单片机的开发流程和典型应用系统的详细资料说明

　　51单片机应用开发从入门到精通单片机的开发主要分为硬件开发和软件开发，在系统设计上又有最小系统和扩展系统两种。下面将通过系统硬件设计、软件设计进行开发流程的介绍，并以最小系统及一些典型的扩展系统为例进行简单的说明。

　　单片机应用系统设计步骤

　　单片机应用系统是指以单片机为核心，配以一定的外围电路和软件，能实现某种或几种功能的应用系统。它由硬件部分和软件部分组成。一般来说，应用系统所要完成的任务不同，相应的硬件配置和软件配置也就不同。因此，单片机应用系统的设计应包括硬件设计和软件设计两大部分。为保证系统能可靠工作，在软、硬件的设计中，还要考虑其抗干扰能力。在应用系统的设计中，软件、硬件和抗干扰设计是紧密相关、不可分离的。在有些情况下硬件的任务可由软件来完成（如某些滤波、校准功能等）；而在另一些要求系统实时性强、响应速度快的场合，则往往用硬件代替软件来完成某些功能。设计者应根据实际情况，合理地安排软、硬件的比例，选取最佳的设计方案，使系统具有最佳的性能价格比。设计一个单片机测控系统，一般可分为4个步骤。需求分析、方案论证和总体设计阶段需求分析、方案论证是单片机测控系统设计工作的开始，也是工作的基础。只有经过深入细致的需求分析和周密而科学的方案论证才能使系统设计工作顺利完成。

　　需求分析的内容主要包括：被测控参数的形式（电量、非电量、模拟量、数字量等）、被测控参数的范围、性能指标、系统功能、工作环境、显示、报警、打印要求等。方案论证是根据用户要求设计出符合现场条件的软硬件方案，在选择测量结果输出方式上，既要满足用户要求，又要使系统简单、经济、可靠，这是进行方案论证与总体设计一贯坚持的原则。器件选择、电路设计制作、数据处理、软件编写阶段器件选择和电路设计主要根据方案中所确定的指标进行，同时需要考虑器件的电气特性。数据处理、软件编写是单片机系统实现功能最重要的步骤。首先，设计数据处理的算法，如果是简单的控制可以跳过这一步。然后，设计程序的结构，得到流程图。最后进行程序的编写工作。整个系统的设计与性能测定阶段编制好的程序或焊接好的线路，不能按预计的那样正确工作是常有的事，这就需要查错和调试。查错和调试有时是很费时间的。调试时，应将硬件和软件分成几部分，逐个部分调试，各部分都调试通过后再进行联调。调试完成后，应在实验室模拟现场条件，对所设计的硬件、软件进行性能测定。文件编制阶段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，一定要精心编写，描述清楚，使数据及资料齐全。文件应包括：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）。一个项目定下来后，经过详细调研、方案论证后，就进入正式研制阶段。从总体上来看，设计任务可以分为硬件设计和软件设计，这两者互相结合，不可分离。从时间上来看，硬件设计的绝大部分工作量是在最初阶段，到后期往往还要作一些修改。软件设计任务贯彻始终，到中后期基本上都是软件设计任务。