单片机原理与应用

实验报告

学校： 合肥工业大学

姓名： 吕增威

学号： 20082606

班级：计算机科学与技术08-03班

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目 录

前 言 ------------------------3

第一章 MC51 单片机原理及应用软件实验 实验1：系统认识实验--------------------6 实验6：数据排序实验（验证性）---------- 11

第二章 MC51 单片机原理及应用硬件实验 实验1：广告灯实验----------------------15 实验2：P1 口实验（验证性）-------------21 实验16：串口转并口实验 ----------------32 实验心得与体会---------------37

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前 言

一．单片机原理实验的任务

单片机原理实验是单片机原理及应用课程的一部分，它的任务是：

1.通过实验进一步了解和掌握单片机原理的基本概念、单片机应用系统的硬件设计及调试方法。

2.学习和掌握单片机应用系统程序设计技术。

3.提高应用计算机的能力及水平，提高逻辑动手能力。

二．实验设备

单片机实验所使用的设备由计算机、单片机实验开发系统（，其中计算机是软件开发平台，主要完成程序编辑、编译、下载程序等任务；单片机实验开发系统是硬件开发平台，是基于51/196 单片机的扩展实验系统。计算机和单片机实验开发系统之间是通过RS232 串行接口进行通信的。

单片机实验开发系统配有开关电源、单片机、晶振、存储器、可编程并行接口芯片、键盘显示控制芯片、24 键键盘、六位LED 数码管显示、A/D 及D/A 转换芯片、简单输出口2个、简单输入口1 个、逻辑电平输入开关、发光二极管显示电路，并配有小直流电机、步进电机、继电器、音响等驱动电路。在计算机软件的控制下可完成单片机基本实验及综合

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设计性实验项目。所有的MCS51 单片机原理及应用课程实验都是在这套实验系统上完成的。Keil与Proteus的联合使用: Keil C51 6.02的使用:

1.打开Keil,新建一个程序文件(File--New),在上面输入要调试的程序,保存为*.asm格式;

2.新建一个工程(project--Newproject),保存，在CPU选项了选择Atmel--AT89C51,点击确

定，在弹出的选项框中选择“否”。

3.在Project Workspace选框中,选择你新建的工程,右击,选择Options for Target'target

(你起的工程名)',选择Debug,选择PROTEUS VSM MONITOR 51 DRIVER,点击确定.

4.在Source Group上右击,选择Add files to group'Source Group(工程名)',在文件类型

里选择All files (*.*),找到刚才保存的.asm文件.

5.调试程序: 选择 编译连接程序，保证其全部正确. Keil C51 6.02实用的一些技巧:

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1. Keil中的 可以使project workspace窗口隐藏或显示, 可以使output window(即下面的调试窗口)窗口隐藏或显示.

2. 使用proteus画电路图时，有一些常用的元件的位置：AT89C51在Microprocessor ICs中, 可按下的开关在Switches&Replays—BUTTON,电阻在Resistors里,或非门在Modelling Primitives--XOR_2中,其他的逻辑电路门也可以在这里找到,发光二级管Optoelectronics—LED中,

3．电源和接地:找到工具栏中的 按钮,里面的POWER就是电源,GROUND就是地,记得选择完之后要把按钮按回 ,不然就不能继续选择其他的元件.

4．选好的元件的下方 的这四个按钮可以调整元件的方向,以方便电路图的绘制

5．在画电路图的连线时,如果只在起点和终点单击的话,有时会出现斜线,即不美观.又影响对电路图的检查,在画线时,如果想在某地拐弯,就在那个地方单击一下

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第一章MC51 单片机原理及应用软件实验

实验1：系统认识实验

1． 实验目的

（1）了解ZY15MCU12BC2单片机实验开发装置的接线与安排。掌握实验箱内拨位开关KF,KC的使用方法。

（2）通过实例程序的编辑、编译、链接及调试，熟悉Keil C51软件的使用方法和基本操作。

（3）教育学生爱抚实验装置，养成良好的实验习惯。

2． 试验设备

（1）ZY15MCU12BC2单片机实验开发装置一台。

（2）PC系列微机及相关软件。

3． 试验内容

（1）使用串行通讯电缆将实验开发装置与PC机相连。

（2）开启PC机及实验开发装置，启动Keil C51软件进入uVision2集成开发环境。

（3）确认拨位开关KF的开关为A端，确认89C51处于仿真状态。

（4）在uVision2开发平台上建立并编辑示例程序：计算N个数求和程序。

其中N个数分别放在片内RAM区50H到55H单元中，N=6，求和的结果放在片内RAM区03H(高位)和04H（低位）单元

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中。

题目：

1）32H+41H+01H+56H+11H+03H=?

