单片机的软硬件系统

单片机课程大纲【最新版】目录1.单片机概述2.课程目标与要求3.课程内容3.1 硬件系统3.2 软件系统3.3 编程语言3.4 实验与实践4.课程安排5.考核方式正文一、单片机概述单片机（Microcontroller Unit, MCU）是一种集成了 CPU、存储器、外设接口等多种功能于一体的微型计算机。

由于其体积小、成本低、功耗低、功能强大等特点，广泛应用于嵌入式系统中，如家电控制、工业自动化、智能家居等领域。

二、课程目标与要求本课程旨在使学生掌握单片机的基本原理、硬件结构、编程方法和应用技巧，培养学生具备单片机系统的分析、设计、开发和应用能力。

课程要求学生具备基本的电路知识和模拟电子技术、数字电子技术基础，能熟练使用 C 语言编程。

三、课程内容3.1 硬件系统介绍单片机的硬件组成，包括 CPU、存储器、定时器/计数器、中断系统、串行通信接口、并行通信接口等。

3.2 软件系统讲解单片机软件系统的设计方法，包括程序设计、模块化设计、结构化设计等，以及软件开发流程和调试方法。

3.3 编程语言学习单片机编程语言，主要采用 C 语言进行编程，学习 C 语言的基本语法、数据类型、运算符、控制结构、函数等，以及单片机 C 语言编程的特点和技巧。

3.4 实验与实践通过实验和实践，使学生掌握单片机的实际应用，包括硬件搭建、程序编写、调试与优化等。

实验项目包括基本输入输出、定时器/计数器应用、中断控制、串行通信等。

四、课程安排本课程分为理论教学和实验教学两部分，理论教学安排在课堂进行，实验教学安排在实验室进行。

五、考核方式课程考核采用期中考试、期末考试和实验报告相结合的方式。

期中考试主要考核学生对课程理论知识的掌握程度；期末考试主要考核学生的综合应用能力；实验报告主要考核学生的实验能力和对实验结果的分析处理能力。

简述单片机系统的开发流程单片机系统是指由单片机芯片、外围电路和软件程序组成的一种嵌入式系统。

单片机系统的开发流程包括硬件设计、软件开发和系统调试等多个阶段。

1. 硬件设计阶段硬件设计是单片机系统开发的第一步，主要包括电路设计和PCB设计两个部分。

(1) 电路设计：根据系统需求，选择合适的单片机芯片和外围器件，设计电路原理图。

在电路设计过程中，需要考虑功耗、时钟频率、IO口数量、通信接口等因素，并根据需求进行电源供应、时钟电路、外设接口电路等设计。

(2) PCB设计：根据电路原理图，进行PCB的布线设计。

通过布线设计，将电路原理图中的元器件进行合理的布局和连接，以满足信号传输、电源供应等要求。

在PCB设计过程中，需要注意信号完整性、电源稳定性、阻抗匹配等问题。

2. 软件开发阶段软件开发是单片机系统开发的核心部分，主要包括编写程序和调试两个环节。

(1) 编写程序：根据系统需求和硬件设计，选择合适的开发工具和编程语言，编写单片机的软件程序。

在编写程序过程中，需要了解单片机的指令集、寄存器配置、中断处理等相关知识，并根据需求实现系统的各项功能。

(2) 调试：将编写好的软件程序下载到单片机芯片中，通过调试工具进行调试。

调试过程中，可以通过单步执行、断点调试等方式，逐步检查程序的运行情况，发现并解决程序中的错误和问题。

调试完成后，可以对系统的功能进行验证和优化。

3. 系统调试阶段系统调试是单片机系统开发的最后一步，主要包括硬件调试和软件调试两个环节。

(1) 硬件调试：通过仪器设备和测试工具，对硬件电路进行测试和验证。

主要包括电源稳定性、信号传输、外设功能等方面的测试。

在硬件调试过程中，可以使用示波器、逻辑分析仪等工具对信号进行观测和分析，发现并解决硬件电路中的问题。

(2) 软件调试：在硬件调试完成后，对软件程序进行全面的功能测试。

通过输入不同的参数和数据，验证系统的各项功能是否正常运行。

在软件调试过程中，可以使用调试工具和仿真器对程序进行调试和测试，以确保系统的稳定性和可靠性。

基于STM32单片机的最小硬件系统的软硬件设计与实现摘要随着人们生活水平的提高，人们对消费电子的需求也越来越高，智能硬件和移动平台的成熟，也为STM32的发展提供了基础和动力。

系统采用ARM Cortex-M3内核的STM32F103VET6作为微控制器，设计了CH340 USB 下载电路，JLINK下载电路供下载调试代码，结合DS18B20、VS838、红外遥控、蜂鸣器、LED发光管、RS232、RS485以及板载TFT液晶等外围设备，以及对这些外设的编程控制，实现了温度计、上下位机通信、红外遥控器、定时时钟、触摸画板、TFT液晶显示等集成与一板的功能。

