单片机系统等的硬件调试方法_百度文库
单片机控制系统的设计与调试方法
单片机控制系统的设计与调试方法一、前言单片机控制系统是现代电子技术中的一种重要的应用，它具有体积小、功耗低、成本低等优点，被广泛应用于各种领域。
本文将介绍单片机控制系统的设计与调试方法。
二、硬件设计1. 确定系统功能需求在进行单片机控制系统的硬件设计前，需要确定系统的功能需求。
这包括了系统所要实现的功能以及所需要使用的传感器和执行器等。
2. 选择适当的单片机芯片根据系统的功能需求和性能要求，选择适当的单片机芯片。
常见的单片机芯片有8051系列、PIC系列、AVR系列等。
3. 设计电路图根据所选单片机芯片和外围器件，设计电路图。
电路图应包括主控芯片、外设接口电路、时钟电路等。
4. PCB设计根据电路图进行PCB布局和布线设计。
在进行PCB设计时应注意防止信号干扰和功率噪声等问题。
5. 制作PCB板完成PCB设计后，可以通过打样或委托加工来制作PCB板。
6. 组装调试将所选单片机芯片及外围器件进行组装，并进行调试。
在调试时需要注意电路连接是否正确、电源电压是否稳定等问题。
三、软件设计1. 确定系统的软件功能需求在进行单片机控制系统的软件设计前，需要确定系统的软件功能需求。
这包括了系统所要实现的功能以及所需要使用的算法和数据结构等。
2. 编写程序框架根据所选单片机芯片和外围器件，编写程序框架。
程序框架应包括初始化函数、主循环函数等。
3. 编写具体功能模块根据系统的软件功能需求，编写具体功能模块。
例如，如果系统需要测量温度，则需要编写一个测量温度的函数。
4. 调试程序完成程序编写后，进行调试。
在调试时需要注意程序是否能够正确运行、是否存在死循环等问题。
四、系统调试1. 确定测试方法在进行单片机控制系统的调试前，需要确定测试方法。
测试方法应包括了测试步骤和测试工具等。
2. 进行硬件测试对单片机控制系统进行硬件测试。
硬件测试应包括了电路连接是否正确、电源电压是否稳定等问题。
3. 进行软件测试对单片机控制系统进行软件测试。
单片机调试方案及流程
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硬件调试步骤【可编辑范本】
调试步骤不论采用分块调试，还是整体调试，通常电子电路的调试步骤如下: ﻫ 1.检查电路任何组装好的电子电路,在通电调试之前，必须认真检查电路连线是否有错误。
对照电路图,按一定的顺序逐级对应检查。
特别要注意检查电源是否接错,电源与地是否有短路,二极管方向和电解电容的极性是否接反,集成电路和晶体管的引脚是否接错，轻轻拔一拔元器件，观察焊点是否牢固,等等。
2.通电观察一定要调试好所需要的电源电压数值,并确定电路板电源端无短路现象后,才能给电路接通电源．电源一经接通,不要急于用仪器观测波形和数据,而是要观察是否有异常现象，如冒烟、异常气味、放电的声光、元器件发烫等。
如果有，不要惊慌失措,而应立即关断电源,待排除故障后方可重新接通电源。
然后，再测量每个集成块的电源引脚电压是否正常，以确信集成电路是否已通电工作。
３．静态调试先不加输入信号,测量各级直流工作电压和电流是否正常。
直流电压的测试非常方便，可直接测量。
而电流的测量就不太方便,通常采用两种方法来测量.若电路在印制电路板上留有测试用的中断点，可串入电流表直接测量出电流的数值,然后再用焊锡连接好。
若没有测试孔，则可测量直流电压，再根据电阻值大小计算出直流电流。
一般对晶体管和集成电路进行静态工作点调试。
4.动态调试加上输入信号，观测电路输出信号是否符合要求。
也就是调整电路的交流通路元件，如电容、电感等,使电路相关点的交流信号的波形、幅度、频率等参数达到设计要求。