2)895H+02H+02H+44H+48H+12H=?

(5)编译连接源程序。

(6)在Keil uVision2主菜单窗口进入DEBUG调试环境，打开存储器窗口输入数据至片内RAM区50H到55H单元中，全速运行程序，并检查程序的运行结果，即观察在存储器窗口片内RAM区03H（高位）、04H(低位)单元中的数据是否正确。

(7)实验结束，撤出接线，将一切整理复原。

4.实验源程序

org 0000h

ljmp main

org 1000h

main: mov r2,#06h

mov r3,#00h

mov r4,#00h

mov r0,#50h

l1: mov a,r4

add a,@r0

mov r4,a

7

inc r0

clr a

addc a,r3

mov r3,a

djnz r2,l1

end

5.实验心得

本次试验我了解ZY15MCU12BC2单片机实验开发装置的接线与安排。掌握实验箱内拨位开关KF,KC的使用方法。通过实例程序的编辑、编译、链接及调试，熟悉了eil C51软件的使用方法和基本操作。

6.实验部分截图

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实验六.数据排序实验

1． 实验目的

（1）理解并掌握排序程序的设计方法。

（2）掌握减法指令的功能，并联系其使用。

（3）逐步提高调试程序的能力及编写程序的能力。

2． 试验设备

（1）ZY15MCU12BC2单片机实验开发装置一台。

（2）PC系列微机及相关软件。

3． 试验内容

（1）使用串行通讯电缆将实验开发装置与PC机相连。

（2）开启PC机及实验开发装置，启动Keil C51软件进入uVision2集成开发环境。

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（3）编写程序，实现从平台连续输入六个数，数码管将马上从小到大的顺序显示这六个数。要求被排序的数放在70H到7FH单元中。

