怎样分析单片机程序
财务法规-七夕情话
科技情报开发与经济
文章编号：
１００５－６０３３
（
２００
６
）
０３－０２２７－０２
ＳＣＩ－ＴＥＣＨＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＤＥＶＥＬＯＰ
ＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ２００６
年第
１６
卷第
３
期
收稿
日期：
２００５－０９－２２
怎样分析单片机程序
张世生
（山东师范大学传播
学院，山东济南，
２５００１４
）
摘要：分析单片机程序是为编写程序做准备，包括对
硬件电路和软件功能的分析，提
出了实用的分析方法，并总结出分析程序的一般步骤和应注意的问题。<
br>关键词：单片机；程序结构；算法分析
中图分类号：
ＴＰ３６８．１
文献标识码
：
Ａ
设计单片机程序不是从零开始，而是先对已有的相关程序进行阅读
分析。分析程序
是设计、修改、优化、维护的重要步骤。因此，掌握单片机
程序的分析方法是非常必要的。
１<
br>详细阅读设备使用说明书
可投产（使用）的单片机系统都附有使用说明书（手册），它介绍了该<
br>（工作原理）技术指标、使用步骤、操作方法和注意事项，同时还有
产品的
系统的有关状
态、显示、报警等信息。这为阅读程序、划分模块分析功能
提供了极大的帮助。若有该系统，应对其反复
操作，熟悉使用步骤和操作
方法。操作时应全面详细，确保程序和外围电路的每一部分都执行过。
电路，
ＣＭＯＳ
电路多余输入端的处理（接正电源或接地），地线系统（系统
地，机
壳地或屏蔽地，数字地，模拟地）的安排，信号线包括读、写信号线、
（
ＰＳＥＮ
）、
地址锁存信号（
ＡＬＥ
）、复片选信号线、时钟信号线、读选通信号
位信号等的连接及
Ｉ／Ｏ
地址的分配，掌握这些对程序的阅读至关重要。
２
了解单片机芯片型号
及功能
目前，具有代表性的单片计算机有：
８
位单片机，即
５１
系列
；
１６
位单
片机，即
９６
系列；
３２
位嵌入式微处
理器，即
Ｘ８６
结构的
ｉ３８６ＥＸ
系列；超
低功耗
ｉ４８
６
系列和
ＲＩＳＣ
结构的
ｉ９６０
系列等。由于
ＭＣＳ—
５１
系列单片
机具有集成度高，处理功能强，可靠性好，价格低廉等优点，它在
智能仪
器仪表、控制工程、测试技术等领域得到了广泛的应用。繁多的单片机品
种，使阅读者必
须首先知道该电路中具体使用了哪一种单片机芯片，弄
清其引脚功能、存储器结构、指令系统等。
４
４．１
阅读分析程序
单片机程序所用语言
由于汇编语言精炼高效，小型的
单片机程序常采用汇编语言。而
Ｃ
语言既有高级语言的各种特点，又可对硬件进行操作，进行结
构化程序
设计。对
ＭＣＳ
—
５１
单片机，目前采用比较多的有
ＡＳＭ５１
，
Ｃ５１
等。此外，
还有汇编语言与
ＢＡＳＩＣ
语言混编的单片机程序。
３
分析掌握外围电路各部分的作用
在单片机应用系统中，硬
件是基础，软件的功能是对硬件进行合理
４．２
单片机程序的基本结构与组成
在整个单
片机程序中初始化、自检部分安排在单片机程序的开始
，
随后便是主（监控）程序，各模块和子
程序，此外还有字形表及数据表等。
调配和使用。在控制系统的开发中，软件和硬件设计基本上是同步进
行
的。
４．２．１
传统的程序结构
单片机程序一般采用模块化设计。其中心思
想是将一个功能较多、
３．１
单片机常用的外围电路
单片机常用的外围电路包括程序扩
展电路、内存扩展电路、并行口
程序量较大的程序整体按其功能划分成若干个相对独立的程序段。通常<
br>把控制单片机应用系统工作的整个程序称为监控程序。监控程序按模块
分为监控主程序和命令处理
子程序。命令处理子程序完成各种命令所规
定的具体操作，它按各种命令再分为不同的子程序模块。它的
编程方法
与功能要求与系统硬件密切相关，没有通用的方法。而监控主程序是接
受和分析来自键
盘的命令
，进而把控制转到相应的处理子程序的入口，
起引导作用。
扩展电路、串行通
讯电平转换电路、（
ＬＣＤ
）数码显示
Ｗａｔｃｈｄｏｇ
电路、
ＬＥ
Ｄ
电路、键盘电路、指示灯电路等，同时还必
Ａ／Ｄ
转换电路、
Ｄ／Ａ
转化电路、
须明确该电路的实现方式。单片机外围电路简图见图
１
。
３．２
其他电路及连线
为了阻抗匹配，增设驱动电路，驱动大电流电路时采用的光电隔离
!!