关键词：STM32F103VET6，TFT液晶，DS18B20AbstractAlong with living standard enhancement, the people to expend electronic the demand to be also getting higher and higher. Intelligent mobile platform mature, also provide the foundation and driving force for the development of STM32.The system adopts ARM Cortex-M3 as STM32F103VET6’s kernel as the controller to combined with DS18B20, VS838, infrared remote control, buzzer, LED luminou tube,RS232, RS485 and the onboard TFT LCD and other peripheral equipment, as well as peripheral programming control, realized the thermometer, serial communication, infrared remote control,timing clock, drawing board, touch TFT liquid crystal display is integrated with a function.Key words: STM32F103VET6,TFT LCD, DS18B20目录第1章系统概述与硬件电路设计 (1)1.1系统的总体架构 (1)1.2电源模块 (1)1.3微控制器模块 (2)1.4 TFT液晶显示模块 (4)1.5红外遥控模块 (6)1.6 USB供电下载电路 (7)1.7蜂鸣器电路 (8)1.8 RS232电路 (8)第2章系统选型与软件设计 (10)2.1系统元器件选型及参数介绍 (10)2.1.1 系统微控制器选型 (10)2.1.2系统温度传感器选型 (10)2.1.3系统USB转串口芯片选择 (11)2.1.4系统显示器选择 (12)2.2系统软件设计 (14)2.2.1 软件编程环境介绍 (14)2.2.2系统设计总流程 (14)2.2.3 TFT液晶驱动 (15)2.2.4 DS18B20温度传感器驱动 (18)第3章系统PCB设计与制作 (22)3.1 Altium Designer软件介绍 (22)3.2系统原理图与PCB印刷线路板绘制 (22)3.3 PCB的布局与布线 (23)3.4 设计规则检查（DRC） (24)第4章系统的安装与调试 (25)4.1硬件调试 (25)4.2软件调试 (25)4.3 系统实物制作效果图 (25)第5章总结与体会 (27)5.1总结 (27)5.2体会 (27)致谢 (29)附录一程序代码 (30)附录二实物效果图 (36)第1章系统概述与硬件电路设计1.1 系统的总体架构STM32F103VET6的最小硬件系统主要包括了电源电路和微控制电路已经各种外设电路和下载电路组成，其系统框图如图1.1所示。

单片机开发工具介绍单片机开发工具是指用于设计和开发嵌入式系统的软件和硬件工具。

它们为工程师提供了一种便捷和高效的方式来进行单片机的编程和调试。

本文将介绍几种常见的单片机开发工具，包括集成开发环境（IDE）、编译器、调试器和仿真器等。

一、集成开发环境（IDE）集成开发环境是用于编写、组织和管理单片机代码的软件工具。

它通常包含代码编辑器、编译器、调试器和其他辅助工具。

常见的单片机开发工具IDE有Keil μVision、IAR Embedded Workbench和Code Composer Studio等。

1. Keil μVisionKeil μVision是一种流行的嵌入式系统开发工具，适用于多种不同的单片机架构。

它提供了直观的图形用户界面，方便工程师编写、调试和测试代码。

Keil μVision还集成了许多功能强大的插件和库文件，方便用户快速开发出高效且可靠的嵌入式系统。

2. IAR Embedded WorkbenchIAR Embedded Workbench是一套全面的单片机开发工具，支持多种不同的单片机芯片。

它具有先进的编译器和调试器，能够提供高效和稳定的单片机开发环境。

IAR Embedded Workbench还具备丰富的代码优化功能，可帮助工程师减少代码大小和提高系统性能。

3. Code Composer StudioCode Composer Studio是德州仪器（Texas Instruments）开发的一款用于MSP430和其他TI单片机的集成开发环境。

它提供了丰富的编译器、调试器和分析工具，帮助工程师快速开发和调试嵌入式系统。

Code Composer Studio还支持多种外围设备和通信接口，方便用户在开发过程中进行扩展和调试。

二、编译器编译器是将源代码转换成可执行文件的工具。

它将工程师编写的高级语言代码转换成特定单片机指令集所能识别的低级机器码。

常见的单片机编译器有Keil C Compiler、IAR C/C++ Compiler和GCC等。

单片机控制系统
汇报人： 2024-01-04
目录
• 单片机控制系统概述 • 单片机硬件系统 • 单片机软件系统 • 单片机控制系统设计与实现 • 单片机控制系统案例分析
01
单片机控制系统概述
单片机的定义与特点
定义
单片机是一种集成电路芯片，内部集 成了计算机的基本电路，包括中央处 理器、存储器、输入输出接口等。
抗干扰设计
采取措施降低系统受到的电磁干扰，提高系 统的稳定性和可靠性。
系统软件设计
程序流程设计
根据需求设计合理的程序流程 ，包括主程序、中断服务程序
、子程序等。
算法设计
为实现系统功能，设计合适的 算法，提高系统的数据处理能 力和控制精度。
数据结构设计
合理规划系统中的数据结构， 便于数据的存储、传输和处理 。
冗余技术
通过重复执行关键代码或数据来提高软件的可靠性。
软件陷阱技术
当程序跑飞时，通过软件陷阱将其引导至复位地址。
数字滤波技术
通过多种算法对采集到的数据进行滤波处理，去除噪声干扰。
04
单片机控制系统设计与实 现
系统需求分析
功能需求
明确系统需要实现的具体功能，如数据采集 、控制输出、通信等。
性能需求
特点
单片机体积小、重量轻、功耗低，可 靠性高，价格便宜，易于开发，广泛 应用于各种控制系统中。
单片机控制系统的应用领域
01
02
03
04
智能家居
用于控制家电设备，实现智能 化管理。
工业自动化
用于控制生产设备，实现自动 化生产。
智能仪表
用于测量和控制各种物理量， 如温度、压力、流量等。
医疗设备
用于控制和监测医疗设备，如 监护仪、呼吸机等。

