《單片機原理與應(yīng)用技術(shù)》課件1第7章

7.1單片機應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)7.2單片機開發(fā)系統(tǒng)7.3單片機應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計7.4小結(jié)習(xí)題與思考題第7章單片機開發(fā)應(yīng)用技術(shù)7.1單片機應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)7.1.1軟件抗干擾

1.指令冗余工業(yè)現(xiàn)場的干擾大體可以分成以下三類：

(1)場干擾，通過電磁場的輻射進入單片機系統(tǒng)。要克服此類干擾，可以使用電磁屏蔽、可靠接地或高頻濾波來解決。

(2)?I/O通道干擾，通過與單片機相連的系統(tǒng)I/O通道進入。

(3)供電電源波形或波形畸變干擾，由單片機的供電電源引起。當(dāng)單片機受到后面兩種干擾時，最嚴重的情況莫過于將操作數(shù)誤當(dāng)作指令操作碼來執(zhí)行，從而引起混亂。如果誤當(dāng)作條件轉(zhuǎn)移指令的操作碼，則程序?qū)ⅰ白詣愚D(zhuǎn)移”到人們不知道的地方。這種情況稱為“跑飛”。如果程序跑飛到一條單字節(jié)指令處，它還能自動納入正軌。如果程序跑飛到雙字節(jié)或三字節(jié)指令處，那極有可能繼續(xù)把另一操作數(shù)當(dāng)作另一操作碼執(zhí)行，從而一直錯誤下去。由此看來，在編寫程序時應(yīng)當(dāng)多使用單字節(jié)指令；或者在一些地方人為插入“NOP”指令；或者將有效單字節(jié)指令多重復(fù)寫幾次。這種使用“NOP”或重復(fù)單字節(jié)指令的方法稱為指令冗余。在正常的程序中插入NOP指令或?qū)巫止?jié)指令重復(fù)幾次，是否會影響到程序的執(zhí)行速度呢？事實上，NOP指令和單字節(jié)指令的執(zhí)行是需要時間的，但它們需時都不長，通常僅為1個周期數(shù)。對于微控制領(lǐng)域所存在一些機械操作，這點時間是微不足道的。通常也只在正常程序中那些起關(guān)鍵作用的指令前或?qū)ο到y(tǒng)工作狀態(tài)產(chǎn)生重大影響的指令前，插入兩條NOP指令，對整個程序并不會形成很大的負面影響。指令冗余技術(shù)已被廣泛采用，雖然它能有效減少程序跑飛的次數(shù)，使程序在受到干擾后能很快恢復(fù)到正常軌道，但它并不能保證多字節(jié)指令失控時出現(xiàn)的差錯，更不能保證程序恢復(fù)正常軌道以后不再出現(xiàn)新的差錯。由于干擾的隨機性，使得指令冗余在一些情況下部分或者全部失去作用。

2.數(shù)字濾波進入I/O通道上的噪聲干擾，將會隨機地疊加在被檢測信號上，形成數(shù)據(jù)采集過程中的誤差。數(shù)字濾波可以有效提高數(shù)據(jù)采集精度。數(shù)字濾波的實現(xiàn)又分硬件實現(xiàn)和軟件實現(xiàn)。其中硬件濾波可靠性高，產(chǎn)品規(guī)范；軟件濾波是一種算法，需要對采樣值多次采樣，取平均值或程序判斷去掉大偏差值。

