论述单片机应用系统设计与开发

➀,李国谦,➁,陈武发

惠州经济职业技术学院（广东 惠州 516000）

摘要:目前，由于微机早已渗透到了人类的各个方面。如导弹的导航装置，航空器的各种仪器的控制系统，电子计算机的网上通信和传输，以及广泛应用的各种智慧IC卡管理系统等，它们都离不开单片机。更不用说控制中的智能化机器人、智慧仪表、医疗仪器等。所以，嵌入式单片机设计的教学、研究和运用必将培养一大批计算机技术运用于现代智慧管理的专家、技术人员。本文讨论了单片机的特点，开发和应用。

关键词:开发;应用;单片机

1单片机的原理及概述

近年来，作为嵌入式技术发展的一部分，单片机也在工业系统的电子监控、智能管理等领域中获得广泛应用。而车辆、仪器和电子行业等，由于对控制器的容量、功率、集成度等都提出了更多需求，因此单片机的优越性也有所表现。单片机基本应用的集成电路工艺，其组成大致包括:CPU中央处理器、随机存储器RAM、只读存储器ROM、各类I/O接口技术，包括中断控制系统、定时器、计量器等。上述部分一般都采用硅片为基本媒介整合在同一个集成电路片中，以便组成小型的微机控制系统。而单片机则一般由内存、控制器、运算机等各类输入输出器件所组成。控制器也是单片机的基础部分。从实质上说，单片机的工作流程就是完成各种命令运算的流程，应用人员在工作流程中根据命令，对其具体地址进行运算，逐节提取并实现。

2单片机应用系统的优势

2.1提升系统稳定性

单片机系统处理数据的工作过程，首先是将数据收集整理并存储在存储器中，在进行了各种命令的下发以后，再进行相应的工作模块，进行数据的管理工作。在单片机工作阶段，数据库的主要功能就是为存储器输入相应信息参数，并进行数据的备份工作，当接到相关命令以后，单片机系统就会收到命令，并通知相应系统，然后配合存储器的控制器进行工作，并读取命令代码，以完成指令任务。对单片机系统在电子信息技术应用领域的实际工作已经完成了对计算机的控制，尤其在命令的下发过程中必须对命令的具体内容进行更加细致的理解，并且对于某些命令也必须加以编辑，以便于保证单片机系统能够正确的识别命令信号，并进行技术工作。单片机技术的广泛运用，使整个工作的过程变得更加富有确定性，从一定程度上也使应用系统的安全性得到了提高。

2.2强化系统抗干扰能力

把单片机设计运用于电子工艺当中，和以往的电子工艺比较，提高了很多方面的特性，一方面能够改善芯片的非线性行为，增加安全性;除此之外，还大大提高了工程系统的效率，同时降低了对外部的干扰影响。由于应用系统的干扰影响，主要有对内部和外部环境系统正常运行的影响，一般都是通过这二个因素来发挥作用的，但这二种影响因素最终产生的传播方式都会历经干扰系统，所以，通过把微机运用在应用系统当中，大大降低了干扰因素所产生的干扰，从而大大提高了电子工程的质量。

3单片机应用系统设计原则

3.1优化软件与硬件功能

软体和硬件都是嵌入式单片机应用最主要的部分，在嵌入式单片机内的全部功用实施都必须依靠软体和硬件来进行，而部分功用则依靠软体和硬件都可以实施，不过它们的信息处理效能是完全不一样的，软体可以实施更复杂的算法等，具备了工程设计上灵活多样的优势，不过其运行速率低于硬件，而硬件虽运行迅速，但其操作灵活性却较差，所以在产品设计嵌入式单片机应用时必须根据软硬件部分的实际功能进一步优化它们的主要任务。

3.2自顶向下与自底向上相结合

一般来说，单片机的控制系统设计都是需要针对单片机的总体功能做出相应的功能设计，并且还要兼顾部分功能的实际需求，也就是说在设计单片机控制系统的同时还要充分考虑问题中较为复杂的单片机特性，并注意单片机功能间的相互作用。