单片机原理与应用
单片机应用系统设计方法
单片机应用系统设 计过程一般包括需求 分析、可行性分析、 系统体系结构设计、 软/硬件设计、综合调 试等几个步骤。
1.2 可行性分析
可行性分析是从原理、技术、需求、资金、材料、环境、研发/生产条 件等方面分析论证产品开发研制的必要性及可行性，论证产品的经济效 益、社会效益和生态效益，决定产品的开发研制工作是否需要继续进行 下去
在单面板和双面板设计中，电源线和地线尽量粗些，以确保能通过大电流。
1.4 硬件设计
元器件选择原则
在硬件电路成本允许的情况下，尽可能选择集成度高、功能完备的芯片 对于需要大批量生产的产品，一定要选用通用性强、供货渠道充足的元器件 整个系统中相关的器件要尽可能做到性能匹配 选择元器件时应遵从以下原则
选择可靠性高的专用器件。这是保护系统安全运行的有效手段。 对输入输出通道进行光电隔离，以防止干扰信号从I/O通道进入系统而导致系
统程序跑飞（死机）。 对于闲置的I/O口或输入引脚，不要悬空，可直接接地或接电源。
1.4 硬件设计
PCB设计原则
晶振必须尽可能靠近CPU晶振引脚，且晶振电路下方不能走线，最好在晶振电 路下方放置一个与地线相连的屏蔽层。
在双面印制板上，电源线和地线应安排在不同的面上，且平行走线，这样寄生 电容将起滤波作用。对于功耗较大的数字电路芯片，如CPU、驱动器等应采用 单点接地方式，即这类芯片电源、地线应单独走线，并直接接到印制板电源、 地线入口处。电源线和地线宽度尽可能大一些。模拟信号和数字信号不能共地， 即采用单点接地方式。
1.4 硬件设计
电源系统采用稳压、隔离、滤波、屏蔽和去耦措施。采用交流稳压器，以防止 电网欠压或过压；采用初次级双层屏蔽的隔离变压器，以提高系统抗共模干扰 的能力；采用低通滤波器，以除去电网中的高次谐波；滤波器要加屏蔽外壳， 以防止感应和辐射耦合；在电源的不同部分（如每个芯片的电源）配置去耦电 容，消除以各种途径进入电源中的高频干扰。