3.軟件陷阱當(dāng)數(shù)字濾波不能最終有效地抑止住干擾時，使用指令冗余承認了干擾的存在并希望程序跑飛以后能夠安定下來，重新回到正確的運行軌道。但是，把這種良好的愿望變?yōu)楝F(xiàn)實需要滿足兩個條件：一個條件是跑飛的程序必須落在程序區(qū)內(nèi)；第二個條件是必須執(zhí)行到冗余指令。顯然干擾的存在和滿足這兩個條件之間沒有必然的聯(lián)系，這就有了使用指令冗余但干擾依然防不勝防的問題。為了解決這一類問題，提出了軟件陷阱技術(shù)，即使用一條引導(dǎo)指令強行將捕捉的程序引向一個指定地址，在該地址處設(shè)置有一條專用于處理程序出錯的指令或一段專用處理程序。軟件陷阱實質(zhì)上是一條無條件轉(zhuǎn)移指令，為了增加捕獲效果，通常還在它的前面增加幾條NOP指令。假設(shè)指定地址或?qū)Ｓ锰幚沓绦蛉肟诘刂窞镋RROR，軟件陷阱由如下4條指令構(gòu)成：NOPNOPNOPLJMPERROR其中第1條NOP指令使用了指令冗余技術(shù)，后3條指令是形成軟件陷阱必不可少的。使用軟件陷阱的一種有效方法是在非程序區(qū)采用攔截措施，當(dāng)程序跑飛進入非程序區(qū)時，使其進入陷阱，并用LJMP#0000H使程序返回初始狀態(tài)。要想達到此目的，可將LJMP#0000H指令填滿非程序區(qū)。由于MCS-51系列單片機的指令最長為3個字節(jié)，這時，如果程序?qū)OP前面的一個數(shù)據(jù)當(dāng)作3字節(jié)指令執(zhí)行，在經(jīng)過了2個NOP指令后，也會執(zhí)行到LJMPERROR而返回。由此可見，51系列單片機的軟件陷阱只需3條指令便可完成：2條NOP指令和1條LJMPERROR指令。而MCS-96系列單片機最長的指令有7個字節(jié)，LJMP指令之前應(yīng)當(dāng)至少有6條NOP指令。軟件陷阱指令放置的地點應(yīng)當(dāng)是在EPROM區(qū)內(nèi)未使用的單元，或未使用的中斷向量區(qū)，或存儲器表格區(qū)后正常程序執(zhí)行不到的地方。這樣，軟件陷阱指令的設(shè)置不會影響正常程序的執(zhí)行。

EPROM中未使用單元的初始值為0FFH，該值恰好是傳送指令MOVR7，A的機器碼，程序跑飛一旦落入這個區(qū)域，將依次重復(fù)執(zhí)行該指令直至EPROM最后一個單元。因此，在該區(qū)域內(nèi)每隔一段若干單元設(shè)置一處軟件陷阱，就能鎖定跑飛的程序并正確返回。軟件陷阱指令還應(yīng)該在未使用的中斷向量區(qū)內(nèi)設(shè)置，這是因為干擾有可能激活未開放的中斷而誤引起中斷申請。在中斷服務(wù)程序執(zhí)行過程中，程序也可能受到干擾而跑飛，此時因中斷激活標(biāo)志已經(jīng)被置位，不能響應(yīng)同一級中斷或低一級中斷。為了解決這個問題，可啟動軟件陷阱捕獲程序，將跑飛的程序轉(zhuǎn)入清除中斷激活的專用處理程序。設(shè)入口地址為ERROR，程序如下：為了提高跑飛程序的捕獲率，程序存儲器芯片選擇信號在地址譯碼時采用全譯碼法，避免地址重疊區(qū)，固定未用空間，就可以有效利用軟件陷阱捕捉跑飛程序。此外，在不增加存儲芯片成本的情況下，盡量選用大容量的EPROM，這樣在程序ROM存儲容量空間足夠大時，就可以在每條跳轉(zhuǎn)指令后面設(shè)置軟件陷阱指令：7.1.2硬件抗干擾

1.采用隔離技術(shù)抑制通道干擾在輸入/輸出通道中采用隔離技術(shù)，除了能抑制噪聲外，還能有效抑制尖脈沖。常用隔離器件有光電耦合器、縱向扼流圈、隔離變壓器等。其中光電耦合器使用最多。光電耦合器能將單片機系統(tǒng)與各種開關(guān)、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)隔離開來，由于與其它用電設(shè)備隔開，避免了電氣上的直接聯(lián)系，這樣其它設(shè)備在輸入/輸出通道上產(chǎn)生的干擾信號將有效被阻止住。光電耦合器適宜模擬通道。對于數(shù)字通道，用繼電器隔離輸出較好，因為繼電特性更加符合數(shù)字傳輸?shù)膶嶋H。隔離部件通常設(shè)置在信號源、傳感器、模/數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)/模轉(zhuǎn)換裝置附近，這種場合下的隔離效果比較明顯。