若输入信号为周期性的变化信号，可用示波器观测输出信号.当采用分块调试时,除输入级采用外加输入信号外，其他各级的输入信号应采用前输出信号.对于模拟电路，观测输出波形是否符合要求。
对于数字电路，观测输出信号波形、幅值、脉冲宽度、相位及动态逻辑关系是否符合要求。
在数字电路调试中,常常希望让电路状态发生一次性变化,而不是周期性的变化。
因此，输入信号应为单阶跃信号（又称开关信号),用以观察电路状态变化的逻辑关系。
单片机课件以MCU为核心的嵌入式系统的设计与调试
C语言在MCU开发中的应用
C语言在MCU开发中具有广泛的 应用，其丰富的库函数和结构化 编程方式使得开发过程更加高效。
C语言可以通过标准库和第三方 库来实现各种硬件操作和控制， 例如GPIO操作、定时器控制、
串口通信等。
C语言还可以用于编写中断服务 程序、实现实时操作系统等复杂
应用。
MCU开发工具的使用与选择
硬件设计
根据需求分析结果，设计嵌入式系 统的硬件结构，包括微控制器 （MCU）、存储器、接口电路等。
软件设计
根据硬件结构和需求分析，设计 嵌入式系统的软件程序，包括操 作系统、驱动程序和应用软件。
系统集成与测试
将硬件和软件集成在一起，进 行系统测试和调试，确保系统
功能和性能符合要求。
嵌入式系统硬件设计
MCU开发工具包括IDE（集成开 发环境）、编译器、调试器等。
常用的MCU开发工具有Keil、 IAR、Eclipse等，这些工具支 持多种MCU芯片和操作系统。
选择MCU开发工具时需要考虑 工具的易用性、功能、稳定性 以及支持的芯片种类等因素。
使用MCU开发工具可以大大提 高开发效率，减少错误，方便 调试和测试。
嵌入式系统将广泛应用于工业自动化 设备中，提高生产效率和产品质量。
嵌入式系统将应用于汽车电子控制系 统和智能驾驶辅助系统中，提高汽车 的安全性和舒适性。
智能家居
工业自动化
医疗电子
汽车电子
嵌入式系统将应用于各种智能家居设 备中，实现设备的互联互通和智能化 控制。
嵌入式系统将应用于各种医疗电子设 备中，如智能医疗诊断仪器、远程监 控设备等。
单片机课件：以MCU为核心的嵌 入式系统的设计与调试
contents
单片机 调试 原理
单片机调试原理单片机调试原理一、引言单片机（Microcontroller Unit, MCU）是一种集成电路芯片，具有处理器核心、存储器以及外设接口等功能，广泛应用于各种电子设备中。
在单片机的开发过程中，调试是非常重要的一步，它可以确保程序的正确运行以及系统的稳定性。
本文将介绍单片机调试的原理和方法。
二、单片机调试的目的单片机调试的目的是为了验证程序的正确性、定位问题并解决问题。
在单片机开发过程中，调试可以分为硬件调试和软件调试两个方面。
硬件调试主要是检查和验证硬件电路的连接和工作状态，而软件调试则是通过调试工具和软件技术手段来验证程序的正确性。
三、硬件调试原理1. 电源检查：首先需要检查单片机的供电电源是否正常，包括电压和电流是否在规定范围内。
2. 时钟信号检查：单片机需要时钟信号来驱动其内部的时序逻辑，因此需要检查时钟信号是否正常。
3. 外设接口检查：单片机通常与外设进行通信，如串口、SPI、I2C 等接口，需要检查外设接口的连接和通信是否正常。
4. 电路连接检查：检查单片机的引脚连接是否正确，包括输入输出引脚、中断引脚等。
四、软件调试原理1. 编程工具：选择适当的编程工具，如Keil、IAR等，将程序下载到单片机中。
2. 断点调试：在程序中设置断点，可以暂停程序的执行，观察变量的值和程序的执行流程。
3. 单步调试：通过单步调试功能，可以逐条执行程序，观察每条指令的执行结果。
4. 变量监视：通过变量监视功能，可以实时观察变量的值，以便分析程序的运行情况。