单片机控制系统的硬件设计与软件调试教程单片机控制系统是现代电子技术中常见的一种嵌入式控制系统，其具有体积小、功耗低、成本低等优点，因而在各个领域得到广泛应用。

本文将介绍如何进行单片机控制系统的硬件设计与软件调试，帮助读者快速掌握相关知识，并实际应用于项目当中。

一、硬件设计1. 系统需求分析在进行硬件设计之前，首先需要明确单片机控制系统的需求。

这包括功能需求、性能需求、输入输出接口需求等。

根据需求分析的结果，确定采用的单片机型号、外围芯片以及必要的传感器、执行机构等。

2. 系统框图设计根据系统需求，绘制系统框图。

框图主要包括单片机、外围芯片、传感器、执行机构之间的连接关系，并标明各接口引脚。

3. 电源设计单片机控制系统的电源设计至关重要。

需要根据单片机和外围芯片的工作电压要求，选择合适的电源模块，并进行电源稳压电路的设计，以确保系统工作的稳定性。

4. 电路设计与布局根据系统框图，进行电路设计与布局。

需要注意的是，对于模拟信号和数字信号的处理需要有一定的隔离和滤波措施，以减少干扰。

此外，对于输入输出接口，需要进行保护设计，以防止过电压或过电流的损坏。

5. PCB设计完成电路设计后，可以进行PCB设计。

首先，在PCB软件中绘制原理图，然后进行元器件布局和走线。

在进行布局时，应考虑到信号传输的长度和走线的阻抗匹配；在进行走线时，应考虑到信号的干扰和电源的分布。

完成布局和走线后，进行电网设计和最后的校对。

6. PCB制板完成PCB设计后，可以将设计好的原理图和布局文件发送给PCB厂家进行制板。

制板完成后，检查排线是否正确，无误后进行焊接。

二、软件调试1. 开发环境搭建首先需要搭建开发环境。

根据单片机型号，选择合适的开发环境，如Keil、IAR等，并将其安装到计算机上。

接下来，将单片机与计算机连接，并进行相应的驱动安装。

2. 系统初始化在软件调试过程中，首先需要进行系统的初始化。

这包括设置时钟源、配置IO口、初始化外设等。

维普资讯
技 术 纵 横
增强单片机系统可靠性 的软硬件设计 ＊
■ 中 南 大 学 ■ 中 国 电子 产 品可 靠 性 与环 境 试 验 研 究 所
田 磊 周 继 承
恩 云 飞
பைடு நூலகம்
从 可 靠 性 对 单 片机 系统 的重 要 性 出发 ， 合 实 际 系统 ， 硬 件 和 软 件 两 个 方 面 ， 用 模 块 化 思 想 ， 结 就 采 系统 地
＊ 基 金 项 目 ： 家 自然科 学 基 金 资 助 项 目（０ ７ ０ ６ 。 国 ６ ３ １ ４ ）
图 １ 前 级 滤 波 电路
１ ２ 隔离 技 术 ．
（ ）物 理 隔 离 技 术 １ 物 理 隔 离 技 术 是 指 在 单 片机 系 统 中 ， 过 器 件 的合 理 通
布局 和 线 路 的合 理 布 线 ， 容 易 产 生 干 扰 和 容 易 被 干 扰 的 将
为 “ 波 技 术 ” 滤 。
环境密切相关 ， 可看作是受 内部 因素和外部 因素 的共 同影
响乜 。从 内部 因素看 ， ］ 系统需要能够对运行过 程 中 自身 以
及周 围产 生 的干 扰 信 号 进 行 有 效 的抑 制 和 消 除 ； 从 外 部 而 因 素 看 ， 求 改 善 外 部 环 境 质 量 ， 除 干 扰 源 ， 断 干 扰 途 要 清 切
在 本 系统 中 ， 电模 块 设 计 了 前 级 滤 波 电 路 ， 效 地 供 有 抑 制 了 高 频 和 低 频 噪 声 分 量 ， 定 了 系统 电 源 电压 。实 践 稳 证 明 源 部 分 的干 扰 问题 解 决 得 好 对 于整 个 系统 的 可 靠 ， 电