2.采用濾波技術(shù)抑制高頻干擾硬件電路增加RC低通濾波器，將它接入低頻放大器中，能夠有效抑制高頻干擾信號。

3.采用屏蔽技術(shù)抑制電磁場干擾用金屬屏蔽罩或金屬外殼包裝整機或部分元器件，再將金屬屏蔽罩或金屬外殼接地，能有效抑制電磁場干擾。在單片機系統(tǒng)內(nèi)，CPU工作時產(chǎn)生的電磁輻射有可能影響系統(tǒng)內(nèi)其它電路，因此有必要對CPU芯片采用屏蔽措施。

4.采用良好接地抑制噪聲單片機應(yīng)用系統(tǒng)內(nèi)有各種接地線：數(shù)字地(數(shù)字電路的公共線)、模擬地(模擬電路的公共線)、交流地、信號地和屏蔽地(儀器外殼與金屬件的屏蔽接地線)。各種性質(zhì)不同的地線要分開布置，各自連成一線并在一點上與電源地連接。接地線要有足夠?qū)挾?，印刷電路板上的地線應(yīng)接成網(wǎng)狀。強信號地線和弱信號地線要分開。儀器外殼與金屬件的屏蔽接地線應(yīng)當(dāng)與電源插頭座的保護接地連接起來。7.1.3看門狗技術(shù)

1.看門狗的看門功能“看門狗”是英文“WatchDog”的中文譯名，全稱為“WatchDogTimer”，即看門狗定時器，又可譯為監(jiān)視定時器。看門狗有以下3個運行特征：

(1)定時時間固定不變，一旦定時時間到，將發(fā)出中斷申請脈沖或溢出脈沖。

(2)監(jiān)視定時器正常工作時，如果定時器時間未到就將其清零，定時器會重新開始，但不產(chǎn)生中斷申請信號或溢出脈沖。這一過程稱為刷新。

(3)看門狗既可以使用硬件實現(xiàn)，又可以使用軟件實現(xiàn)，但硬件實現(xiàn)時離不開運行軟件，軟件實現(xiàn)時離不開單片機內(nèi)已有的定時計數(shù)器硬件電路。當(dāng)單片機系統(tǒng)的看門狗電路設(shè)計好了以后，或者給單片機已有的定時計數(shù)器設(shè)計了一個看門狗程序以后，在程序正常運行的過程中，要注意不能在看門狗定時時間間隔內(nèi)將看門狗清零并重新定時。因為這種“清零并重新定時”將使得程序正常執(zhí)行完畢后，看門狗不會發(fā)出中斷申請或溢出信號。有了看門狗后，程序一旦跑飛出現(xiàn)偏離，定時時間一到，將產(chǎn)生中斷申請信號，因而利用中斷服務(wù)程序就可以讓程序返回到起始位置。如果產(chǎn)生的是溢出信號，則依靠溢出脈沖能使單片機復(fù)位，同樣也能讓程序返回到起始位置。

2.軟件看門狗純軟件看門狗程序的編制十分簡單。例如，占用單片機內(nèi)定時計數(shù)器T1作定時用，定時時間設(shè)定為10ms，主頻為12MHz，T1工作于方式1，計數(shù)初值為0D8F0H，則看門狗程序如下：與此同時，將T1定時溢出中斷設(shè)置為高級中斷，程序一旦跑飛，定時時間一到，產(chǎn)生溢出中斷將奪去CPU對總線的控制權(quán)，從而退出死循環(huán)。溢出中斷處理程序?qū)嶋H上是一條LJMPERROR指令，可迅速將系統(tǒng)復(fù)位。

3.硬件看門狗純軟件看門狗的缺點是占用了單片機系統(tǒng)的定時計數(shù)器資源，為此在很多情況下使用硬件看門狗電路。硬件看門狗電路有兩種實現(xiàn)方法：一種是利用通用集成電路芯片實現(xiàn)與單片機的接口，這些通用集成電路毫無例外地要接成定時器；另一種是專用定時器芯片定時電路。

1)用通用集成電路芯片實現(xiàn)

