单片机的应用设计注意事项

1、单片机项目开发流程介绍1 .确定设计任务确定待开发产品的功能、所实现的指标、成本，进行可行性分析。这 一过程要越详细越好，不要在设计的半途才发现自己还不清楚到底要设计 一个怎样的产品，而且相关技术标准的考察也要详细完备，这 样才能选择 恰当的单片机以及外围电路，免得后来出现重大的设计失 误。另外还要估 计设计的完成时间，这一步经常被忽视，许多工程师并没有仔细地研究自己 将要进行的项目，而是草草开工。2 .总体设计明确设计任务后，我们就可以进行总体方案的设计了，这时候就要根 据产品功能确定需要的单片机，选择时单片机的性能要能满足设计任务， 另外还要考虑到产品的功耗、使用环境等问题。3 .硬件设计

2、根据功能确定各部分电路。绘制原理图及PCB图，选购元器件、焊接 线路板、组装、调试。4 .软件设计绘制流程图，进行资源分配及结构设计，确定算法及设计结 构，设计、编制各子程序模块，仿真、调试，固化。5 .样机联调软硬件结合起来调试，找错、修改软硬件，进行软硬件调试，进行老化 实验；高、低温试验和振动试验6 .送检完成样机联调后，就要送到质检部或其他检验部门进行最后的功能和性能检验。质检部门有可能是公司内部的也有可能是专门的组织 机构。7 .产品定型编制使用说明书，技术文件，制定生产工艺流程，形成工艺， 进入小批量生产。整个过程有可能会有反复，比如说第六步的送检没有通过，就有可能 回到前面的几步

3、，甚至是回到第一步。二.原理图设计规范原理图设计的基本要求是：图纸清晰、准确、规范、易读。1.文档相关要求(1)按统一的要求选择图纸幅面、图框格式、电路图中的图形符号、文 字符号。(2 )各功能块布局要合理，整个原理图要布局均衡。(3)将各功能部分模块化(比如单片机部分，A/D转换部分，D/A转换 部分、电源部分等)，各功能模块界线要清晰，方便读图。(4)元件标号按功能块进行标记，元器件明细表中不允许出现无型号的器 件。相同型号的元器件不允许采用不同的表示方法。元件参数/数值 要准确标记。2.技术性质要求1 )接插口(如电源，数据引线，接口等)尽量分布在图纸的四周， 示意出实际插口外型及每一个

4、插脚的功能。(2)可调元件(如电位器)，切换开关等对应的功能须标记清楚。(3 )每一部件(如TUNER，IC等)电源的去耦电阻/电容需置于对应插 脚的就近处。(4 )滤波器件(如高/低频滤波电容，电感)需置于作用部位的就近处。(5)重要的控制或信号线需标明流向及用文字标明功能。(6)重要器件(如接插座，IC，TUNER等)外框用粗线(统一 0.5 mm)。(7)信号完整性及电磁兼容性考虑。三.PCB图设计规范PCB的设计流程可分为网表输入、规则设置、元器件布局、布线、检查、 复查、输出等步骤。1 .元器件布局的基本原则遵循先难后易、先大后小的原则。布局可以参考 原理图的大致的布局，根据信号流向

5、规律放置主要 元器件。相同结构电路部分应尽可能采取对称布局。按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准来优化布局同类型的元件应该在x或y方向上一致。同一类型的有极性分立元件也要力争在x或y方向上一致，以便于生产和调试。元器件布局时 候，使用同一种电源的元件应考虑尽量放在一起，以便于将来的电源分2 .电子电路性能的考虑电源线和地线尽量加粗去耦电容尽量与VCC直接连接总的连线尽可能地短，关键信号线最短强信号、弱信号、高电压信号和弱电压信号要完全分开高频元件的间隔 要充分模拟信号、数字信号分开，尽量远离 集成电路的去耦电容应尽量 靠近芯片的电源角，高频以最靠近为原则。使之与电源和地之间形成的 回路最短。