性 有 着 极 其 重 要 的意 义 。 以 系统 使 用 的 ＡＴ８ Ｃ５ ９ １单 片 机

摘 要： 介绍了由单片机 Ａ ８ Ｃ ０ １ 数码语音芯片 ＩＤ ５０及 ４ Ｄ ２ Ｔ ９ ２５ 、 Ｓ ２６ ２ １５型 四相反应式步进 电 机 组成 的智 能仪 器 系统 的设 计 与实现 ， 出系 统 的硬 件 电路 及 相 应 部 分 的软 件 源 程 序 。本 系统硬 给 件电路设计简单， 便于调试 ， 利用单片机实现对步进电机的定位控制 已 成功地应用于对测试模型的 精确定位。语音系统部分不仅可 以作为电脑语音系统的语音板 ， 可以作为语音服务 系统的子系 还 统， 灵活地实现 了语音的分段录取 、 组合回放和 自动控制 等功能。实 际应用表 明， 系统的设计方 该 案对 其 它各 种 智能 控制仪 器 的研 发具 有 一定 的参考价 值 。 关 键词 ： Ｄ ５０语 音 芯 片； Ｉ ２６ Ｓ 步进 电机 ； 分段 录 音； 组合 回放 中图分 类号 ：Ｐ ７ Ｔ ２３ 文献 标识 码 ： Ｂ 文章编 号 ：０ ２— ２ ９（０ ７ ０ １ ０ ２ ７ ２ ０ ） ４—０ ９ ０ ０ ７— ３
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｈ ｐ ｐ ｒ ａ ｉ ｔｌｉｅ ｃ ｏ ｒ ｌ ｓ ｓｅ ｓ ｒ ｃ ： ｎ ｔ ｅ ａ ｅ ， ｎ ｎ ｅｌｇ ｎ ｅ ｃ ｎｔｏ ｙ ｔｍ ｂ ｓ ｄ ｏ ＡＴ８ ０ ｎｄ Ｉ ａｅ ｎ ９Ｃ２ ５１ ａ ＳＤ２ ６ ａ ｄ ５０ ｎ ４ ２Ｄ１ ５ ｓｅ ｔ ｒｉ ｎ ｒ ｄ ｃ ｄ． Ｈａ ｄ ｒ ｉｃ ｉ ｆｓ ｓｅ ｉ ｓｇ ｅ ａ ｄ ｐ ａ ｔ ａ ｏ ｒ ｍｍｅ ｒ ２ ｔｐ ｍｏｏ ｓ ｉ ｔｏ ｕ ｅ ｒ ｗａ ｅ ｃｒ ｕ ｔｏ ｙ ｔｍ ｓ ｄｅ ｉ ｎ ｄ， ｎ ｒ ｃ ｉ ｌｐｒ ｇ ａ ｃ ｓａｅ ｇ ｖ ｎ．Ｔｈ ｅ ｉｎ ｏ ｈ ａ ｄ ｒ ｅ ｃｒ ｕ ｔｉ Ｏ ｓｍｐｅ ｔ ａ ａ ｏ ｖ ｎ ｅ ｏ ｘ ｅ ｉ ｎ ． ｅ ａ ｐ ｉａ ｉｅ ｅ ｄ ｓｇ ｆｔ ｅ ｈ ｗａ ｉｃ ｉ ｓＳ ｉ ｌ ｈ ｔ ｒ ｗｅ ｃ ｎ ｃ ｎ ｅ ｉｎｔｆｒｅ ｐ ｒｍｅ ｔ Ｔ ｐ ｌｃ — ｈ ｔｏ ｙ ｔｍ ｆｕ ｉ ｃ ｏ ｏ ｉｎ ｓ ｓｅ ｏ ｓｎｇ ａ ｍｉ ｒ ｃ ｍｐｕ ｅ ｏ ｔｏ ｅ ｐ ｓｔｏ ｒｓｅ ｔｒｈａ ｅ ｍｐ ｅ ｎ ｅ ｕ ｃ ｓｆ ｌ ｔｒｃ ｎ ｒ ｌｔ ｏ ｉ ｎ ｆ ｔ ｐ ｍｏ ｏ ｓｂｅ ｎ ｉ ｌｍｅ ｔ ｄ ｓ ｃ ｅ ｓｕ — ｈ ｉ ｏ ｌ ｎ ｔ ｅｆｅ ｄ ｏ ｅ ｔｎ ｄｅ ． ｙ ｉ ｌ ｆｔ ｓｉ ｇ ｍｏ １ Ｔｈｅ ｓ ｕ ｄ ｓ ｓｅ ｎ ｔｏ ｌ ａ ｅ ｕ ｅ ｓａ ｍｏ ｌ ｒｔ ｅ ｍｉ ｒ ｃ ｍｐ ｔｒ ｈ ｉ ｏ ｎ ｙ ｔｍ ｏ ｎｙ ｃ ｎ ｂ ｓ ｄ ａ ｄｕ ｅ ｆ ｃ ｏ ｏ ｕ ｅ ｏ ｈ ｓ ｕ ｄ ｓ ｓｅ ，ｂ ｔａ ｓ ａ ｅ ｕｓ ｄ ａ ｕ ｓ ｓｅ ｏ ｏ ｎ ｅｖ ｃ ｙ ｔｍ． ｈ ｔ Ｓｍｏ ｅ，ｉ ｉ ｅ ｉ ｌ ｏ ｏ ｎ ｙ ｔｍ ｕ ｌｏ ｃ ｎ ｂ ｅ ｓａ ｓ ｂ ｙ ｔ ｍ ｆｓ ｕ ｄ ｓ ｒ ｉ ｅｓ ｓｅ Ｗ ａ ’ ｒ ｔ ｓｆ ｘ ｂ ｅ ｔ ｌ ｃ ｒｙ ｏ ｔａ ｓ ｒｅ ｆｆ ｎ ｔｏ ｕｃ ｓ ｓ ｂ ｅ ｔｏ ｅ ｏ ｄ ａ ｄ ｃ ｍｂ ｎ ｔｏ ｅｕ ｎ ｐ ａ ｎ ｕ ｏ ｔ ｎ ａ ｄ ａ ｒ ｕ ｅ ｓ ｏ ｕ ｃ ｉｎ ｓ ｈ ａ ｕ ｓ ｃｉｎ ｒ ｃ ｒ ｉ ｎ ｏ ｉ ａ ｉｎ ｒ ｔ ｒ ｌｙ ａ ｄ ａ ｔｍａ ｉ ｎ ｏ