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
ＴｈｅＡｐｐｌ
ｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＤｉｖｅｒｓｉｔｙＲｅｃｅｐｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅ
ｉｎＳＤＨＤｉ
ｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍ
ＬＩＵＷｅｉ－ｄｏｎｇ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ
：
Ｔｈｅｄｉｖｅｒｓｉｔｙｒｅｃｅｐｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｐｌ
ａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｌａｒｇｅ－ｃａｐａｃｉｔｙｄｉｇｉｔａｌｍｉｃｒｏｗ
ａｖｅ
ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｘｐｏｕｎｄｓｔｈｅｃｏｎｃｅｐｔｓ，
ｆｅａｔｕｒｅｓａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｓｃｈｅｍｅｓｏｆｓｅｖｅｒａｌｋｉ
ｎｄｓｏｆｔｈｅｄｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｒｅｃｅｐｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ
，
ａ
ｎｄｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈｅｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｖａｒｉｏｕｓ
ｄｉｖｅｒｓｉｔｙｒｅｃｅｐｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ．
ＫＥＹＷＯＲＤＳ
：
ｄｉｖｅｒｓｉｔｙｒｅｃｅｐｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ
；
ｄｉｇｉｔａｌｍｉｃｒｏｗａ
ｖｅｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ
；
ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｆａｄｉｎｇ
２２７
张世生怎样分析单片机程序本刊
Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｊｂ＠ｍａｉｌ．ｓｘｉｎｆｏ．ｎｅｔ
信息技术
在一键多义的情况下，监控主程序要确定控制的转向，除了要知道
“状况”， 即“状态”。可用状态表法设计
当前按键外
，还得明确系统目前的
监控主程序，其核心 是设计一张状态表，规定应用系统在某一状态下各
按键的含义，包括应执行哪一个命令处理子程序和完成 状态的正确变
迁。状态表的格式见表
１
。
表
１
现态当前按键
状态表的格式
次态执行模块
确定具体使用了哪一种算法。
４．５
资源 分配
确定资源分配，包括
ＲＯＭ
、定时器
／
计时器、中断源等。其中 最关
ＲＡＭ
、
计数器、键的是片内
ＲＡＭ
的分配，如
００Ｈ ～２ＦＨ
工作寄存器，常用作指针、
循环变量等；
２０Ｈ～
逻辑变量、
２ＦＨ
具有位寻址功能，用来存放各种标志位、
状态变量。对
ＲＡＭ
应列出 一张
ＲＡＭ
资源详细分配表，以备阅读查用。在
数据存储器中，安排好采样数据区、处 理结果数据区、显示和打印数据区、
标志区等。该分配表可手动画出，而用
Ｅｘｃｅｌ
表则更方便。
０
１
……
４．６
标志位
单片机有丰富的位操作 指令和位存储资源。一类是为
Ｉ／Ｏ
操作服务
的，如监测到的各种逻辑信息可存入位资 源中，随时供程序使用。另一类
是为程序本身服务
，表明系统的各种状态特点，传递各模块之间 的控制
信息，控制程序流向等，这一部分称为软件标志。阅读程序时，对每个位
资源必须进行详 细记录，绘出软件标志的使用说明书。需要说明的项目
有：名称和位地址：该软件标志在程序中的代号和 存放的位单元。意义：
说明逻辑
１
和逻辑
０
代表的状态或功能。对全 局定义的软件标志，它有
唯一的定义，对于局部定义的软件标志，必须注明其有效范围。生命周
期：分析每个软件标志初始化的状态，程序运行时发生变化的条件和时
刻，并进行记录。用户：对软件标 志进行读操作的状态或模块称为该软件
标志的用户。软件标志的使用有两种，一种是非破坏性的，只读不 写；另
一种是破坏性使用
，这种软件标志多为某种申请标志，响应后立即清除，
可避免 重复响应。同一标志位在不同的状态下可有不同的含义。多位标
志表示多个状态，这样节省标志位。ｎ
设计时，在内存开辟一个现态单元记忆当前的状态。当有键按下时，
监控主程序根据当前 按键的编码和现态这两个关键字去查阅状态表，从
而确定系统该执行哪一个处理子程序及系统的下一个状 态是什么，立即
修改现态单元的内容，以便有新的按键时系统能做出正确的响应。在每
个状态下 并非所有的按键都有定义
，即有空键。
当某个中断发生时，中断服务程序设置相应的标志，而主 程序不断
地判断这些标志，以决定启动哪一个处理程序。相应的处理程序处理完
相关的任务后， 清除此标志，然后把控制权交还给主程序。对于延时或定