5. 仿真调试：某些单片机支持仿真调试功能，可以在仿真器中运行程序，实时观察程序的运行状态。
五、调试常用方法1. 打印调试信息：在程序中插入打印语句，输出调试信息，以便观察程序的执行情况。
2. 使用LED指示灯：通过控制LED的亮灭来观察程序的执行状态。
3. 使用示波器：连接示波器到单片机的引脚上，观察引脚的电平变化，以检查信号的正确性。
4. 使用逻辑分析仪：连接逻辑分析仪到单片机的引脚上，观察引脚的时序波形，以检查信号的正确性。
硬件调试方案
硬件调试方案背景硬件调试是将硬件设备连接并配置以确保其正常运行的过程。
在软件开发之前，硬件调试是必要的，因为它能够帮助发现和修复硬件问题，为软件开发的顺利进行打下基础。
本文档旨在提供一个简单而有效的硬件调试方案。
目标本方案的目标是确保硬件设备在初次配置时能够正常运行，包括连接性、电源和信号传输。
步骤以下是硬件调试的基本步骤：1. 硬件准备确保所有硬件设备已经准备好，并正确连接在一起。
包括但不限于电源线、数据线、传感器、显示器等。
确保每个设备连接的接口正确匹配，并紧固好连接。
2. 电源测试首先，检查每个硬件设备的电源是否正常连接。
确保电源线的接口正确插入硬件设备，并插入可靠的电源插座。
检查电源指示灯是否亮起，并确保每个设备都能够正常启动和关机。
3. 连接性测试连接性测试包括检查硬件设备之间的连接是否稳定，确保数据线和电缆连接正确。
通过检查指示灯或显示屏上的信号来确保连接正常。
如果有信号丢失或中断，需要检查连接是否正确，是否需要更换电缆或连接器。
4. 信号传输测试信号传输测试包括检查硬件设备是否能够正常传输和接收信号。
例如，检查传感器是否能够准确地读取环境数据，或者检查显示器是否能够正常显示图像。
可以使用专业的测试仪器和设备来验证信号的传输质量和稳定性。
5. 驱动程序和固件测试如果硬件设备需要使用特定的驱动程序或固件进行配置，需要进行测试以确保它们能够正确地加载和运行。
检查驱动程序和固件版本，并确保它们与硬件设备兼容。
如果需要更新驱动程序或固件，确保按照正确的方法进行操作，并在更新完成后重新测试设备。
结论通过以上的步骤和测试，可以确保硬件设备在调试过程中正常运行。
硬件调试是一个不可或缺的环节，它为软件开发提供了稳定的基础。
通过遵循此调试方案，并随时记录和解决发现的问题，可以最大限度地提高调试效率，并确保硬件设备的质量和可靠性。
第2节-单片机系统的仿真与调试
图2-2-7 AT89C51的编辑对话框
三、绘制导线
1.画导线三、绘制导线
Proteus的智能化可以在你想要画线的时候进行自动检 测。当鼠标的指针靠近一个对象的连接点时，鼠标的指针 就会出现一个“ ”符号，鼠标左键点击元器件的连接点， 移动鼠标到需要连接的连接点，鼠标再次变为绿色，单击 左键就出现了连接线。此时软件自动定出线路径。如图24-8所示。这就是Proteus的线路自动路径功能(简称WAR)， 如果你只是在两个连接点用鼠标左击，WAR将选择一个合适 的线径。WAR可通过使用工具栏里“WAR”命令按钮
本节主要以单片机最小系统电路为基础，对2.1节程 序设计进行仿真调试，使读者初步掌握Proteus应用过程。
2.2.1 Proteus ISIS的工作界面
Proteus是标准的Windows安装程序。 8.0以下版本在 计算机上安装完毕后会在开始菜单的程序中出现Proteus 7 Professional的程序组，完成授权认证之后，可以运行 ARES 7 Professional 或 者 ISIS 7 Professional ， 其 中 Proteus ISIS 7 Professional主要应用电子电路、单片 机的电路原理图设计和仿真。
图2-2-8连接导线