1.单片机应用系统是由硬件系统和软件系统组成的。

2.除了单片机和电源外，单片机最小系统包括时钟电路和复位电路。

3.在进行单片机应用系统设计时，除了电源和地线引脚外，XTAL1、XTAL2、RST引脚信号必须连接相应电路。

4.MCS-51系列单片机的存储器主要有4个物理存储空间，即片内数据存储器、片内程序存储器、片外数据存储器、片外程序存储器。

5.MCS-51系列单片机的XTAL1和XTAL2引脚是时钟电路引脚。

6.MCS-51系列单片机的应用程序一般存放在程序存储器中。

7.片内RAM低128单元，按其用途划分为工作寄存器组、位寻址区、用户RAM区3个区域。

8.当振荡脉冲频率为12MHz时，一个机器周期为1us；当振荡脉冲频率为6MHz时，一个机器周期为2us.9.MCS-51系列单片机的复位电路有两种，即上电复位电路、按键复位电路。

10.输入单片机的复位信号需延续2个机器周期以上的高电平时即为有效，用以完成单片机的复位初始化操作填空：1.在MCS-51系列单片机的4个并行输入|输出端口中，常用于第二功能的是:2.用C51编程访问MCS-51单片机的并行I|O端口时，可以按字节寻址操作，还可以按位操作。

3.一个C源程序至少应包括一个主函数main()。

4.C51中定义一个可位寻址的变量FLAG访问P3口的P3.1引脚的方法是：5.C51扩充的数据类型用来访问MCS-51单片机内部的所有特殊功能寄存器。

6.结构化程序设计的三种基本结构是顺序结构、选择结构和循环结构。

7.表达式语句由表达式加上分号组成。

8.if语句一般用做单一条件或分支数目较少的场合，如果编写超过3个以上分支的程序，可用多分支选择的switch语句。

9.while语句和do-while语句的区别在于：do-while语句是先执行、后判断，而while语句先判断、后执行。

10.下面的while循环执行了无限次空语句。

i=3;while(i!=0);11.下面的延时函数delay()执行了10000次空语句。

提高单片机应用系统可靠性的软硬件技术作者：彭芬来源：《计算机光盘软件与应用》2013年第20期摘要：单片机日益广泛的使用，因此对于单片机的使用操作系统的可靠性和安全性也有了越来越高的要求。

