智能电热水器(6)

第三章 系统测试与分析

根据系统设计方案，本系统的调试可以分为硬件调试和软件调试两大部分。由于在系统在硬件设计过程中采用模块化设计，因此方便了对各电路功能模块的逐级测试，包括对：人机交互功能调试，水位控制功能调试，温度控制功能调试，漏电检测及声音提示功能调试等。单片机软件先在单片机最小系统板上调试，确保工作正常之后，与硬件系统相连接，将各模块组合后再进行整体测试，这样才能使系统的所有功能得以实现。最后使用仿真软件进行演示。

第一节 硬件调试

在完成了用户系统样机的组装和软件设计以后，便进入系统的调试阶段。各种用户系统的调试步骤和方法基本是相同的。硬件调试利用开发系统、万用表、示波器等基本测试仪器，通过执行开发系统有关命令或运行适当的测试程序，检查用户系统硬件工作是否正常。

硬件测试可分为静态调试与动态调试两步进行[36]。 一、静态调试

静态调试是在用户系统未加电工作时的一种硬件检查。具体步骤如下：

（1）、目测。单片机应用系统安装在万用板上，因此对每一条焊接好的电路要进行仔细的检查，检查是否有断线、有无毛刺、是否与其他线或焊盘粘连、焊盘有无脱落、是否连通等。并检查集成芯片的插座、电路元件焊接在万用板上，焊点是否有毛刺，是否与其他焊盘连接，焊点是否光亮饱满，有无虚焊等。对系统

中所用的器件与设备，要仔细核对型号，检查它们对外连线是否完整无损。通过目测查出一些明显的器件、设备故障并及时排除。

（2）、万用表检测。目测结束后，可用万用表测试。先用万用表复核目测过程中认为可疑的连接或节点，检查它们的通断状态是否与设计相符。特别检查各种电源线与地线之间是否有短路现象，仔细查出并排除。

（3）、加电检查。在静态检测完成之后，当给万用板加电前，首先检查所有插座后器件的电源额定值是否与电源电压相符，并在系统前端加上保险丝，然后再加电检查各点电压是否正常，接地端电压是否接近于零，接固定电平的引脚段电平是否正确。

二、动态调试

动态调试是在用户系统工作的情况下，发现和排除系统硬件中存在的器件内部故障、器件间连接逻辑错误的一种检测方法。由于单片机应用系统的硬件动态测试是在开发系统的支持下完成的，因此有称为联机仿真或联机调试。

动态调试借用开发系统资源（单片机、存储器等）来调试用户系统中单片机的外围电路。利用开发系统友好的人机界面，可以有效地对用户系统的各部分电路进行访问、控制，使系统在运行中暴露问题，从而发现故障。典型有效的访问、控制各部分电路的方法视对电路进行循环读或写操作，使得电路中主要测试点的状态能够用常规检测仪器（如示波器、万用表等）测试，依次检测被调试电路是否按预期的状态工作。

智能热水器控制器的电路焊接完成后，首先进行检查，即确认电路无虚焊，无短路，无断路，集成元件安装是否正确，之后进行电路功能模块的分级调试，根据电路功能逐级进行：

① 单片机最小系统功能调试：包括对晶振电路和复位电路的调试； ② 人机交互功能调试：包括对LCD1602显示和按键检测电路的调试； ③ 水位控制功能调试：包括对水位检测电路和电磁阀电路的调试； ④ 温度控制功能调试：包括对18B20温度检测电路和加热电

⑤ ⑥

路的调试；

漏电检测功能调试：主要对漏电检测电路的调试； 声音提示功能调试：主要对蜂鸣器驱动电路的调试。

第二节 软件调试

软件调试是通过对用户程序的汇编、连接、执行来发现程序中的语法错误与逻辑错误并加以排除的过程。软件调试一般采用先独立后联机、先分块后组合、先单步后连续的测试方法。本系统对软件进行调试时程序全部用C语言来编写，选用KEIL编译器对编写的程序进行调试。 一、先独立后联机

从宏观来说，单片机应用系统中的软件和硬件是密切相关，相辅相成的。软件是硬件的灵魂，没有软件，系统将无法工作，同时，软件的运行有依赖于硬件，没有硬件支持，软件的功能便荡然无存。因此，将两者完全孤立开来是不行的。然而，并非所有用户程序都依赖于硬件，当软件对被测试参数进行加工处理或做某项事务处理时往往与硬件无关，这样，就可以通过分析用户程序，把与硬件无关的功能相对独立的程序抽取出来，形成与硬件无关和依赖于硬件的两大类用户程序块。这一划分工作在软件设计时就应该充分考虑。