2.画总线
为了简化原理图，也可以用一条导线代表数条并行的 导线，这就是所谓的总线。当电路中多根数据线、地址线、 控制线并行时经常使用总线设计。点击工具箱的总线按 钮 ，即可在编辑窗口画总线。单击开始绘制，双击左 键结束本段绘制，右击取消继续绘制。当多条点击工具的 按钮，画总线分支线，它是用来连接总线和元器件管脚的。 画总线的时候为了和一般的导线区分，一般画斜线来表示 分支线，此时需要关闭自动布线功能，点击图标 。
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。
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单片机系统等的硬件调试方法
1、首先是焊接的顺序问题。
当初板子做好以后，我一口气就把所有的元件焊上去了，这样对于没有调试过的板子，就很难找到原因。
所以焊接的顺序很重要，应该是应该按功能划分的器件进行焊接，顺序是功能部件的焊接--调试(OK--另一功能部件的焊接，这样容易找到问题的所在。
2、如果在调试按功能划分的器件上出现问题，可以按以下步骤进行：
1）检查原理图连接是否正确
2）检查原理图与PCB图是否一致
3）检查原理图与器件的DATASHEET上引脚是否一致
4）用万用表检查是否有虚焊，引脚短路现象
5）查询器件的DATASHEET，分析一下时序是否一致，同时分析一下命令字是否正确（注意，命令字的顺序很重要，前些日子调试INTEL e28F640这款flash是的时候，在对其擦除和写操作的时候，就碰到了这样的问题）
6）有条件的可以用示波器。
如我就是通过示波器对SRAM各个引脚进行检查，发现地址线都是有信号的，而数据线无信号出现，才找到问题所在。
7）飞线。
用别的的口线进行控制，看看能不能对其进行正常操作，多试验，才能找到问题出现在什么地方。
3、多观察，多思考。
如我前些日子在调试320×240点阵LCD的时候，发现怎么也不能出现图像，后来在偶然的机会下，发现LCD在MPU的CS2口线下，出现闪动
的情况，猜测这时候有数据写入到LCD中，仔细研究才发现，MPU的DATA0-7线与74LVC245的A0-7连接在一起，MPU的通过一个GAL16V8或是与非门等芯片进行逻辑组合后与74LVC245的OE引脚相连，这样MPU只有在某一地址范围内才可以进行数据读写操作。
所以在调试过程中，对于出现的任何现象都不要放过，问题的解决就是从一些小的现象入手的。
山重水复疑无路，柳暗花明又一村。
4、有可能的情况下，最好焊两块板子以上，这样才好有个比较，硬件上很小的问题有很多时候是很难发现的。
5、软件的调试要和硬件配合进行，往往问题可能不是硬件上的。
单片机应用系统硬件调试技巧
在单片机开发过程中，从硬件设计到软件设计几乎是开发者针对本系统特点亲自完成的。
这样虽然可以降低系统成本，提高系统的适应性，但是每个系统的调试占去了总开发时间的2／3，可见调试的工作量比较大。
单片机系统的硬件调试和软件调试是不能分开的，许多硬件错误是在软件调试中被发现和纠正的。
但通常是先排除明显的硬件故障以后，再和软件结合起来调试以进一步排除故障。
可见硬件的调试是基础，如果硬件调试不通过，软件设计则是无从做起。
本文结合作者在单片机开发过程中体会，讨论硬件调试的技巧。
当硬件设计从布线到焊接安装完成之后，就开始进入硬件调试阶段，调试大体分为以下几步。
1 硬件静态的调试
1.1 排除逻辑故障
这类故障往往由于设计和加工制板过程中工艺性错误所造成的。
主要包括错线、开路、短路。
排除的方法是首先将加工的印制板认真对照原理图，看两者是否一致。