（4）编译连接源程序。

（5）调试程序，在存储器窗口输入被排序数放在70H到7FH单元中，全速运行程序，并检查程序员的运行结果，观察是否正确。

（5）若程序中出现错误，则可以采用单步分段调试，排除程序错误，直到正确为止。

4.实验源程序

ORG 0000H

LJMP MAIN

ORG 1000H

MAIN: MOV R0,#20H

MOV R1,#30H

CLR C

MOV A,@R0

ADD A,@R1

MOV R0,#22H

MOV @R0,A

DEC R0

INC R1

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MOV A,@R0

ADDC A,@R1

MOV @R0,A

MOV R0,#20H

JC L1

MOV @R0,#00H

LJMP LAST

L1: MOV @R0,#01H

LAST: NOP

END

6.实验心得

实验结果是70H-7fh的数字按照顺序排列显示，在这个实验中我掌握了冒泡法排序的基本方法，单步和断点分段调试的过程中看到程序是如何执行的

6.实验部分截图

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第二章MC51 单片机原理及应用硬件实验

实验一：广告灯实验

1． 实验目的

（1）熟悉ZY15MCU12BC2单片机实验开发装置的试验箱，学会选用其功能电路，连接成实验需要的系统。掌握实验箱内拨位开关KF\KC使用。

（2）加深了解MCS-51单片机P1端口的应用方法。

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（3）学习编写接口应用程序。

2.试验设备

（1）ZY15MCU12BC2单片机实验开发装置一台。

（2）PC系列微机及相关软件。

3． 试验内容

（1）使用串行通讯电缆将实验开发装置与PC机相连，确认拨位开关KF的位置。

（2）开启PC机及实验开发装置，启动Keil C51软件进入uVision2集成开发环境，确认89C51处于仿真状态。

（3）用试验箱上的发光二极管L0到L7模拟外界各种场合的动态广告灯，将试验箱上的发光二极管L0到L7分别与单片机的P1.0到P1.7相连。

（4）编写程序，实现从P1口输出信号驱动发光二极管L0到L7模拟外界广告灯动态点亮的功能。

（5）在uVision2开发平台上输入程序，编译、连接程序，调试通过后将拨位开关KF拨至B端。

（6）单步执行程序，观察是否进入表格首地址。

（7）单步执行程序，观察发光二极管L0到L7的变化。

（8）全速运行程序，观察发光二极管L0到L7的变化，并注意程序将循环下去。

（9）实验结束，撤除接线，将一切整理复原。

4.实验源程序

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ORG 0000H

MAIN: MOV DPTR,#TAB

MOV R5,#71H

LOOP: MOV A,#00H

MOVC A,@A+DPTR

MOV P1,A

MOV A,P1

ACALL DELAY

ACALL DELAY

INC DPTR

DJNZ R5,LOOP

LJMP MAIN

DELAY: MOV R7,#00H

MOV R6,#00H

DE: DJNZ R7,$

DJNZ R6,DE

RET

TAB: DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH,0DFH,0BFH,7FH DB 0FFH,7FH,0BFH,0DFH,0EFH,0F7H,0FBH,0FDH

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DB 0FEH,0FFH,0FEH,0FCH,0F8H,0F0H,0E0H,0C0H DB 80H,00H,80H,0C0H,0E0H,0F0H,0F8H,0FCH DB 0FEH,0FFH,7FH,3FH,1FH,0FH,0F8H,0FCH DB 01H,00H,01H,03H,07H,0FH,1FH,3FH DB 7FH,0FFH,7EH,3CH,18H,00H,18H,3CH

DB 7EH,0FFH,0FEH,0FCH,0FCH,0F9H,0F3H,0E7H DB 0CFH,9FH,3FH,7FH,0FFH,7FH,3FH,9FH DB 0CFH,0E7H,0F3H,0F9H,0FCH,0FEH,0FFH DB 0FEH,0FCH,0F8H,0F0H,0E0H,0C0H,80H,00H DB 80H,40H,20H,10H,08H,04H,02H,01H,00H DB 01H,02H,04H,08H,10H,20H,40H,80H,00H DB 80H,0C0H,0E0H,0F0H,0F8H,0FCH,0FEH,0FFH

END

5.实验心得

广告灯按照我的程序所给的效果循环的有序的点亮，如果应用到广告霓虹灯，的确可以到达璀璨的效果，程序的最后的TAB是最纠结的，你要按照效果一点一点的编写十六进制的数字，换算出效果，可见真正的商业广告的效果的确是很麻烦的一件事，通过这个实验，我清楚地认识到了单片机的控制的灵活性，并不是在单片机上开发，而是在PC上开发，这样就错检错的能力很强了还可以软件模拟，这个令

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我很受启发，在以前的数字逻辑试验中，我们也是用的PLC可编程器件。

6.

实验部分截图

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实验二：P1端口应用实验

1.实验目的

（1）进一步熟悉ZY15MCU12BC2实验箱上的资源，掌握实验箱内拨位开关KF,KC使用。

（2）加深了解MCS-51单片机P1端口的应用方法。

（3）学习编写接口应用程序。

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2.试验设备

（1）ZY15MCU12BC2单片机实验开发装置一台。

（2）PC系列微机及相关软件。

3． 试验内容

（1）使用串行通讯电缆将实验开发装置与PC机相连，确认拨位开关KF的位置。

（2）开启PC机及实验开发装置，启动Keil C51软件进入uVision2集成开发环境，确认89C51处于仿真状态。

（3）将试验箱上的L0到L3接到P1.0到P1.3，开关K0到K3接到P1.4到P1.7。

（4）编写程序实现如下功能:

拨动K0到K3,使L0到L3出现以下组合变化。

K3 K2 K1 K0 L3 L2 L1 L0

0 0 0 0 全亮

0 0 0 1 全暗

0 0 1 0 一灯亮其余灯暗并左环依 0 0 1 1 一灯亮其余灯暗并右环依 0 1 0 0 一灯暗其余灯亮并左环依 0 1 0 1 一灯暗其余灯亮并右环依

1 ？ ? ? 显示开关状态Ki为0，Li灯亮 要求：

1）设40H单元为标志单元，（40H）=0时开关状态无变化，

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（40H）=FFH时开关状态发生变化。

2）设41H单元为开关状态缓冲器，读入开关状态和41H单元内容比较，相同时开关状态无变化，不同是开关状态有变化。

3）设42H单元为当前指示灯状态。

（4）在uVision2开发平台上输入程序，编译、连接程序，调试通过后将拨位开关KF拨至B端。

（5）根据准双向口的特性，对P1口写操作使灯L0到L7的状态随写入P1.0到P1.3的内容而变化；读P1口的高四位，读出内容随开关状态的变化而变化。如不对，则检查开关K0到K3的接线，检查K0到K3的电平是否随开关状态变化而变化。

