開發(fā)裝置都有與通用微機的聯(lián)機接口，可以利用微機環(huán)境進行調(diào)試。

　　(5) EPROM 的寫入功能。

　　在利用開發(fā)裝置進行調(diào)試時，應(yīng)先把硬件電路調(diào)通。硬件調(diào)試可采用分塊調(diào)試的方法，先易后難，先局部調(diào)試，都通過后再總調(diào)。對硬件 的分塊調(diào)試可編制相應(yīng)模塊的測試程序，有的測試程序稍加改動就可成為功能模塊程序。

　　在硬件基本調(diào)通，驗證存儲空間分配可行時，進行自頂向下的主程序的設(shè)計調(diào)試。程序的調(diào)試需在 DEBUG 環(huán)境下進行，用斷點調(diào)試或連續(xù)調(diào)試 的方法，通過程序執(zhí)行過程中內(nèi)存或有關(guān)寄存器的狀態(tài)變化找出故障點，也可借助于儀器儀表測試電路的狀態(tài)和波形來驗證軟硬件的正確性。

　　五、EPROM 固化

　　所有開發(fā)裝置調(diào)試通過的程序，最終要脫機運行，即將仿真 ROM 中運行的程序固化到 EPROM 脫機運行。但在開發(fā)裝置上運行正常的程序，固化后脫機運行并不一定同樣正常。若脫機運行有問題，需分析原因，如是否總線驅(qū)動功能不夠，或是對接口芯片操作的時間不匹配等。經(jīng)修改的程序需再次寫入。