6、旁路电容应均匀分布在集成电路周围。用于阻抗匹配目的的阻容器件的放置，应根据其属性合理布局。匹配电 容电阻的布局要分清楚其方法，对于多负载的终端匹配一定要放在信号 的最远端进行匹配。3 .生产装配技术的考虑元件的放置要便于调试和维修，大元件边上不能放置小元件，需要调试的元件周围应有足够的空间，发热元件应有足够的空间以利于散热，热敏元件应远离发热元件。双列直插元件相互的距离要大于2毫米。电阻电容等贴片小元件相互距离应大于0.7毫米。贴片元件焊盘外侧与相邻插装元件焊盘 外侧要大于2毫米。压接元件周围5毫米内不可以放置插装元器 件。焊接面周围5 毫米内不可以放置贴装元件。所有标记字符不可以放在焊盘上，

7、要保证装配以后还可以清晰地看到字符信息。所有字符在X或y方向上应一致，字符大小应尽量统一。在以后生产时需要采用自动生成技术的电路板，要放置PCB的mark点和预留生产工艺边框，这样方便自动生成技术的应用。四.汇编语言设计规范现在许多书籍中，把软件设计成为软件工程。软件设计如果不统一编 程规范，则最终写出的程序可读性差，这不仅给代码的理解带来障碍，增 减维护阶段的工作量，同时不规范的代码隐含错误的可能性也比较大。1.排版程序块使用缩进方式，函数和标号使用空格缩进。例如：ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HSTART:CLR P1.0; P1.0输出低电平“ 0” ，让点亮发光

8、二极管ACALL DELAY ;调用延时子程序延时一段时间，让发光二极管亮 段时间SETBP1O P1.0输出高电平“ 1”，熄灭发光二极管ACALL DELAY;调用延时子程序延时一段时间，让发光二极管熄 灭一段时间AJMPSTART ;跳转到程序开头重复执行；* 延时子程序 *DELAY:MOV R7，#255Y1:MOV R6，#255DJNZR6，$DJNZR7，Y1RET；延时子程序返回END；程序结束在指令的操作数之间的，使用空格进行间隔，采用这种松散方式编写代码的目的是使代码更兼清晰。例如：CJNE R2，#20H，LOOP一行最多写一条语句。变量定义时，保持对齐。便于阅读和检查

9、内存的使用情况。例如：LED EQU 30H ；BEEP EQU 31H ；Flag EQU 32H ；2 .注释 注释的原则是有助于对程序的阅读理解，注释不宜太多也不能太 少。程序在必要的地方必须有注释，注释要准确、易懂、简洁。而如下的注 释则意义不大：MOV FLAG，#00H ；将FLAG赋值为0但如下的注释则给出了额外有 用的信息：JNZ CHECK_Err ；假如校验出错注释应与其描述的代码相 近，对代码的注释应放在其上方或右方（对单条语句的注释）相邻位置，不 可放在下面，如放于上方则需与其上面的代码用空格隔开。头文件、源文件的头部，应进行注释。注释必须列出：文件名、作者、 目的、功

10、能、修改日志等。子程序的头部应进行注释，列出：目的、功能、输入参数、输出参数、 涉及的通用变量和寄存器、调用的其他子程序和模块、修改日志等。对重要代码段的功能、意图进行注释，提供有用的、额外的信息。并在 该代码段的结束处加一行注释表示该代码段结束。维护代码时，要更新相应的注释，删除不再有用的注释。保持代码、注 释的一致性，避免产生误解。3 .命名常量的命名常量的命名规则：单词的字母全部大写，各单词之间用下画 线隔开。变量命名规定：V前缀+主体；注释 变量命名要考虑简单、直观、不易 混淆。前缀是可选项，表示变量类型，主体是必选项。子程序的命名单词首字母是大写，其余均为小写。子程序名应以一个动词开

