談單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)調(diào)試

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【摘要】單片機(jī)控制技術(shù)是現(xiàn)代社會(huì)應(yīng)用廣泛性非常強(qiáng)的一種類型的技術(shù)。單片機(jī)作為整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用的結(jié)構(gòu)，需要通過整體的控制系統(tǒng)達(dá)到控制效果，發(fā)揮應(yīng)有的作用。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試工作需要結(jié)合具體的應(yīng)用背景以及實(shí)際應(yīng)用中的技術(shù)要點(diǎn)要求開展，不僅要考慮單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用效果，對(duì)于這種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用合理性也要進(jìn)行全面地控制。本文重點(diǎn)從設(shè)計(jì)工作和調(diào)試工作兩個(gè)重點(diǎn)的方面入手探討單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)；控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)；調(diào)試

單片機(jī)控制系統(tǒng)是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行的一個(gè)核心構(gòu)件，起到一定程度和范圍的控制作用，在按照既定流程完成了單片機(jī)的設(shè)計(jì)安裝后，實(shí)際運(yùn)行中還可能存在一些問題和不足，需要結(jié)合具體的運(yùn)行環(huán)境要求進(jìn)行調(diào)試。

1單片機(jī)控制系統(tǒng)的整體概述

在對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)維度和調(diào)試維度的研究前，需要首先對(duì)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面掌握。在整個(gè)運(yùn)行控制系統(tǒng)中，最為核心的結(jié)構(gòu)是CPU結(jié)構(gòu)。其本身的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行效率對(duì)于系統(tǒng)控制效果會(huì)產(chǎn)生非常直接的影響。當(dāng)CPU結(jié)構(gòu)的運(yùn)行狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定，意味著系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)在穩(wěn)定性和便捷性上也能夠達(dá)到很強(qiáng)的程度，從本文探討的設(shè)計(jì)角度上來說，整體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作具有很強(qiáng)的綜合性，需要全面考慮多方面因素的影響，并且對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)備和零件進(jìn)行有效篩選，對(duì)于一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)而言，變送器結(jié)構(gòu)和單片機(jī)設(shè)備本身是發(fā)揮重要作用的設(shè)備，需要在系統(tǒng)設(shè)計(jì)前期進(jìn)行合理的篩選應(yīng)用。另外，設(shè)計(jì)工作的開展還要考慮系統(tǒng)運(yùn)行的軟件條件問題，盡可能選擇與實(shí)際應(yīng)用需求匹配的軟件系統(tǒng)和運(yùn)行設(shè)備作為設(shè)計(jì)工作開展的基礎(chǔ)。在具體的軟硬件設(shè)備篩選環(huán)節(jié)，不僅要同步考慮軟件和硬件系統(tǒng)本身的質(zhì)量水平，更需要結(jié)合單片機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用需求，通過合理的設(shè)計(jì)將適當(dāng)?shù)能浖陀布O(shè)備全面應(yīng)用在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中。避免由于既定設(shè)備的選擇和應(yīng)用不當(dāng)給整個(gè)運(yùn)行系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和質(zhì)量造成不良的影響。從實(shí)際出發(fā)觀察，部分軟硬件選擇不當(dāng)?shù)那闆r不僅會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本有所提高，實(shí)際的應(yīng)用效果也反而會(huì)出現(xiàn)問題。下圖1為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)構(gòu)圖。

2常規(guī)設(shè)計(jì)方案闡述

整體的設(shè)計(jì)工作開展是一個(gè)系統(tǒng)而復(fù)雜的過程，其中不僅包含有很高的技術(shù)要求，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)在設(shè)計(jì)后運(yùn)行的協(xié)調(diào)性也提出了較高的要求。因此，在開展整體的設(shè)計(jì)工作前，需要制定相對(duì)完善的設(shè)計(jì)方案，具體的設(shè)計(jì)工作步驟如下。

2.1設(shè)計(jì)前期的整體規(guī)劃

對(duì)于單片機(jī)控制系統(tǒng)來說，不同的應(yīng)用需求在具體的設(shè)計(jì)方式和設(shè)計(jì)效果的要求上都會(huì)存在差異。因此，需要在設(shè)計(jì)工作開展前結(jié)合具體的設(shè)計(jì)環(huán)境和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行全面的分析和把握，主要的方式是針對(duì)被控制的對(duì)象進(jìn)行分析和研究，被控制對(duì)象是控制工作開展的主體，針對(duì)控制對(duì)象的具體要求和系統(tǒng)運(yùn)行的狀態(tài)要求進(jìn)行調(diào)查分析，是為了保證設(shè)計(jì)效果與實(shí)際運(yùn)行需求相匹配。從宏觀上來講，針對(duì)單片機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)的控制方案具有一定的多樣性特征，也就是說，設(shè)計(jì)工作的開展在切入點(diǎn)和切入方式上可以有多種不同類型的選擇，需要設(shè)計(jì)人員在前期通過充分的調(diào)查研究對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式和設(shè)計(jì)要求進(jìn)行全面的掌握，從而為科學(xué)合理地設(shè)計(jì)提供重要的基礎(chǔ)。

