趙偉博

摘 要：單片機(jī)的調(diào)試工作是重點環(huán)節(jié)，其中硬件調(diào)試是基礎(chǔ)。在硬件調(diào)試中可以使用靜態(tài)調(diào)試和聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試，借助各種調(diào)試工具對元器件、電源、邏輯錯誤、信號、顯示器以及鍵盤等進(jìn)行高度，確保通電后，系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)；硬件調(diào)試；靜態(tài)調(diào)試；聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試

單片微型計算機(jī)具有小體積、低功耗、低價格的優(yōu)點，在功能上集成了邏輯判斷、定時計數(shù)以及程序控制等功能，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛。單片機(jī)系統(tǒng)包括了硬件和軟件，由于單片機(jī)的設(shè)計與系統(tǒng)特點有很大關(guān)系，因此系統(tǒng)調(diào)試是單片機(jī)開發(fā)的重點程序。在系統(tǒng)調(diào)試工作中，硬件調(diào)試是基礎(chǔ)，往往在軟件調(diào)試過程中出現(xiàn)的一些錯誤，都與硬件錯誤有密切關(guān)系，因此要使系統(tǒng)開發(fā)和運(yùn)行更為穩(wěn)定，硬件調(diào)試是最為基礎(chǔ)的。

1 系統(tǒng)硬件的調(diào)試工具

單片機(jī)系統(tǒng)的硬件調(diào)試需要一些必備的調(diào)試工具，包括：單片機(jī)的開發(fā)系統(tǒng)、萬用表、邏輯表、函數(shù)信號發(fā)生器、邏輯分析儀、未波器。

2 硬件的靜態(tài)調(diào)試

靜態(tài)調(diào)試就在是系統(tǒng)還沒工作之前 對硬件進(jìn)行檢查的過程。

1、脫機(jī)調(diào)試

在加電之前，使用萬用表等調(diào)試工具，根據(jù)設(shè)計圖紙對樣機(jī)的線路正確性進(jìn)行仔細(xì)的核對，同時仔細(xì)檢查元器件型號、規(guī)格以及安裝問題，尤其要對印制板的加工以及焊接時的走線之間是否存在相互短路問題等重點關(guān)注。

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件可能會因為設(shè)計以及加工焊接過程中產(chǎn)生的工藝性錯誤而引發(fā)邏輯故障。主要有錯線問題、開路問題、短路問題、虛焊問題以及相位錯等錯誤。其中最常見的是短路故障。單片機(jī)體積雖小，但其線路復(fù)雜性以及布線密度上卻都較高，因此對每一個環(huán)節(jié)的加工工藝都有較高的標(biāo)準(zhǔn)要求，否則很可能引發(fā)引線短路問題。排除邏輯故障的方法一般是將印制板實物與電路原理圖進(jìn)行一一的對照，以檢查兩者的一致性，尤其要重點檢查地址總線、數(shù)據(jù)總線以及控制總線等系統(tǒng)總線的短路現(xiàn)象，并及時排除故障。萬用表具備了短路測試功能，能夠有效的縮短排除時間。線路排布很容易影響到故障的檢查以及排除、元器件的更換等操作簡單程度。

2、元器件失效排除

元器件失效一般是由兩種原因引發(fā)的：在采購時沒有對元器件的標(biāo)準(zhǔn)性以及完整性；加工安裝時操作錯誤使元器件出現(xiàn)失效或者燒毀現(xiàn)象，如二極管在安裝時發(fā)生方向錯誤就可能會擊穿燒毀電容。針對這兩個原因，一方面，采購人員要在采購環(huán)節(jié)認(rèn)真負(fù)責(zé)，仔細(xì)核對元器件型號、規(guī)格以及設(shè)計要求，再進(jìn)行當(dāng)場試驗。另一方面，可以通過隔離壓縮法檢查故障部位，具體方法是先把某條線路暫時切斷，再把某個原件關(guān)閉，通過對故障范圍的壓縮找出具體的故障部位，最后更換失效的元器件。

