单片机的应用与开发技巧探讨
摘要：随着信息技术的飞速发展,电子计算机已经成为人们日常生活中不可缺少的一部分,同时单片机作为微型计算机的一种,随着嵌入式智能电子技术已渗透到社会生产、工业控制以及人们日常生活的各个方面,也渗透到我们生活的各个领域,单片机又称为嵌入式微控制器,单片机带有功能强、价格便宜、使用灵活等特点,在智能仪表、工业控制、智能终端、通信设备、医疗器械、汽车电器、导航系统和家用电器等很多领域都有着广泛的应用,在计算机应用领域中发挥着极其重要的作用。
关键词：单片机 应用原理 开发技巧 作用
二十一世纪,微电子、IC集成电路行业发展迅速,其中单片机行业的发展最引人注目。单片机以其高性价比和灵活性已成为当今电子信息领域应用最广泛的技术之一。单片机是最普及、最实用的嵌入式微控制器,单片机应用技术也可以说是智能化电子产品设计的核心技术。单片机的应用技术夜是现代电子设计的核心技术,学习单片机知识就是要将单片机应用到电子产品中,以单片机为控制核心实现电子系统所需实现的功能。目前单片机渗透到我们生活的各个领域,导弹的导航装置,飞机上各种仪表的控制,的网络通讯与数据传输,广泛使用的各种智能IC卡等等,这些都离不开单片机。可见单片机的应用与开发技巧的掌握对于我们来说至关重要。
1、单片机的特点应用以及应用技术的发展
单片机的特点主要有:高集成度,体积小,高可靠性;控制功能强;低电压,低功耗,便于生产便携式产品;易扩展;优异的性能价格比。目前,单片机的应用领域主要包括:办公自动化设备;单片机在机电一体化中的应用;在实时过程控制中的应用;单片机在日常生活及家用电器领域的应用;在各类仪器仪表中引入单片机,使仪器仪表智能化,提高测试的自动化程度和精度,简化仪器仪表的硬件结构,提高其性能价格比;在和领域中的应用;商业设备;单片机在医用设备领域中的应用;汽车产品;航空航天系统和国防军事、尖端武器等领域,单片机的应用更是不言而喻。
一个单片机系统的可靠性是其自身软硬件与其所处工作环境综合作用的结果。对于系统自身而言,能不能在保证系统各项功能实现的同时,对系统自身运行过程中出现的各种干扰信号及直接来自于系统外部的干扰信号进行有效的抑制,是决定系统可靠性的关键。有缺陷的系统往往只从逻辑上去保证系统功能的实现,而对于系统运行过程中可能出现的潜在的问题考虑欠缺,采取的措施不足,在干扰信号真正袭来的时候,系统就可能会陷入困境。
2、单片机开发中的几个基本技巧
在单片机应用开发中,代码的使用效率问题、单片机抗干扰性和可靠性等问题仍困扰着。在传统的单片机中,电源及地线是在集成电路外壳的对称引脚上,一般是在左上、右下或右上、左下的两对对称点上。这样,就使电源噪声穿过整块芯片,对单片机的内部电路造成干扰。现在,很多单片机都把地和电源引脚安排在两条相邻的引脚上。这样,不仅降低了穿过整个芯片的电流,而且在印制电路板上容易布置去耦电容,从而降低系统的噪声。在应用过程中对于如何减少程序的bug,应该先考虑系统运行中应考虑的超范围参数,包括参数中的激励参数、采集处理中的运行参数和处理结束的结果参数等;还有在系统中的电路、器件、功能单元的资源,如记忆体容量、存储单元长度、堆叠深度的资源参数,应用参数:这些应用参数以及常表现为一些单片机、功能单元的应用条件的应用参数和指系统运行中的有序变化的过程参数,对于参数的正确处理,能更好、合理的使用单片机的功能,带来有利的成效。其次,用C语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。如果使用C编程时,要达到最高的效率,最好熟悉所使用的C编译器。先试验一下每条C语言编译以后对应的汇编语言的语句行数,这样就可以很明确的知道效率。对于复杂而开发时间紧的项目时,可以采用C语言,在运用过程中特别要注意C编译系统所能支持的数据类型和算法。虽然C语言是最普遍的一种高级语言,但由于不同的MCU厂家其C语言编译系统是有所差别的,特别是在一些特殊功能模块的操作上。所以如果对这些特性不了解,那么调试起来问题就会很多,反而导致执行效率低于汇编语言。
在单片机的应用过程中实现其抗干扰性能也是必要的技巧之一。单片机干扰最常见的现象就是复位;至于程序跑飞,其实也可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态;所以单片机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态。一般来说防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径,但往往很难做到,所以只能看单片机抗干扰能力够不够强了。因此,在提高硬件系统抗干扰能力的同时,软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。另外你也可以自己在RAM中埋一些标志。在每次程序复位时,通过判断这些标志,可以判断出不同的复位原因等。
另外,当一个单片机系统设计完成,对于不同的单片机系统产品会有不同的测试项目和方法,但是有一些是必须测试的:测试单片机软件功能的完善性;上电、掉电测试;老化测试;ESD和EFT等测试。我们还可以模拟人为使用中,可能发生的破坏情况,由此测试抗静电的能力。用大功率电钻靠近单片机系统工作,由此测试抗电磁干扰能力等。
3、结语
必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在可以利用单片机通过软件方法来实现,这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命。单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面,单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法,发挥它更加广阔的用途。
参考文献
[1]孙涵芳.MCS-51/96系列单片机原理及应用.北京:北京航空航天大学出版社,1996.