8253/8254是一種可編程的定時計數(shù)器芯片，片內(nèi)16位計數(shù)器在工作方式0之下能用作看門狗，它和8031的接口如圖7-1所示。圖7-18253/8254作看門狗程序一旦跑飛，定時時間到，OUT0輸出高電平經(jīng)微分后得正脈沖送至RESET，使單片機復(fù)位。除可編程定時計數(shù)器集成芯片外，不可編程的多位N進制計數(shù)器芯片和單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器芯片也可以用作看門狗電路。圖7-2畫出了振蕩脈沖源、二進制計數(shù)器看門狗電路?，F(xiàn)以10位二進制計數(shù)器為例，控制脈沖信號源的計數(shù)脈沖頻率就控制住了二進制計數(shù)器計滿歸零時的進位脈沖。在計數(shù)器未計滿時，從單片機主程序不斷地通過P1.0(P0～P3口任一引腳均可)向計數(shù)器發(fā)出復(fù)位信號，讓計數(shù)器尚未計滿便從頭開始計數(shù)。只有在單片機的程序跑飛且無法從P1.0輸出復(fù)位信號時，才讓計數(shù)器計滿輸出正階躍信號，經(jīng)微分電路送至RESET使單片機復(fù)位。常用的計數(shù)器芯片有74LS90、CD4060等。74LS90這一類計數(shù)器片內(nèi)無脈沖源，需外接振蕩源作計數(shù)脈沖；CD4060這一類計數(shù)器片內(nèi)有時鐘產(chǎn)生器，只需外接電阻和電容。圖7-2二進制計數(shù)器作看門狗

2)專用定時器芯片定時電路單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器看門狗也可以用兩類不可編程芯片組成：一類是可重觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)電路，如74LS123；一類是通用電路芯片，如555時基電路，該集成電路芯片不僅可接成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，還可接成雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器、多諧振蕩器等。使用555時基芯片的單穩(wěn)態(tài)看門狗如圖7-3所示。圖7-3555看門狗7.2單片機開發(fā)系統(tǒng)7.2.1單片機開發(fā)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)十分簡單，很多系統(tǒng)連鍵盤和顯示器都不需要。沒有鍵盤，編制好的應(yīng)用程序無法寫入到片內(nèi)、外ROM中，也無法判斷寫入的程序是否正確，發(fā)生了錯誤也不知道如何去修改，怎樣去運行，運行的結(jié)果也無從觀察。單片機自身已經(jīng)做成了一個芯片，光從外觀上看，無論如何也看不出芯片內(nèi)部指令流是如何流動的。為此，必須在應(yīng)用之前對單片機的硬件資源和軟件資源進行開發(fā)。幫助單片機完成研制開發(fā)的工具稱為單片機的開發(fā)系統(tǒng)。對單片機應(yīng)用系統(tǒng)而言，開發(fā)系統(tǒng)不是可有可無的工具，而是必需的不可缺少的工具。沒有開發(fā)系統(tǒng)，就沒有單片機應(yīng)用系統(tǒng)。

1.單片機開發(fā)系統(tǒng)的作用原理單片機開發(fā)系統(tǒng)的作用原理可用圖7-4來說明。圖中8031是需要應(yīng)用的單片機，74LS373是地址鎖存器，RAM和ROM是存儲器，微型計算機系統(tǒng)是具有鍵盤和顯示器的能獨立輸入、調(diào)試、運行程序的系統(tǒng)，S是雙向撥動開關(guān)，可將＋5V接通微機系統(tǒng)，又可以接向單片機。首先將S接至微機系統(tǒng)一側(cè)，存儲器用RAM，這時相當(dāng)于微機系統(tǒng)在片外擴展了一片數(shù)據(jù)RAM(假設(shè)是Intel6116，2K×8位)。用微機系統(tǒng)的鍵盤輸入單片機應(yīng)用程序到6116中，輸入的方法因微機系統(tǒng)的計算機而異：如果是PC機，可直接輸入各類指令；如果是單片機或單板機，則應(yīng)輸入機器碼(用人工匯編方法完成)。圖7-4單片機開發(fā)系統(tǒng)原理在微機系統(tǒng)上將單片機的應(yīng)用程序送入RAM6116并調(diào)試準確無誤后，將開關(guān)S合向8031一邊，這樣單片機系統(tǒng)就按6116中存放的應(yīng)用程序工作。如果單片機和6116的工作正常，再將6116中的應(yīng)用程序?qū)懭氲紼PROM中(EPROM可用2716)，將2716取代6116的位置，就構(gòu)成了單片機應(yīng)用系統(tǒng)。以上所述就是開發(fā)的過程。事實上能用作微機系統(tǒng)的計算機種類很多，既可以用PC機，也可以用單板機，還可以用單片機，目前比較流行的開發(fā)裝置事實上就是一套完整的包含鍵盤、顯示器在內(nèi)的單片機應(yīng)用系統(tǒng)。