11、头，应 类似一个动词断语或祈使句。例如：Test_Protec，t Check_EEPROM lnit_Para4 .关于缩写标识符缩写形式如下的几种缩写技术。a.去掉所有不在词头的元首字母。如screen写成scrn, primtive写成 prmv。b.使用每个单词的头一个或几个字母。如Channel Activation写成Cha nActiv，Release In dicati on 写成 Rell nd。C.使用变量名中每个有典型意义的单词。如Count of Failure写成 FaiICnt。d.去掉无用的单词后缀ing，ed等。女口 Paging Request写成Pag Re

12、c。e.使用标准的或惯用的缩写形式（包括协议文件中出现的缩写形式)。如 BSIC (Base Station Identification Code)、MAP (MobileApplication Part ）。缩写应该保持一致性。如Channel不要有时缩写成Chan,有时缩写成Ch ° Length有时缩写成Len,有时缩写成len。五.C51语言设计规范1.注释文件（模块）起始注释内容功能描述、版权、作者名称、修改时间、背 景介绍等,复杂的算法需 要加上流程说明，不同的公司会有不同的要求，但必 须要有要求。比如本书采用下面的格式：/ /功能描述：控制LED闪烁/单片机：51系列

13、单片机/晶振：11.059MHz/编写：he/日期：2007/版本：V1.0/函数开头的注释内容函数名称、功能、说明输入、返回、函数描述、流程处理、全局变量、调用样例等，复杂的函数需要加上变量用途说明/函数名:Lcdlnit/能描述：LCD初始化/全局变量：/输入：无/返回：无/程序中的注释内容注释内容应简练、清楚、明了，一目了然的语句不加注 释。2.命名命名必须具有一定的实际意义。1）常量的命名：全部用大写。2）变量的命名：变量名加前缀，前缀反映变量的数据类型，用小 写，反映变量意义的第一个字母大写，其他小写。其中变量数据类型：un sig nedchar 前缀 ucsignedchar 前

14、缀 scunsignedint 前缀 ui signedint 刖缀 si. 4皿,signedlong 前缀 si 指unsignedlong 月u缀 ul针前缀Phit合ff尔K例：ucReceivData接收数据（3）函数的命名：函数名首字大写，若包含有两个单词的每个单词首字母大写。函数原型说明包括：引用外来函数及内部函数，外部引用必须在右 侧注明函数来源：模块名及文件名，内部函数，只要注释其定义文件名。3.编辑风格（1）缩进：缩进用Tab作为单位，一个Tab为四个空格大小。预处理语 句、全局数据、函数原型、标题、附加说明、函数说明、标号等均顶 格书写。语句块的“ ” " ”配

15、对对齐，并与其前一行对齐。（2 ）空格：数据和函数在其类型，修饰名称之间适当空格并据情况对 齐。关键字原则上空一格，如：if （）等，运算符的空格规定如下：“一”、T、T、 “+，_，、“”、“！，、，+，、，_，（指正负号）， “&” （取地址或引用）、“*” （指使用指针时）等几个运算符两边不空格（其中单目运算符系指与操作数相连的一边），其他运算 符（包括大多数二目运算符和三目运算符），“？： ”两边均空一 格，“（”、"）运算符在其内侧空一格，在做函数定义时还可据情 况多空或不空格来对齐，但在函数实现时可以不用。“，”运算符 只在其后空一格，须对齐时也可不空或多空格，对

16、语句行后加的注释 应用适当的空格与语句隔开并尽可能对齐。（3 ）对齐：原则上关系密切的行为对齐，对齐包括类型、修饰、名称、 参数等各部分对齐。另外每一行的长度不应超过屏幕太多，必要时 适当换行，换行时尽可能在“，”处或运算符处，换行后最好以运 算符大头，并且以下各行均以该句首行缩进，但该语句仍以首行的缩 进为准，即如其下一行为“”应为首行对齐。(4)空行：程序文件结构各部分之间空两行，若不必要也可只空一行，各 函数实现之间一般空两行。(5)修改：版本封存以后的修改一定要将老语句用/*/封闭，不能自行删 除或修改，并要在文件及函数的是修改记录中加以记录。(6)形参：在定义函数时，在函数名后面括号