尤其是对于工业过程的控制、交通管理、金融以及通讯等测控系统，最主要的技术指标就是可靠性。

因为系统一旦出现任何的问题和故障，就会造成生产过程混乱、指挥以及监控系统的迟钝等不良后果。

文中简单介绍了几种提升单片机应用系统可靠性的方式和措施。

关键词：单片机；抗干扰；可靠性中图分类号：TP368.1在进行单片机应用系统开发的过程之中，经常会遭遇到的问题是在实验室的运行环境之下，系统运行正常有效，但是一旦将其安装到现场工作，经常会出现不规律、不正常的情况。

或者是在系统的运行调试过程和在空载的情况下一切正常，但是大负荷的控制一旦启动，整个系统很可能会出现各种问题。

探寻出现此种情况的原因，很可能是抗干扰设计有漏洞，以至于造成应用系统的不够可靠。

1 造成单片机可靠性不高的原因1.1 单片机应用系统出故障的主要表现和内在原因操作系统出错的主要表现包含了被控制对象动作失误、死机、状态不稳定、计时不准确以及数据显示混乱和闪烁不定等等。

其内在原因主要是：第一，随机存储器中的数据被打乱，造成程序进入死循环的境地，因而引发死机的情况出现；第二，单片机中的内部程序指针发生错乱，随便指向了错误的地方，使得运行的程序不正确，造成随机存储器之中的某些数据被打乱，程序计算的结果是错误的，外围的锁存电路受到一定的干扰，出现了误锁存的情况，以至于出现被控制对象的错误操作；第三，锁存电路和被控制对象之间的线路遭受到了一定的干扰，因此造成被控制对象的状态不稳定；第四，单片机内部程序指针出现错乱，造成中断程序在运行的过程中超出了限定的时间；第五，随机存储器之中的计时数据被打乱，造成程序在计算的过程中产生出错误结果。

1.2 造成单片机使用体系出现错误的外因从设计与制作的方面解析，使得单片机的应用操作体系容易受到干扰的主要客观外在原因有七个方面：第一，单片机本身抗干扰能力较差；第二，环境电磁干扰因素过于强烈；第三，整个操作体系电源抗干扰能力不足或是功率太差等；第四，程序并没有使用抗干扰的办法或使用的办法力度不够；第五，各个组织器件之间的驱动功率太小，处在一种刚刚达标的状态之下；第六，长距离的数据传输电流和电压不高，而且没有使用相应的屏蔽保护措施；第七，元件的质量不高[1]。

单片机控制系统的设计和实现单片机是一种集成电路，经常被用于设计和实现各种控制系统。

这篇文章将深入讨论单片机控制系统的设计和实现。

一、单片机控制系统的基础知识单片机控制系统的基础是单片机的控制功能。

单片机是一种集成电路芯片，它集成了微处理器、存储器和输入输出接口等组件，可以通过编程控制其输入输出，完成各种控制功能。

单片机一般采用汇编语言或高级编程语言进行编程，将程序保存在存储器中，通过输入输出接口与外部设备交互。

单片机控制系统一般包括硬件和软件两个部分。

硬件部分包括单片机芯片、外设、传感器等，软件部分则为程序设计和开发。

二、单片机控制系统的设计步骤1. 确定系统需求：首先要明确需要控制什么，控制什么范围以及需要什么样的控制效果，从而确定控制系统的需求。

2. 选定合适的单片机：根据控制系统的需求，选择功能强大、接口丰富且价格合理的单片机，以便实现复杂的控制功能。

3. 确定硬件电路：根据单片机的控制需求设计相应的硬件电路，包括传感器、执行器、通信接口等。

4. 编写程序代码：将控制逻辑转化为编程指令，使用汇编语言或高级编程语言编写程序代码。

5. 完成程序烧录：将编写好的程序代码烧录到单片机芯片中，使它能够正确地执行控制任务。

6. 测试调试：将单片机控制系统连接至外设并进行测试和调试，优化程序代码及硬件电路，确保系统正常运行。

三、实例：智能家电控制系统的设计和实现以智能家电控制系统为例，介绍单片机控制系统的设计和实现。

智能家电控制系统主要负责监测家庭环境，对家用电器进行自动化控制，为用户提供便利。

1. 硬件设计：智能家电控制系统的硬件设计主要包括传感器、执行器和通信接口等。

传感器：设计温度传感器、湿度传感器、气压传感器、烟雾传感器等，用于监测家庭环境的变化情况。

执行器：通过单片机控制继电器、电机等执行器，实现对室内照明、风扇、空调等家电的自动控制。

通信接口：通过单片机的网络通信模块，实现系统与家庭无线网络连接，允许用户通过访问互联网从外部对家电进行远程控制。

单片机原理与应用一、引言单片机作为一种高度集成的微型计算机系统，具有体积小、成本低、功能强、可靠性高等优点，广泛应用于工业自动化、智能仪器、消费电子、家用电器等领域。

本文将详细介绍单片机的原理及其在各行各业中的应用。

二、单片机原理1.单片机概述单片机（MicrocontrollerUnit，MCU）是一种将微处理器、存储器、定时器/计数器、输入/输出接口等集成在一块芯片上的微型计算机系统。