3、電源故障排除

單片機(jī)電源故障一般是指：電壓值不符合系統(tǒng)的承壓要求、電線和插座之間無法配合、電源出現(xiàn)短路問題、變壓器的變壓功率不充足、過多的負(fù)載造成內(nèi)阻過大等問題。電源故障不能及時排除，一旦通電工作后，就會使元器件發(fā)生損壞現(xiàn)象，在通電之前，要對電源進(jìn)行專門的檢查。如對極性和幅值進(jìn)行檢查，檢查合格后再接入系統(tǒng)各個部位。通電后，要仔細(xì)觀察各個插件引腳電位，避免出現(xiàn)高壓現(xiàn)象損壞聯(lián)機(jī)仿真器。萬用表對于電路值、短路現(xiàn)象的檢查有很大的適用性。系統(tǒng)電源在負(fù)載給定電壓后接入系統(tǒng)板。之后打開電源，觀察電源端額定電壓值。斷電狀態(tài)下，把芯片逐次插入印制板，每組芯片插接完成，就加入額定電壓，并觀察電源情況。將芯片全部安裝完成，并確定電源沒有出現(xiàn)異常，芯片可以正常工作后，就可以進(jìn)行下一步動態(tài)調(diào)試。

3 聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試

聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試就是對系統(tǒng)硬件元器件的內(nèi)部故障以及信號、時序等邏輯錯誤進(jìn)行檢查。動態(tài)調(diào)試可以使用分組調(diào)試。各小組編制不同的程序，由小組分別進(jìn)行測試。各個小組在測試正常后接入系統(tǒng)，接入后一旦出現(xiàn)故障，就要及時協(xié)調(diào)各小組電路之間的通信問題，確保所有電路都能夠在系統(tǒng)中正常運(yùn)行。

1、信號的調(diào)試

聯(lián)機(jī)檢查要使用仿真開發(fā)器、示波器以及萬用表等工具。通電后，開發(fā)機(jī)執(zhí)行讀/寫指令，即在樣機(jī)存儲器的I/O端口完成讀/寫操作，然后執(zhí)行邏輯檢查。出現(xiàn)故障時，可以通過示波器對故障點的波形進(jìn)行觀察，找出故障原因并排除故障。單片機(jī)信號線類型較多，有時鐘和復(fù)位等類型的信號線，這些信號線會發(fā)出信號，單靠示波器無法完成信號的全部檢查，因此要使用仿真器進(jìn)行檢查。如對脈沖類信號要結(jié)合死循環(huán)程序的軟件進(jìn)行檢查，再通過示波器觀察信號狀態(tài)；電平類信號可以通過示波器直接觀察。

仿真器能夠根據(jù)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)特點設(shè)定參數(shù)，參數(shù)的準(zhǔn)確性與特點模擬準(zhǔn)確性和仿真效果有直接的關(guān)系。

2、顯示器的調(diào)試

單片機(jī)具有定時計數(shù)功能，這種功能的實現(xiàn)主要依賴于顯示器，因此顯示器數(shù)碼管的調(diào)試也是重點。靜態(tài)調(diào)試完成后，對數(shù)碼管腳加至額定電平，如果數(shù)碼管不能保持理論數(shù)值和波形的顯示狀態(tài)時，就說明數(shù)碼管可能存在接觸不良的狀況，需要找出并排除故障。數(shù)碼管如果存在小數(shù)點的管腳損壞情況，可以直接更換顯示器。更換顯示器后，如果小數(shù)點仍然不能正常顯示，就需要使用軟件進(jìn)行調(diào)試。還要通過邏輯電路對語音模塊進(jìn)行調(diào)試，觀察時鐘芯片的工作狀態(tài)，如果斷電狀態(tài)下無法保存時鐘數(shù)據(jù)，就表示時鐘芯片運(yùn)行存在不正?，F(xiàn)象，需要更換電池。

3、鍵盤的調(diào)試

顯示器調(diào)試成功后，鍵盤調(diào)試就可以很簡單的完成。編譯一段程序，由鍵盤輸入至仿真器，再觀察顯示器是否和鍵盤編譯的程序保持了一致的變化 ，就能確定鍵盤是否正常。也可以通過開發(fā)系統(tǒng)在編譯的程序中設(shè)置斷點，并檢查斷點前后鍵值變化是否和程序斷點變化相一致，當(dāng)斷點和鍵值出現(xiàn)不一致變化時，能夠根據(jù)具體變化位置判斷鍵盤的具體故障部位，及時排除故障。

4 結(jié)語

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件調(diào)試主要就是通過靜態(tài)和動態(tài)調(diào)試兩種方法完成。調(diào)試的主要目的是檢查元器件問題、電源問題、邏輯錯誤問題等，確保元器件的型號、規(guī)格、設(shè)計要求以及安裝方法都符合要求，元器件沒有存在損壞現(xiàn)象。再通過程序調(diào)試，檢查硬件中存在的信號問題、顯示器問題以及鍵盤問題等。通過調(diào)試找出硬件故障，確保系統(tǒng)軟件調(diào)試的正常進(jìn)行，確保單片機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行。

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