3.3以领先科技为目标，坚持器件解决问题

计算机技术创新发展速度相当快，先进科学技术的开发将丰富微机的特性，但也会造成部分微机器件性能的不兼容，特别是当集成电路和新电路模块问世时，单片机模块也会产生不兼容性，所以在产品设计的时候要准确把握市场前沿的科技资讯，尽量使用适合性能高、集成度好的单片机。

4单片机应用系统设计中存在问题

4.1单片机的硬件性能不合格

单片机的硬件设施是保障单片机，系统正常工作的最根本，但是一旦硬件设施不符合一定要求，也就是再多功能又完善的单片机连起码的正常工作条件也没有保证，而且随着微机科技的迅速发展，我们企业在使用微机，应用系统的同时常常会忽略单片机的硬件设施，由此导致了单片机的功能指标没有满足一定的条件，从而导致了在企业应用的实际工作中，无法应用。

4.2软件设计的不完善

单片机应用系统的软件部分是单片机的基本生命阶段，是整个单片机工作的核心，软件功能的正常运行需要经过一定的程序编写，但是在单片机应用系统软件设计过程中，因为受工程设计技术人员知识和其它因素的影响，软件的程序编制往往达不到当时最先进的程序设计条件，从而导致所编制的程序中出现了很多的漏洞，严重影响了单片机的顺利工作。而且在单片机，应用软件程序编译完毕之后，由于编程人员并不对其进行全系统的测试，从而导致了其在应用的过程中存在问题，从而影响了单片机及其应用系统的整个功能发挥。

5单片机应用系统软件设计过程

5.1单片机应用系统组成

单片机应用系统软件，一般由应用软件操作系统和硬件设备二个方面构成:系统软件一般指单片机应用的程序操作系统，它也是单片机应用的基础设备，而单片机的应用软件操作系统一般由软件开发和实时开发二个方面构成，实时应用软件是指按照单片机系统的实际需要所实现的功能软件，而应用程序软件则是指在单片机控制器设计、制造过程中所使用的功能程序;硬件层面，一般包含了单片机的CPU、内存单元、还有一个I/零接口和外围器件等。

5.2单片机应用系统设计

单片机及其应用系统方案设计，必须经历严格的整体规划、软硬件功能设计，以及对单片机及其应用系统的在线测试和可靠性检验三个阶段。具体在单片机的具体工程过程中并无明确的分界线，它们是相互影响、互相循环，而且各个步骤是不可分割的。

5.3软件、硬件的功能设计

①硬件与软件的并行设计工作和调试。由于软件和硬件都是整个单片机应用体系的主要部分，所以在开发单片机控制器系统时必须需要同步进行软和硬的设计过程，在同时进行软件设计工作的时候又要进行硬件系统的设计过程，以达到软硬件开发的同时进行。②硬件与软件联调。当软、硬都进行了设计操作、安装后，就必须对其进行检测，当然在测试的过程中必须把软件和硬件结合一起，具体就是在系统软件的帮助下测试单片机硬件功能的的执行状况，看其和系统软件之间能否相容，以及其工作环境能否保持稳定;再看相关硬件设计工作的基础上测试软件能否符合硬件设施环境，看系统软件的稳定性和安全性。③编制设计文档。对单片微型计算机的设计编制文档，是检测、维护单片微型计算机系统的重要基础工作，其内容大致分为:系统总体设计任务书、系统线路设计说明图、系统软件工作流程图、主要元器件结构布置示意图和质量检查报告等。

6结语

综上所述，电子科学技术作为信息时代的必然产物，对经济社会发展的各个方面都产生了重要的影响。因此，研究电子科学技术的创新发展十分必要，才能更加推动经济社会的发展。因此本文将重点研讨应用系统的发展和技术创新，通过将单片机相关技术到应用系统的发展创新中研究，可以有效提高应用系统的使用水平，并产生了良好的现实意义，可供有关领域科研人员进行借鉴。

参考文献：

[1] 黄广才, 易凯. 论述单片机应用系统设计与开发[J]. 价值工程, 2014, 33(16):2.

[2] 冯建华, 赵亮. 单片机应用系统设计与产品开发[M]. 人民邮电出版社, 2004.

[3] 付向艳, 房露青, 张楠,等. 浅析单片机应用系统设计与开发[J]. 计算机产品与流通, 2020.