但程序仿真调试与用户硬件系统调试完成后，可将仿真机、计算机和用户系统连接起来进行系统联调。在系统联调中，先对依赖于硬件的程序块进行调试，调试成功后，再将两大程序快组合在一起调试。

二、先分块后组合

当用户系统规模较大、任务较多时，即是先将用户程序分为与硬件无关和依赖硬件两大部分，但这两部分程序仍较为庞大的

化，若从开头至尾调试，既费时间又不容易进行错误定位。所以常规的调试方法是分别对两类程序模块进一步划分，然后分别调试，以提高软件调试的有效性。在调试时所划分的程序模块应基本保持与软件设计时的程序功能模块或任务一致。除非某些程序功能模块较大时才将其再分为若干子模块。但要注意的视，子模块的划分与一般模块的划分应一致。

每个程序模块调试完成后，将相互有关联的程序模块逐块组合起来加以调试，以解决在程序模块连接中可能出现的逻辑错误。对所有程序模块的整体组合是在系统联调中进行的。由于各个程序模块通过调试已排除了内部错误，所以软件总体调试的错误就大大减少了，能够在较短的时间完成软件调试。

三、先单步后连续

调试好程序模块的关键是实现对错误的正确定位。准确发现程序中错误的有效方法是采用单步加断点运行方式调试程序，单步运行可以了解被调试程序中每条指令的执行情况，分析指令的运行结果可以知道该指令执行的正确性，并进一步确定是由于硬件错误、数据错误还是程序设计错误等引起了该指令的执行错误，从而发行并排除故障。

第三节 仿真演示

仿真就是通过建立实际系统模型并利用所见模型对实际系统进行实验研究的过程。当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的研究手段。仿真的重要工具是计算机。伴随着计算机软件和硬件技术的飞速发展，在各个领域都出现了各种仿真系统，为各种实际系统的开发提供了准确可靠的保证，同时节约了大量的人力和物力。

一、仿真软件简介

本设计使用了Proteus仿真软件进行仿真演示。Proteus是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真及印制电路板设计

软件，它可以仿真、分析各种模拟电路与集成电路，软件提供了大量模拟与数字元器件及外部设备，各种虚拟仪器，特别是它具有对单片机及其外围电路组成的综合系统的交互仿真功能。主要由ISIS和ARES两部分组成，ISIS的主要功能是原理图设计及与电路原理图的交互仿真，ARES主要用于印制电路板的设计。其中ISIS是一款Labcenter出品的电路分析实物仿真系统，可仿真各种电路和IC，并支持单片机，元件库齐全，使用方便，是不可多得的专业的单片机软件仿真系统。

该软件的特点有：全部满足提出的单片机软件仿真系统的标准，并在同类产品中具有明显的优势；具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS-232动态仿真、C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等；目前支持大多数单片机类型以及各种外围芯片；支持大量的存储器和外围芯片。总之Proteus是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大，可仿真51、AVR、PIC。

采用Proteus仿真软件进行虚拟单片机实验，具有比较明显的优势，如涉及到的实验实习内容全面、硬件投入少、实验过程中损耗小、与工程实践最为接近等。其中，内容全面包括其能实验的内容包括软件部分的汇编、C51等语言的调试过程，也包括硬件接口电路中的大部分类型。对同一类功能的接口电路，可以采用不同的硬件来搭建完成，因此采用Proteus仿真软件进行仿真，克服了单片机硬件电路固定等方面的局限性。硬件投入少，Proteus所提供的元件库中，大部分可以直接用于接口电路的搭建，同时该软件所提供的仪表，不管在质量还是数量上，都是可靠和经济的。采用仿真软件后，实际工程问题的研究，也可以先在软件环境中模拟通过，再进行硬件的投入，这样处理，不仅省时省力，也可以节省因为方案不正确所造成的硬件投入的浪费。在传统的方式中，都涉及到因操作不当而造成的元器件和仪器仪表的损毁，也涉及到仪器仪表等工作时所造成的能源消耗。采用Proteus仿真软件进行仿真，则不存在上述的问题，其在实验的过程中是比较安全的。与工程实践最为接近，可以了解实际问题的解决过程，在进行设计或进行大实验的时候，可以具体的在Proteus中做一个工程项目，并将其最后移植到一个具体的硬件

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库智能电热水器(6)在线全文阅读。