2.單片機開發(fā)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)單片機開發(fā)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖7-5所示。它的各部分功能如下：

(1)開發(fā)系統(tǒng)主計算機：用于輸入、調(diào)試單片機應(yīng)用程序。

(2)在線仿真器：具有與所要開發(fā)的單片機應(yīng)用系統(tǒng)相同的單片機芯片，用于仿真應(yīng)用系統(tǒng)的工作狀態(tài)。

(3)?EPROM寫入器：用于向EPROM寫入在開發(fā)系統(tǒng)上調(diào)試好的程序。

(4)硬、軟磁盤：存放各種調(diào)試工具或軟件。

(5)?CRT、打印機：輸出設(shè)備，觀察調(diào)試結(jié)果。圖7-5單片機開發(fā)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)7.2.2仿真器仿真器是一個帶有仿真頭的單片機系統(tǒng)，這個系統(tǒng)內(nèi)也有1個單片機，與所要開發(fā)的單片機相同，例如都是8031。仿真器的功能是進行仿真，即用仿真器上的單片機芯片代替待開發(fā)的單片機應(yīng)用系統(tǒng)中的單片機，示意圖如圖7-6所示。如果單片機應(yīng)用系統(tǒng)的線已接好，但因無法調(diào)試而不能使用，則可將插座上的單片機芯片拔掉，插上仿真器的仿真頭，這樣就可以利用仿真器對系統(tǒng)進行調(diào)試。仿真器的仿真頭是一個40腳的插頭，它的插件引腳同8031的引腳，如果把它插在單片機系統(tǒng)的單片機插座上，在線仿真器和單片機應(yīng)用系統(tǒng)就共用1片8031。這樣在開發(fā)系統(tǒng)上通過仿真器就能調(diào)試單片機應(yīng)用系統(tǒng)，查看應(yīng)用系統(tǒng)程序的運行情況，還可以使用單步調(diào)試、設(shè)置斷點等多種手段追蹤用戶程序。圖7-6仿真調(diào)試完畢，拔下仿真頭插件，在單片機應(yīng)用系統(tǒng)的單片機插座上插入單片機8031。單片機應(yīng)用系統(tǒng)就能使用了。在應(yīng)用系統(tǒng)中，除了單片機插座外，還有存儲器插座，這就意味著存儲芯片也可以拔掉，讓在線仿真器中的存儲器“代替”應(yīng)用系統(tǒng)中的存儲芯片存放調(diào)試程序，代替的條件是兩個存儲器具有相同的地址空間。仿真器的研制與生產(chǎn)已經(jīng)專業(yè)化，并成為單片機產(chǎn)業(yè)的一個重要部門，有專門的研究機構(gòu)和專業(yè)化的生產(chǎn)廠家，產(chǎn)品在不斷更新。仿真器的種類繁多，型號各異，性能和價格相差較大。從結(jié)構(gòu)上看，大體可以劃分為HOOKS仿真器和Bondout仿真器兩類。

HOOKS仿真器通過I/O引腳分時復(fù)用的方法重構(gòu)單片機的P0、P2口，使用硬件支持將復(fù)用P0、P2口擴展為獨立的仿真總線和用戶P0、P2口。這種仿真器的優(yōu)點是不需專用仿真器，使用普通的MCS-51單片機就能對同型號單片機或硬件資源兼容的單片機予以仿真。仿真過程簡單，只要實時輸入單片機資料，換上同型號單片機就能仿真新的單片機。不足之處在于，因使用硬、軟件資源模擬單片機的P0、P2口，與實際的P0、P2口必然有差別。