（6）从开始运至BK1处，检查A的内容是否对应开关状态，接着单步运行程序，检查是否转到相应入口使L0到L3状态产生相应的变化。

（7）全速运行程序至BK2，在检查A的内容是否与开关状态一致，如不对，则检查前面对P1口的操作指令。

（8）全速运行程序实现所要求的功能。

4.实验源程序

ORG 0000H

STRL: MOV A,P1

SWAP A

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ANL A,#0FH MOV 41H,A

MOV 40H,#0FFH MLP0: CJNE A,#6,$+3 JNC PK6

MOV DPTR,#CTAB MOV R1,A RL A

ADD A,R1 JMP @A+DPTR CTAB: LJMP PK0 LJMP PK1 LJMP PK2 LJMP PK3 LJMP PK4 LJMP PK5 PK6: MOV 42H,A LJMP MLP1 PK5: MOV A,40H

CJNE A,#0FFH,PK51 MOV 42H,#01 LJMP MLP1 24

PK51: MOV A,42H LCALL RR7 ANL A,#0FH JNZ PK52 MOV A,#1 PK52: MOV 42H,A LJMP MLP1 PK4: MOV A,40H

CJNE A,#0FFH,PK41 MOV 42H,#1 LJMP MLP1 PK41: MOV A,42H LCALL RL9 ANL A,#0FH JNZ PK42 MOV A,#1 PK42: MOV 42H,A LJMP MLP1 PK3: MOV A,40H

CJNE A,#0FFH,PK31 MOV 42H,#0F7H LJMP MLP1 25

PK31: MOV A,42H LCALL RR9 ANL A,#0FH

CJNE A,#0FH,PK32 MOV A,#0F7H PK32: ORL A,#0F0H MOV 42H,A LJMP MLP1 PK2: MOV A,40H

CJNE A,#0FFH,PK21 MOV 42H,0FEH LJMP MLP1 PK21: MOV A,42H RL A

ANL A,#0FH

CJNE A,#0FH,PK22 MOV A,#0FEH PK22: ORL A,#0F0H MOV 42H,A LJMP MLP1

PK1: MOV 42H,#0FH LJMP MLP1 26

PK0: MOV 42H,#0 MLP1: MOV A,42H ORL A,#0F0H MOV P1,A MOV R7,#0 MOV R6,#0 DEL1: DJNZ R6,DEL1 DJNZ R7,DEL1 MOV A,P1 SWAP A

ANL A,#0FH

CJNE A,41H,MLP2 MOV 40H,#0 LJMP MLP0 MLP2: MOV 41H,A

MOV 40H,#0FEH LJMP MLP0 RR9: RR A

RR A

RR7: RR A

RR A

RR A 27

RR A

RR A

RR A

RR A

RET

RL9: RL A

RL A

RL7: RL A

RL A

RL A

RL A

RL A

RL A

RL A

RET

END

5.实验心得

试验中我们把P1口作为输入输出口来测试以下的内容

1.P1 口做输出口，接八只发光二极管循环点亮。

2.P1 口低四位接四只发光二极管L1-L4, P1 口高四位接开关K1-K4,编写程序，将开关的状态在发光二极管上显示出来。

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在这次试验中我认识到课本上的关于P1口的介绍的知识 P1 口为准双向口，P1 口的每一位都能独立地定义为输出线或输入线，作为输入的口线，必须向锁存器相应位写入“1”，该位才能作为输入。8031中所有口锁存器在复位时均置为“1”，如果后来往口锁存器写入过“0”，再作为输入时，需要向口锁存器对应位写入“1”。延时程序的编写可以用两种方法，一种是用定时器来实现，一种使用指令循环来实现。在系统时间允许的情况下可以采用后一种方法。

6.实验部分截图

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实验十六：串转并实验

1.实验目的

（1）掌握51系列单片机串口工作方式0的应用。

（2）学习8位串行输入和并行输出的同步移位寄存器74LS164和8位并行输入和穿行输出的同步移位寄存器74LS165两个接口芯片的应用性能。

（3）研究单片机串行口如何用于扩展并行I/O口。

2.试验设备

（1）ZY15MCU12BC2单片机实验开发装置一台。

（2）PC系列微机及相关软件。

3． 试验内容

（1）使用串行通讯电缆将实验开发装置与PC机相连，确认拨位开关KF的位置。

（2）开启PC机及实验开发装置，启动Keil C51软件进入uVision2集成开发环境，确认89C51处于仿真状态。

（3）实验步骤：

1）通过单片机串口用一片8位串行输入/并行输出的同步移位寄存器74LS164扩展8位并行输出口。

2）通过单片机串口用一片8位并行输入/串行输出的同步移位寄存器74LS165扩展8位并行输入口。

（4）将单片机的RXD端与74LS164的串行输入端SERIAL(PA)

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相连，将单片机的TXD端与74LS164的脉冲CLOCK(PB)相连，74LS164的输出Q0到Q7接发光二极管L8到L15。