它具有处理能力强、体积小、功耗低、成本低等特点，便于应用于各种嵌入式系统。

2.单片机结构单片机主要由中央处理器（CPU）、存储器（包括程序存储器和数据存储器）、输入/输出接口（I/O口）、定时器/计数器、中断系统等组成。

其中，CPU负责执行程序和数据处理，存储器用于存储程序和数据，I/O口负责与外部设备通信，定时器/计数器用于实现定时和计数功能，中断系统用于处理各种中断请求。

3.单片机工作原理单片机的工作原理可以分为取指令、译码、执行、存储等阶段。

在取指令阶段，CPU从程序存储器中读取指令；在译码阶段，CPU对指令进行解码，确定操作类型和操作数；在执行阶段，CPU根据指令执行相应的操作；在存储阶段，CPU将执行结果存储到数据存储器中。

三、单片机应用1.工业控制单片机在工业控制领域具有广泛的应用，如PLC（可编程逻辑控制器）、温度控制器、电机控制器等。

通过编程，单片机可以实现复杂的逻辑控制和运算功能，提高生产效率和产品质量。

2.智能仪器单片机在智能仪器领域中的应用包括数字电压表、数字频率计、示波器等。

利用单片机的处理能力和I/O口功能，可以实现对各种信号的采集、处理、显示和控制。

3.消费电子单片机在消费电子领域中的应用包括方式、电视、洗衣机、空调等。

通过编程，单片机可以实现各种功能，如用户界面控制、信号处理、通信等。

4.家用电器单片机在家用电器领域中的应用包括微波炉、电饭煲、豆浆机等。

利用单片机的控制功能，可以实现温度控制、定时控制、故障检测等功能。

单片机系统设计与实现单片机系统是一种基于单片机的微控制系统，在现代电子技术领域广泛应用。

它可以对外界信号进行采集、处理和控制，实现各种自动化控制和智能化功能。

单片机系统设计和实现是一项综合性工程，需要掌握硬件设计、软件编程等多方面知识和技能。

本文将介绍单片机系统的基本原理、设计流程和实现方法，并分享一些设计和实现的技巧和经验。

一、单片机系统原理单片机系统由单片机、外围设备和外界环境三部分组成。

其中单片机是系统的核心，负责进行数据处理和控制。

外围设备包括传感器、执行器、显示器等，用于与外界进行交互和控制。

外界环境则是单片机系统所处的物理环境和电气环境。

单片机是一种集成了处理器、存储器、输入输出口和各种外设接口的芯片，具有体积小、速度快、功耗低等优点。

单片机可以通过编程实现不同的功能，如测量温度、控制电机、播放音乐等。

常见的单片机有51系列、AVR系列、ARM系列、STM32系列等。

外围设备和外界环境对单片机系统的性能和稳定性有重要影响。

传感器用于采集各种模拟量信号，如温度、湿度、光照等。

执行器用于控制各种机械、电气和液压装置，如电机、阀门、泵站等。

显示器用于显示各种文本和图形信息，如LCD显示器、LED灯等。

外界环境包括电源、噪声、电磁干扰等，会影响单片机系统的电路设计和信号处理。

二、单片机系统设计流程单片机系统设计包括硬件设计和软件编程两部分，它们是相互独立但又相互关联的。

硬件设计包括电路设计、PCB设计和电源设计等；软件编程包括程序设计、调试和优化等。

1.需求分析在进行单片机系统设计之前，需要进行需求分析，明确系统的功能和性能要求。

需求分析包括系统的输入输出、运算速度、存储容量、接口类型和通讯方式等。

对于不同的应用场景和要求，需要选择不同的单片机型号、外围设备和外界环境。

2.硬件设计硬件设计是单片机系统设计的重要组成部分。

它包括电路设计、PCB设计和电源设计等。

电路设计是根据系统的功能需求和信号特性设计电路图，并选用合适的电子元器件。

单片机系统的开发过程一、概述在现代的电子产品中，单片机系统作为一种常见的控制设备，广泛应用于各个领域。

单片机系统的开发过程是指从设计到最终实现一个全功能的单片机控制系统的全过程。

本文将详细介绍单片机系统的开发过程，包括软硬件设计、程序编写、系统调试等方面的内容。

二、单片机系统开发前的准备工作在开始单片机系统的开发之前，需要进行一些准备工作，包括定义系统的功能需求、选择合适的单片机芯片，以及确定系统的硬件基本组成等。

1. 系统功能需求的定义首先，我们需要明确单片机系统的功能需求，即系统需要实现的具体功能。

这些功能需求通常来自于用户的需求或者项目的设计要求。

在定义功能需求时，需要考虑系统的输入输出接口、通信接口、数据处理能力等方面。

2. 单片机芯片的选择根据系统的功能需求，我们需要选择合适的单片机芯片。

在选择单片机芯片时，需要考虑硬件性能、封装形式、成本等因素。

同时，还需要确认单片机芯片是否能满足系统的功能需求。

3. 硬件的基本组成确定确定了单片机芯片之后，我们需要确定系统的硬件基本组成，包括输入输出接口电路、外设电路、电源电路等。

这些硬件组成需要根据系统的功能需求来确定，并保证其与选定的单片机芯片的兼容性。

三、单片机系统开发的具体步骤在准备工作完成之后，可以开始进行单片机系统的开发。

下面将介绍单片机系统开发的具体步骤，主要包括软硬件设计、程序编写、系统调试等方面。

1. 硬件设计硬件设计是单片机系统开发的核心部分。

在硬件设计过程中，需要完成以下几个步骤：•电路原理图设计：根据系统需求和单片机芯片的引脚定义，设计系统的电路原理图，包括电源电路、输入输出接口电路、外设电路等。

•PCB设计：根据电路原理图，设计系统的PCB布局，将电路连线布局在PCB 板上，并进行电路走线、元器件安装等工作。

•硬件元器件的选型：根据系统的功能需求，选取合适的硬件元器件，包括电容、电阻、集成电路等。

•硬件的制作和组装：根据PCB设计，制作实际的硬件电路板，并对电路板进行组装和焊接，完成硬件系统的制作。

成 的 要 求 和 功 能 。 可 能 编 写 出好 的软 件 ， 将 它 用 于 才 并 实 际系统中 。
Ｐ９ ８ ８ Ｃ８ ４单 片 机 内部 有 ６ Ｋ 字 节 Ｆ ＡＳ （ 闪 存 储 ４ Ｌ Ｈ 快 器 ）３个 计 数 器 、３ 、 ３ ＭＨｚ时 钟 、 ６个 机 器 周 期 执 行 一 条 指 令 、 总 线 、 ／ＡＰ等 ， 而使 开 发 的 系统 有 更 高 Ｉ ℃ Ｉ Ｉ ＳＰ 从
摘 要
本 文 结 合 作 者 多 年 的 实 际 开 发 单 片 机 应 用 系统 的 体 会 ， 硬 件 开 发 、 件 编 程 、 靠 性 设 计 以 及 开 发 手 段 等 方 面 做 从 软 可 了 归 纳 式 叙 述 ， 其 是 普 通 开 发 者 容 易 忽 视 的 地 方 做 了较 细 致 的 分 析 ， 对 单 片 机 应 用 系 统 的 开 发 者 无疑 具 有 一 定 价 值 尤 这 的参考 作 用。 关 键 词 ： 片 机 ， 件 设 计 ， 件 编 程 ， 靠 性 单 硬 软 可
发 难 度 较 小 ， 发 出 的 硬 件性 能 可 靠 、 构 紧 凑 、 于 开 结 利 修 改 、 密性 好 。 这 种 方 法 也 是 硬 件 接 口开 发 的趋 势 ： 保
如 Ａｌ ｒ ｔ ａ公 司 生 产 的 Ｅ Ｍ７ ２ Ｓ应 用 较 广 ， 中 国 市 ｅ Ｐ １８ 在
面 的积 累 ； 件 编 程 方 面 的 积 累 ； 计 与调 试 经 验 方 面 软 设
０ 引言
模 糊 控 制 等 ） 内 部 程 序 存 储 器 和 数 据 存 储 器 容 量 的进 ，
一
单 片机 的应 用 开 发 不 单 是 软 件 的 开发 ，它 与 开 发
语 言 和 硬 件 密切 相 关 。 所 以 要 求 开 发 者 对 单 片 机 的 内

VCC 读锁存器 地址 控制 内部上拉电阻 P2.X 引脚 1
内部总线 写锁存器
D
P2.X 锁存器 Q CP
80C51单片机的并行I/O口
口：是一种由各种电路形式组成的一个复杂的电路结构，它
可以完成芯片所要求的功能。 MCS-51单片机具有4个双向的8位并行I/O口：P0～P3，它们具 有系统规定的字节地址，每个口都包含一个锁存器、一个输出
驱动器和输入缓冲器。每个口均有一个8位锁存器，在上电复位
后初态为全“1”，使P0～P3口均处于输入状态。 这些口在结构和特性上是基本相同的，但又各具特点。
51子系列
8031
8051
8751
8951
4KB
128B
2×16
5
4×8
1
52子系列
8032
8052
8752
8952
8KB
256B
3×16
6
4×8
1
7、80C51单片机的逻辑结构及信号引脚
（1） 80C51单片机的内部逻辑结构
频率基准源 计数器
振荡器及 定时电路
4KB程序 存储器
128B数据 存储器
注意：P0口作为一般I/O使用时，要求上拉电阻。
P1口
P1口的字节地址90H，位地址90～97H，口的各位口线具有完 全相同但又相互独立的逻辑电路。
读锁存器 VCC
内部上拉电阻 内部总线 写锁存器 D Q Q P1.X 引脚
P1.X 锁存器
CP
读引脚
P2口 P2口的字节地址A0H，位地址A0～A7H，口的各位口线具有完 全相同但又相互独立的逻辑电路。
9 程序存储器 80C51单片机片内有4KB的ROM存储单元，简称内部程序存储 器地址范围（0000H～0FFFH），当内部程序存储器单元不够使 用时，可在80C51单片机的外部扩展程序存储器，扩展的程序存 储器简称外部程序存储器，地址范围（1000H～FFFFH）。