HOOKS仿真器由Philips公司開發(fā)，國內(nèi)廠商已通過授權(quán)轉(zhuǎn)讓方式從Philips公司引進了該項技術(shù)，并開發(fā)了自己的產(chǎn)品。例如，廣州周立功單片機發(fā)展有限公司研制了TSK—HOOKS系列產(chǎn)品，通過更換仿真頭內(nèi)的CPU，可以仿真Philips公司的P89系列單片機產(chǎn)品。

Bondout仿真器使用專用仿真芯片，仿真特定的單片機系統(tǒng)，一種專用仿真芯片只能仿真一種單片機。這種仿真方法的優(yōu)點是針對性強；缺點是通用性差，仿真開發(fā)產(chǎn)品落后于單片機問世產(chǎn)品。因為只有新型號單片機問世以后，開發(fā)商才能根據(jù)市場需求設(shè)計相應(yīng)的仿真器。顯然，這種仿真器更新?lián)Q代的速度較慢。仿真器除了從結(jié)構(gòu)上劃分外，還可以從用途上分為專用和通用兩大類別。專用仿真器的典型產(chǎn)品如南京偉福公司的K51系列以及E51系列仿真器，只能仿真MCS-51系列單片機。通用仿真器的通用性在于仿真頭可以更換，使用不同的仿真頭能仿真不同的單片機系列。南京偉福公司的通用產(chǎn)品E2000系列和E6000系列，能仿真Intel公司的MCS-51系列單片機、Philips公司的8XC5X系列單片機及Microchip公司的PIC系列單片機，僅使用不同的仿真頭。專用仿真器的價格低于通用仿真器，在選擇仿真器的時候，除了考慮價格因素外，更重要的是所購仿真器能仿真哪種系列的單片機。7.2.3單片機開發(fā)系統(tǒng)的功能單片機開發(fā)系統(tǒng)至少應(yīng)當(dāng)具有仿真、調(diào)試、輔助程序設(shè)計和EPROM寫入固化等功能。

1)仿真功能“仿真”是單片機開發(fā)系統(tǒng)最基本、最主要的功能。在線仿真時，開發(fā)系統(tǒng)內(nèi)的仿真器能將自身的單片機、存儲器供單片機應(yīng)用系統(tǒng)使用，使應(yīng)用系統(tǒng)在仿真環(huán)境中與脫機運行完全一致。沒有仿真功能，就不會有單片機開發(fā)系統(tǒng)。

2)調(diào)試功能開發(fā)系統(tǒng)本身的硬件、軟件資源構(gòu)成了一個完整的微型計算機系統(tǒng)，它的輸入/輸出配置能夠有效控制用戶的編輯、匯編、連接和調(diào)試。在調(diào)試過程中，能讓人們方便地隨機瀏覽并修改各類存儲器、寄存器的內(nèi)容，編輯程序存儲器各單元的值，隨機修改程序計數(shù)器PC的內(nèi)容，能夠瀏覽并修改片外RAM的值。除此以外，微機系統(tǒng)所具有的連續(xù)、跟蹤、單片執(zhí)行、靈活方便設(shè)置或取消斷點的功能，處理中斷或異常的功能，都給調(diào)試用戶程序帶來了極大的方便。

3)輔助設(shè)計功能開發(fā)系統(tǒng)通常都能提供仿真開發(fā)軟件匯編器，能讓用戶使用PC機的編輯程序。源程序編輯操作方式類似于用戶熟知的字處理軟件，能夠在MCS-51單片機匯編指令助記符與80X86通用微機指令系統(tǒng)助記符之間實現(xiàn)溝通；允許用戶使用PC機的編輯程序編寫匯編程序、生成源文件；允許用戶利用開發(fā)系統(tǒng)提供的交叉匯編或編譯系統(tǒng)，在PC機上將源程序編譯成可運行的目標(biāo)程序。