应特别注意电源系统检查，以防止电源短路和极性错误，并重点检查系统总线（地址总线、数据总线和控制总线）是否存在相互之间短路或与其它信号线路短路。
必要时利用数字万用表的短路测试功能，可以缩短排错时间。
1.2 排除元器件失效
造成这类错误的原因有两个：一个是元器件买来时就已坏了；另一个是由于安装错误，造成器件烧坏。
可以采取检查元器件与设计要求的型号、规格和安装是否一致。
在保证安装无误后，用替换方法排除错误。
1.3 排除电源故障
在通电前，一定要检查电源电压的幅值和极性，否则很容易造成集成块损坏。
加电后检查各插件上引脚的电位，一般先检查VCC与GND之间电位，若在5V～4.8V之间属正常。
若有高压，联机仿真器调试时，将会损坏仿真器等，有时会使应用系统中的集成块发热损坏。
2 联机仿真调试
联机仿真必须借助仿真开发装置、示波器、万用表等工具。
这些工具是单片机开发的最基本工具。
信号线是联络8031和外部器件的纽带，如果信号线连结错误或时序不对，那么都会造成对外围电路读写错误。
51系列单片机的信号线大体分为读、写信号线、片选信号线、时钟信号线、外部程序存贮器读选通信号（PSEN）、地址锁存信号（ALE）、复位信号等几大类。
这些信号大多属于脉冲信号，对于脉冲信号借助示波器（这里指通用示波器）用常规方法很难观测到，必须采取一定措施才能观测到。
应该利用软件编程的方法来实现。
例如对片选信号，运行下面的小程序就可以检测出译码片选信号是否正常。
MAIN: MOV DPTR,#DPTR ;将地址送入DPTR
MOVX A,@DPTR ;将译码地址外RAM中的内容送入ACC
NOP ;适当延时
SJMP MAIN ;循环
执行程序后，就可以利用示波器观察芯片的片选信号引出脚（用示波器扫描时间为1μs／每格档），这时应看到周期为数微秒的负脉冲波形，若看不到则说明译码信号有错误。
对于电平类信号，观测起来就比较容易。
例如对复位信号观测就可以直接利用示波器，当按下复位键时，可以看到8031的复位引脚将变为高电平；一旦松开，电平将变低。
总而言之，对于脉冲触发类的信号我们要用软件来配合，并要把程序编为死循环，再利用示波器观察；对于电平类触发信号，可以直接用示波器观察。
下面结合在自动配料控制系统中键盘、显示部分的调试过程来加以说明。
本系统中的键盘、显示部分都是由并行口芯片8155扩展而成的。
8155属于可编程器件，因而很难划分硬件和软件，往往在调试中即使电路安装正确没有一定的指令去指挥它工作，也是无法发现硬件的故障。
因此要使用一些简单的调试程序来确定硬件的组装是否正确、功能是否完整。
在本系统中采取了先对显示器调试，再对键盘调试。
（1）显示器部分调试为了使调试顺利进行，首先将8155与LED显示分离，这样就可以用静态方法先测试LED显示，分别用规定的电平加至控制数码管段和位显示的引脚，看数码管显示是否与理论上一致。
不一致，一般为LED显示器接触不良所致，必须找出故障，排除后再检测8155电路工作是否正常。
对8155应进行编程调试时，分为两个步骤：第一，对其进行初始化（即写入命令控制字，最好定义为输出方式）后，分别向PA、PB、PC三个口送入#0FFH，这时可以利用万用表测试各口的位电压为3.8 V左右，若送入#00H，这时各口的位电压应为0.03 V；第
二，将8155与LED结合起来，借助开发机，通过编制程序（最好采用“8”字循环程序）进行调试。
若调试通过后，就可以编制应用程序了。
（2）键盘调试一般显示器调试通过后，键盘调试就比较简单，完全可以借助于显示器，利用程序进行调试。
利用开发装置对程序进行设置断点，通过断点可以检查程序在断点前后的键值变化，这样可知键盘工作是否正常。
以上讨论了借助简单工具对单片机硬件调试的方法，这些方法如果利用得好，就可以大大缩短单片机的开发周期。