时处理，可用一个定时器来完成。
４． ２．２
基于时间片的单片机程序
在单片机实时控制系统中引入了现代操作系统的多任务思想，采 用
４．７
抗干扰处理
由于单片机工作环境比较恶劣和复杂，往往会影响系统的可靠性、 安
时间片轮转调度算法对传统单片机编程思想进行了改进，并应用在分布式
系统中，结构清晰、 调度灵活，适用于定时要求复杂、实时性要求强的系统。
全性。这些干扰有供电系统干扰、过程通道干扰 、空间干扰等，会导致数据
采集误差加大、控制状态失灵、数据受干扰发生改变、程序运行失常。
为保证单片机控制系统长期稳定运行，必须对各种干扰进行处理，
包括必要的硬件电路，如硬件看门狗 技术；软件抗干扰技术，如输入通道
抗干扰技术、数字滤波、软件陷阱等。软件和硬件抗
ＲＡＭ
数据冗余技术、
干扰技术结合
，这样才能达到最佳效果。
４．３
阅读 程序并画出程序流程图
（简称框图）是用来描述程序处理过程的工具，推理过程
程序流程图清晰、直观、逻辑性强，可用于刻画程序的控制流逻辑，为程序测试和理
解提供了一种重要的辅助手 段。
只有分析者对程序进行多次扫描，画出每个模块的详细流程图，才能
明确各个模块的任务和 相互联系及资源分配和整个程序的设计思路，各程
序模块的入口、出口和对
ＣＰＵ
内部 寄存器的占用情况。还有
ＣＰＵ
对启动
５
结语
程序设计是创造性的工 作，而程序分析往往是为创造性的工作做准
Ａ／Ｄ
转换要发什么控制信号；端口地址是什么；< br>ＣＰＵ
用什么方法得知
Ａ／Ｄ
转换结束，以便输入转换结果；采样周期多长等。 这是分析和设计程序最重
数要的一步，也是逻辑分析和优化的基础。单片机常用功能模块有：定时、据采集、数字采集、数字滤波、标度变换、控制算法、显示、报警、打印等。
备。阅读程序是从已有 的程序开始，分析其硬件、软件功能，对其消化、吸
维护、优化程序，从而扩大系统的适应范围，提收， 才能对程序进行修改、
高技术指标和性能参数。
参考文献
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２
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张迎新，杜小平
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Ｍ
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周锐鹏
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基于消息机制的
Ｃ５１
单片机程序设计［
Ｊ
］
．
电工技术与自动
（责任编辑 ：王雅利）
社，
２０００．
（
４
）：
６６－６８．
化
，
２００３
４．４
算法分析
算法是为解决某一特定问题而采取的确 定的有限的步骤，是求解某
一问题所使用的一组定义明确的规则，在实际应用中又称为方法、方式、体制等。对有些较复杂的算法，最好用画流程图的方式来分析，这样思路
清晰，简洁直观。
单片机控制系统程序设计中的重要内容，是根据被控制对象的特
性，合理选择算法，以达到所要求的控制 精度和指标。例如数据采集时进
行数字滤波处理，常用的数字滤波方式有：程序判断滤波、中位置滤波、
算术平均滤波、递推平均滤波法、防脉冲干扰平均值滤波、一阶滞后滤波
等。因此
，在 阅读程序前，必须对该问题的解决方法有一定的了解，才能
───────────────
第 一作者简介：张世生，男，
１９６７
年
１１
月生，
１９９３
年毕业于聊城大
学物理系，讲师，现为山东师范大学传播学院教育技术专业
２００３
级 硕士
研究生，山东省济南市文化东路
８８
号，
２５００１４．
Ｈｏｗ ｔｏＡｎａｌｙｚｅｔｈｅＰｒｏｇｒａｍｆｏｒＭＣＵ
ＺＨＡＮＧＳｈｉ－ｓｈｅｎｇ
ＡＢＳ ＴＲＡＣＴ：ＡｎａｌｙｚｉｎｇａｐｒｏｇｒａｍｏｆＭＣＵｉｓａｐｒｅｐａｒａｔｏｒｙｗｏｒｋｆｏｒｐ ｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ，ｗｈｉｃｈｉｎｃｌｕｄｅｓｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅ
ｈａｒｄｗａ ｒｅｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｆｕｎｃｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｓ ｏｍｅａｐｐｌｉｅｄａｎａｌｙｚｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓ，ａｎｄｓｕｍｓｕｐｔｈｅｇｅｎｅｒａｌ
ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓｆｏｒａｎａｌｙｚｉｎｇｐｒｏｇｒａｍａｎｄｓｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓｎｅｅｄｉｎ ｇａｔｔｅｎｔｉｏｎ．
ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ＭＣＵ；ｐｒｏｇｒａｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；ａｌｇｏｒ ｉｔｈｍａｎａｌｙｓｉｓ
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