2.2設(shè)計(jì)過程的要點(diǎn)

從設(shè)計(jì)工作開展本身的角度上來說，單片機(jī)系統(tǒng)的控制設(shè)計(jì)中，針對(duì)不同類型的運(yùn)行元件進(jìn)行檢測(cè)是非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。檢測(cè)工作的開展一方面是為了對(duì)元件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行充分準(zhǔn)確地了解。另一方面也是為了針對(duì)不同元件在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中發(fā)揮的具體作用進(jìn)行更為準(zhǔn)確全面地把握。而且從元件本身的質(zhì)量檢測(cè)角度上來說，不同元件在運(yùn)行過程中或者正常運(yùn)行狀態(tài)下的參數(shù)指標(biāo)是存在差異的，針對(duì)相應(yīng)參數(shù)的準(zhǔn)確性進(jìn)行檢驗(yàn)也是非常重要的一項(xiàng)工作。除了在整體設(shè)計(jì)過程中把握住關(guān)鍵環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，系統(tǒng)運(yùn)行的環(huán)境也是影響設(shè)計(jì)工作效果的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，設(shè)計(jì)人員還應(yīng)當(dāng)針對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的現(xiàn)實(shí)環(huán)境進(jìn)行全面的控制和把握。了解不同的運(yùn)行環(huán)境對(duì)設(shè)計(jì)工作開展的實(shí)際要求。從而在設(shè)計(jì)工作中落實(shí)不同的要求。從具體操作的角度上來講，單片機(jī)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)是其作用發(fā)揮得核心機(jī)構(gòu)，在不同環(huán)境的影響下，針對(duì)這部分的設(shè)計(jì)工作要從了解機(jī)構(gòu)運(yùn)行的基本原理開始，在遵循設(shè)計(jì)原理，并充分考慮環(huán)境因素影響的情況下，方可對(duì)實(shí)際的設(shè)計(jì)效果起到一定的保障性作用。

3軟硬件設(shè)計(jì)具體分析

從整體運(yùn)行系統(tǒng)的角度上分析，整個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)包括了軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)兩部分。不同的系統(tǒng)運(yùn)行在具體設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的要求和設(shè)計(jì)要點(diǎn)存在差異，下文分別結(jié)合軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析研究。

3.1硬件設(shè)計(jì)分析

在單片機(jī)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，硬件系統(tǒng)是具有豐富性特征的，但從設(shè)計(jì)應(yīng)用功能的重要性角度上分析，可知接口設(shè)計(jì)和集成區(qū)域設(shè)計(jì)是比較重要的兩個(gè)組成部分。隨著實(shí)際應(yīng)用需求在復(fù)雜性上的提升，單片機(jī)的設(shè)計(jì)中對(duì)既有結(jié)構(gòu)的拓展成為現(xiàn)階段研究和更新的一項(xiàng)重點(diǎn)內(nèi)容。具體來說，關(guān)于接口和集成區(qū)域的拓展設(shè)計(jì)可從以下兩方面入手進(jìn)行。①購買質(zhì)量過硬的成品接口板結(jié)構(gòu)，發(fā)揮接口作用。但采取這種方式需要設(shè)計(jì)人員對(duì)既有的系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)構(gòu)和運(yùn)行需求進(jìn)行分析，從而確保直接購買的接口板能夠順利融入系統(tǒng)的整體運(yùn)行結(jié)構(gòu)中，正常地發(fā)揮作用。②結(jié)合控制系統(tǒng)的實(shí)際需求針對(duì)芯片區(qū)域進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。芯片結(jié)構(gòu)時(shí)整個(gè)系統(tǒng)得以正常運(yùn)行的核心環(huán)節(jié)，只有芯片本身的質(zhì)量和功能達(dá)到預(yù)期的要求，整體的運(yùn)行設(shè)計(jì)效果才能得以實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，需要設(shè)計(jì)者根據(jù)具體的系統(tǒng)運(yùn)行要求和外部環(huán)境條件的特征選擇硬件設(shè)計(jì)的模式，并且重視不同合計(jì)方案背景下相關(guān)產(chǎn)品的合理選擇，從而切實(shí)達(dá)到更好地硬件設(shè)計(jì)效果。最后，硬件系統(tǒng)的質(zhì)量層次預(yù)期價(jià)值成本支出具有一定的相關(guān)性。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在購買和應(yīng)用硬件系統(tǒng)設(shè)備時(shí)，也需要在一定程度上考慮成本支出的問題，結(jié)合實(shí)際的設(shè)計(jì)工作預(yù)算合理選擇相關(guān)設(shè)備和零件。