（5）调试程序：

1）实验采用终端方式调试，既目标程序装入仿真器后，使操作界面进入终端方式。

2）单步进入执行程序，打开Keil的寄存器窗口，观察串口数据缓冲区SBUF里的值有何变化。

3)单步执行程序，注意中断标志T1的变化以及所亮的发光二极管的位置。

4)全速运行程序，观察发光二极管L8到L15的变化。

4.实验源程序

ORG 0000H

SJMP MAIN

ORG 0023H

SJMP SBV

MAIN: MOV SCON,#00H

SETB EA

SETB ES

MOV A,#80H

MOV SBUF,A

;MOV SBUF,A

;MOV SBUF,A

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SJMP $

SBV: ACALL DELAY

CLR T1

RR A

MOV SBUF,A

RETi

DELAY: MOV R7,#00H

MOV R6,#00H

DEL: DJNZ R7,$

DJNZ R6,DEL

RET

END

5.实验心得

在实验中我明白了串行口和并行口的相关知识8位串行输入和并行输出的同步移位寄存器74LS164和8位并行输入和穿行输出的同步移位寄存器74LS165两个接口芯片的应用性能。知道了单片机串行口如何用于扩展并行I/O口

6.实验部分截图

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实验总结体会

在做单片机原理及应用试验的实验前,我以为不会难做,就像以前做物理实验一样,做完实验,然后两下子就将实验报告做完.直到做完实验跟几个研究生学长交流时,我才知道其实并不容易做,但学到的知识与难度成正比,使我受益匪浅.

在做实验前,一定要把课本上的知识吃透,因为这是做实验的基础,否则,在老师讲解时就会听不懂,这将使你在做实验时的难度加大,浪费做实验的宝贵时间.比如keil的实验,要清楚这个软件的各种使用,如果不清楚,在做实验时才去摸索,这将极大地浪费时间,使你事倍功半.做实验时,一定要亲力亲为,务必要将每个步骤,每个细节弄清楚,弄明白,实验后,还要复习,思考,这样,印象才深刻,记得才牢固,否则,过后不久你就会忘得一干二净,这还不如不做.做实验时,老师还会根据自己的亲身体会,将一些课本上没有的知识教给我们,拓宽我们的眼界,使我们认识到这门课程在生活中的应用是那么的广泛. 还有动手这次实验，使单片机原理及应用这门课的一些理论知识与实践相结合，更加深刻了我对这门课的认识，巩固了我的理论知识。

不过这次实验安排的时间与数据库概论的时间正好冲突，结果两个实验跑来跑去的把精力都涣散了，希望以后老师在安排实验的时候能够互相商量下。

通过这次单片机原理及应用的实验,使我学到了不少实用的知识,

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更重要的是,做实验的过程,思考问题的方法,这与做其他的实验是通用的,真正使我们受益匪浅.

实验之后我有幸参加了老师的单片机的公交报站系统的小研讨会，会议上我记录下了学长老实们的一些实际开发单片机的小技巧，整理如下：

（1）在元器件的布局方面，应该把相互有关的元件尽量放得靠近一些，例如，时钟发生器、晶振、CPU的时钟输入端都易产生噪声，在放置的时候应把它们靠近些。对于那些易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路开关电路等，应尽量使其远离单片机的逻辑控制电路和存储电路，如果可能的话，可以将这些电路另外制成电路板，这样有利于抗干扰，提高电路工作的可靠性。

（2）尽量在关键元件，如ROM、RAM等芯片旁边安装电容。实际上，印制电路板走线、引脚连线和接线等都可能含有较大的电感效应。大的电感可能会在Vcc走线上引起严重的开关噪声。防止Vcc走线上的噪声的唯一方法，是在VCC与电源地之间安放一个电容。如果电路板上使用的是表面贴装元件，可以用片状电容直接紧靠着元件，在Vcc引脚上固定。。

（3）在单片机控制系统中，地线的种类有很多，有系统地、屏蔽地、逻辑地、模拟地等，地线是否布局合理，将决定电路板的抗干扰能力。 一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：

一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在片

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外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。

二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等，要设计合适的接口电路。 系统的扩展和配置方面的一些经验：

1、尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。

2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。

3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响，考虑的原则是：软件能实现的功能尽可能由软件实殃，以简化硬件结构。

4、系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时，系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。

5、可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分

6、单片机外围电路较多时，必须考虑其驱动。

7、尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大，也不可避免地降低了系统的稳定性。 以上就是我对学长老师介绍的单片机的开发注意的事项，我本人对电子电路的知识并不是太熟练，不太了解噪声干扰这一块。

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