4)?EPROM寫入功能開發(fā)系統(tǒng)的“EPROM寫入器”用于將應(yīng)用系統(tǒng)的程序固化到EPROM中，這一工作是在系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束、使用仿真器單片機和存儲器的應(yīng)用系統(tǒng)完全正常工作之后?？紤]到EPROM寫入時的控制電平與TTL不兼容，因此EPROM寫入器必須提供寫入要求的全部電平值。7.3單片機應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計單片機主要用于工業(yè)環(huán)境的實時控制、智能化儀器儀表、家用電器等各個不同的領(lǐng)域。不同領(lǐng)域?qū)纹瑱C的使用有不同的要求，諸如環(huán)境溫度、濕度、電源波動、電磁場擾動、噪聲、沖擊等等，都直接影響著單片機應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計。無論哪一種單片機應(yīng)用系統(tǒng)，在總體設(shè)計中都必須把工作環(huán)境的制約當(dāng)作重要因素對待。在考慮了實際工作環(huán)境后，各種單片機應(yīng)用系統(tǒng)在總體設(shè)計的方法和開發(fā)步驟上基本相同。總體設(shè)計的一般步驟如下：

(1)分析系統(tǒng)組成。

(2)設(shè)計電路并調(diào)試。

(3)編制程序并調(diào)試。

(4)進行可靠性設(shè)計。

(5)聯(lián)機調(diào)試。設(shè)計單片機應(yīng)用系統(tǒng)沒有一種固定的模式，單片機應(yīng)用范圍廣泛，針對不同的應(yīng)用對象，有不同的系統(tǒng)組成。即便是一個特定的應(yīng)用對象，也有幾種不同的方案，沒有標(biāo)準答案，求解一個問題的系統(tǒng)組成不是惟一的。系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)雖然千差萬別，但總會經(jīng)歷如下幾個階段：

1)分析信息處理的對象信息技術(shù)研究的三大環(huán)節(jié)(信息的產(chǎn)生——傳感器技術(shù)，信息的傳送——通信技術(shù)，信息的處理——計算機技術(shù))中，作為計算機的單片機應(yīng)用，無疑首當(dāng)其沖的是對信息處理的對象進行透徹的分析。在考查單片機應(yīng)用系統(tǒng)工作環(huán)境的基礎(chǔ)上，明確被處理信息的種類、數(shù)量、產(chǎn)生并傳送的環(huán)境，建立應(yīng)用系統(tǒng)量化的技術(shù)指標(biāo)。

2)確定硬、軟件的職責(zé)與分工對于處理信號，硬、軟件缺一不可，但要做的是硬、軟件如何分工，各自承擔(dān)哪些任務(wù)。在很多場合中硬件電路和軟件程序有一定的互換性，為了降低成本及減少日后維修工作量，應(yīng)盡量多用軟件。

3)硬、軟件設(shè)計硬件電路設(shè)計要用到篩選集成電路芯片并完成它們的接口。在選用集成電路芯片時，首先選擇合適的單片機芯片；其次要選擇片外其它芯片，按需要設(shè)置鎖存器、存儲器、I/O接口芯片，并確定它們各自的地址。軟件程序的設(shè)計力求程序分段合理，主程序簡練，整個程序的執(zhí)行時間通常越短越好。很多情況下不能兼顧程序簡練和執(zhí)行時間短的矛盾，應(yīng)當(dāng)按照具體情況取舍。

4)可靠性設(shè)計在單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件電路原理圖中，以及在編程的初始化程序和工作程序中，都還沒有考慮到可靠性問題。一旦原理圖拿出來，源程序編制完畢，可靠性問題就提上了日程。一個應(yīng)用不可靠的系統(tǒng)是無法使用的?？煽啃栽O(shè)計要從硬件抗干擾和軟件抗干擾兩個方面同時著手。硬件電路抗干擾的有效措施通常有以下兩種：

(1)提高元件和整機的質(zhì)量。從元器件方面看，盡量選用質(zhì)量好、噪音低的電子元器件，選用有信譽廠家的產(chǎn)品，不貪圖便宜購買質(zhì)量低劣的元器件。插接件是儀器設(shè)備在運行中最容易出故障的地方，一定要使用性能優(yōu)良的插接件。印刷電路板的布局要合理，接地要符合相應(yīng)的標(biāo)準，必