17、中直接进行形式参数说明， 不再另行说明。4 .可维护性(1)语句嵌套层次不得超过5层。嵌套层次太多，增加了代码的复 杂度及 测试的难度，容易出错，增加代码维护的难度。(2)避免相同的代码段在多个地方出现。当某段代码需要在不同的地方重 复使用时，应根据代码段的规模大小使用函数，调用或宏调用的方式 代替。这样，对该代码段的修改就可在一处完成，增强代码的可维 护性。(3)每个函数完成单一的功能，不设计多用途面面俱到的函数。多功能集 于一身的函数，很可能使函数的理解、测试、维护等变得困难。使 函数功能明确化，增加程序可读性，亦可方便维护、测试。5 .程序正确性和效率(1 )严禁使用未经初始化的变量引用

18、未经初始化的变量可能会产生不可预 知的后果，特别是引用未经初始化的指针经常会导致系统崩溃，需特别注 音。(2)防止数据存储器的操作越界。数据存储器的操作越界是软件系统主要错误之一，后果往往非常严重。(3)这样变量的有效取值范围，防止表达式出现上溢或下溢。(4)防止易混淆的指令和操作数拼写错误。(5)避免函数中不必要语句，防止程序中的垃圾代码，预留代码应以注释的方式出现。程序中的垃圾代码不仅占用额外的空间，而且还常常影响程序的功能与性能，很可能给程序的测试、维护等造 成不必要的麻烦。(6)通过对系统数据机构的划分与组织的改进，以及对程序算法的优化来提高空间效率。这种方式是解决软件空间效率的根本办

19、法。(7)在多重循环中，应将最忙的循环放在最内层。(8)避免循环体内含判断语句，将与循环变量无关的判断语句移到循环体外。目的是减少判断次数。循环体中的判断语句是否可以移到循环体外，要视程序的具体情况而言，一般情况，与循环变量无关的判断句可以移到循环体外，而有关的则不可以。(9)中断和恢复，中断程序应该尽量短，应该在中断中进行标记，在主程序中处理，但实时性很高的程序段例外。中断时应该保存所有涉及的通用变量和寄存器，如A，PSW，DPTR等。10)堆栈设置堆栈对于程序非常重要，对于堆栈的设置要合理。堆栈大小，在嵌套调 用和容易溢出，造成系统故障；堆栈太大，浪费RAM资源。为了节约堆栈 资源，中断时

20、要求不要保存太多资源，中断嵌套和程序 嵌套层数不要太 多，尽量不要超过5层。着就要求合理的划分功能模 块。(11)看门狗电路 看门狗电路用于在单片机死机时自动复位。单片机需要 定时向看门狗发送脉冲，俗称“喂狗”。喂狗不可太勤，这样看门狗没有起 到作用；也不可太慢，这样容易造成单片机复位。正确的喂狗应该在主循 环中进行，最好是建立一个和独立的系统监控进程。不可以在定时中中断 中喂狗，因为单片机有时可能会在主循环中死掉。6 .接口(1)去掉没有必要的公共变量，编程时应尽量少用公共变量。公共变量是 增大模块间耦合的原因之一，故应减少没必要的公共变量以降低模块 间的耦合度。应该构造仅有一个模块或函数可

21、以修改、创建，而其余 有关模块或函数只访问的公共变量，防止多个不同模块或函数都可以 修改、创建同一公共变量的现象。(2)当向公共变量传递数据时，要防止越界现象发生。对公共变量赋值 时，若有必要应进行合法性检查，以提高代码的可靠性、稳定性。(3)尽量不设计多参数函数，将不使用的参数从接口中去掉，降低接口复 杂度，减少函数间接口的复杂度。4)对所调用函数的返回码要仔细、全面地处理。防止把错误传递 到后面的处理流程。如有意不检查其返回码，应明确指明。(5)检查接口函数所有输入参数的有效性。(6)检查函数的所有非参数输入，如外部数据、公共变量等。7 .代码可测性(1 )模块编写应该有完善的测试方面的考虑。(2)源代码中