3.2軟件設(shè)計(jì)分析

軟件系統(tǒng)是整個(gè)單片機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)得以有效運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，很多運(yùn)行控制功能都需要依靠軟件系統(tǒng)的作用發(fā)揮得以執(zhí)行。從功能上來講，軟件系統(tǒng)在整個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)中主要起到宏觀上的管理和控制作用。從基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)出發(fā)進(jìn)行考慮，軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅要考慮其自身運(yùn)行的需求，更要注重與硬件設(shè)備的運(yùn)行匹配程度，為了提高軟件設(shè)計(jì)的合理性，通常情況下設(shè)計(jì)階段就會(huì)融入自診斷程序作為設(shè)計(jì)效果的監(jiān)督和支持，在程序正常運(yùn)行的情況下，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)階段設(shè)計(jì)運(yùn)行狀態(tài)的檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)可能存在安全隱患和設(shè)計(jì)運(yùn)行效果問題的區(qū)域，且當(dāng)自診斷程序發(fā)現(xiàn)問題后，還可以實(shí)現(xiàn)針對(duì)性地預(yù)警作用，最終幫助管理人員找到問題的引發(fā)原因，并采取措施及時(shí)解決問題。

4控制系統(tǒng)的調(diào)試分析

調(diào)試工作是在單片機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)完成后，基于提高其實(shí)際應(yīng)用的順暢性開展的一項(xiàng)輔助性工作，其對(duì)于單片機(jī)的整體運(yùn)行狀態(tài)都會(huì)產(chǎn)生重要的影響。在調(diào)試環(huán)節(jié)的工作開展中，掌握科學(xué)的方法開展調(diào)試工作是非常關(guān)鍵的。

4.1硬件調(diào)試方法

針對(duì)硬件設(shè)備的調(diào)試工作，重點(diǎn)在于針對(duì)不同的硬件設(shè)備的參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行合理的調(diào)試，在因古劍設(shè)備的調(diào)試中，比較常見的問題是參數(shù)指標(biāo)缺乏合理性，設(shè)備本身的運(yùn)行狀態(tài)異常等。這種現(xiàn)象對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生非常直接的影響。在進(jìn)行硬件調(diào)式時(shí)，需要注意的關(guān)鍵性問題在于，通過調(diào)試維持不同硬件設(shè)備作用的最大化發(fā)揮，為了全面做好硬件調(diào)試工作，通常情況下都是通過設(shè)置一臺(tái)專門的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的方式，針對(duì)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行全面調(diào)試和控制，并且對(duì)調(diào)試后的效果進(jìn)行反復(fù)檢驗(yàn)。從而確保在實(shí)際的真機(jī)調(diào)試環(huán)節(jié)中快速找到合理的調(diào)試方案和有效地調(diào)試方法完成調(diào)試工作的要求。在樣機(jī)背景下，即使調(diào)試工作中出現(xiàn)實(shí)際問題，也比較容易及時(shí)進(jìn)行控制。

4.2仿真調(diào)試方法

仿真的模式，是最大化的接近實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的模式，在這種模式下開展調(diào)試工作對(duì)于優(yōu)化調(diào)試效果，發(fā)現(xiàn)實(shí)際問題有重要的作用。所謂的仿真調(diào)試，是從實(shí)際運(yùn)行的角度設(shè)置的一種更接近于實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)的調(diào)試方法。在仿真調(diào)試的背景下，整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行都有電力系統(tǒng)的支持，這意味著電路的工作情況也可以在調(diào)試過程中進(jìn)行把控，而且當(dāng)遇到一些具體情況時(shí)，也便于設(shè)計(jì)人員將既定的設(shè)計(jì)方案與設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行對(duì)比分析，提高整體運(yùn)行控制工作的有效性。但實(shí)際參與工作的技術(shù)人員來講，對(duì)這部分工作人員提出了較高的技術(shù)性要求，并且還需要其具備一定的工作經(jīng)驗(yàn)。最大化地將可能出現(xiàn)的問題都在仿真調(diào)試的環(huán)節(jié)進(jìn)行提出，并提出相應(yīng)的解決措施。最后，針對(duì)仿真調(diào)試的背景下，針對(duì)軟件系統(tǒng)的調(diào)試也可以完成先對(duì)軟件的編制環(huán)節(jié)進(jìn)行調(diào)試，隨后再進(jìn)行實(shí)體中的調(diào)試運(yùn)行操作。在整體調(diào)試工作中開展完成后，需要進(jìn)行專業(yè)的檢驗(yàn)。

5結(jié)束語

綜合來講，單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作需要充分考慮設(shè)計(jì)控制對(duì)象和外部環(huán)境等多方面因素的影響。尤其是在單片機(jī)運(yùn)行控制系統(tǒng)的功能要求越來越復(fù)雜的情況下，設(shè)計(jì)工作的開展更需要重視合理性和匹配性，整體的設(shè)計(jì)工作不僅對(duì)工作人員的技術(shù)水平提出了較高的要求，部分工作人員在調(diào)試工作的開展中還需要具備豐富的工作經(jīng)驗(yàn)。這意味著整體的設(shè)計(jì)和調(diào)試工作在難度和復(fù)雜性上都是非常高的，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際應(yīng)用需求做好科學(xué)地調(diào)試和設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮單片機(jī)控制系統(tǒng)的作用。

參考文獻(xiàn)

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作者：陳漢文 單位：長江大學(xué)文理學(xué)院