摘要：单片机属于一种集成电路芯片，目前在社会生活中的各个行业有着广泛的应用，在家用电器以及汽车电子等领域发挥着不可替代的作用，迄今为止单片机主要经历了三个阶段，并且随着研究力度的加大仍在不断优化与发展，本文立足于单片机应用程序的优劣效果，概括分析了应用程序及其具体设计，并总结了应用程序的具体优化措施。
关键词：单片机；应用编程；技巧
引言
单片机又称单片微控制器，普遍具备体积小、价格低廉以及重量轻等特点，给社会生产与生活带来了极大的便利性，其不只是完成逻辑功能，更侧重于实现计算机系统向芯片的集成。单片机的应用系统主要由软件以及硬件组成，单片机即是借助软件系统中的由特定指令组成的应用程序发挥作用，并为后续工作提供指导。对于单片机应用系统的编写过程而言，涉及到的程序语言有汇编语言与高级语言，其中，汇编语言具备语言直观、易于理解与记忆等优势，因此在汇编语言程序中应用广泛。此外，一个优良的汇编程序需要满足执行时间短以及存储空间小等要求。
1程序优劣分析
以下为两个基础的编制数据传送功能的程序段，以下进行详细对比。
（1）方法一的程序为：
mova，3eh
mov3eh，3dh
mov3dh，3ch
mov3ch，3bh
mov3bh，00h
（2）方法二的程序为：
cl ra
xch a，3bh
xch a，3ch
xch a，3dh
xch a，3eh
上述两种编程方法都可以完成同一数据传送功能，但是方法一的空间与执行时间分别为14B的指令代码与9个机器周期，而方法二的空间与执行时间则分别为9B的指令代码与5个机器周期，从中不难看出，方法二实现了总体效率的显著提升，体现了算法不同引起的编制程序的差异。
2单片机的应用程序分析和设计
2.1流程图的设计
编写程序由算法决定，同时会在程序运行的时间与效率等方面存在差异，为了有效应对上述问题，需要保障流程图设计的水平与质量，首先需要选择运行快、内存占比小的算法，在确定好算法之后，需要将其绘制成流程图，这在整个应用程序设计的环节中占据了重要的位置。以空调温度控制为例，在制冷过程中，如果排出温度比吸入温度低六度则为正常运作状态，否则表明其中出现了故障，并影响了空调机的正常工作。在此情况下，我们可以设定XRZ为吸入空气的温度值的地址，并将该温度值存储于上述地址；将PCZ设定为排出空气的温度值的地址，并将该温度值存储于上述地址；设定KZ为空调状态地址，并空调机工作状态存储于KZ单元。当空调处于正常工作状态时，KZ为0，否则等于FFH。如图1所示，为空调工作温度的控制流程图。
图1 空调工作温度控制流程
2.2复杂程序的设计
对于复杂程序的具体设计过程而言，循环程序与子程序是其中的重要组成部分，可以有效缩减程序的实际长度与内存占比，有利于简化应用程序的逻辑结构，从而更利于对应用程序进行调试，此时，基于此程序设计的机器周期数量不会减少，但是程序的编制效率得到了大幅度提升。在重复执行机器的同一组操作时需要使用循环程序，在重复使用某一程序时则需要使用子程序，主要包括了数制的转换以及函数的计算等，在上述情形中，如果不借助循环程序与子程序则需要对同一个指令进行重复书写，从而大大增加了工作量，同时，还导致了内存占比的增加，在存储空间等方面造成不必要的浪费。
3应用程序的有效优化措施
对于同一个汇编程序而言，存在多种实现方法，各应用程序耗费的空间与时间也各不相同，在编写过程中，应该综合应用程序的实际要求进行编写，对于一般控制系统而言，需要将空间放在首要位置，确保应用程序得以顺利安装；对于实时控制系统而言，则需要以时间为重，确保程序执行时间得到有效缩减。综上，为了满足各应用系统对时间与空间等方面的要求，需要在编写过程中加以优化，最大程度地满足系统需求。
3.1时间的优化
实现应用编程时间的优化主要有以下三种途径：一是尽量编写周期短的指令，这也是一种基础的优化方法，以乘除运算的编写为例，借助移位的方法可以完成；二是利用寄存器寻址，其指令本身的周期较短，在执行过程中可以显著减少执行时间；三是借助空间替换时间的方式缩短时间，该方式适用于存储空间较大的应用系统，即利用闲置的存储空间编写执行时间较短的应用程序，从而可以提升存储空间的利用率，例如，将一个循环程序进行划分使其独立执行，将部分含参数的子程序进行设计，使其可以直接投入使用，有利于参数赋值时间的有效缩减。
3.2空间的优化
对应用程序的空间进行优化时，除了使用循环程序与子程序之外，还可以通过复用存储空间实现空间的优化，一般而言，一个存储空间只具备一种用途，但是受资源的限制，复用存储空间在一定程度上可以显著提高资源利用率。此外，在应用系统对时间要求较低的情况下，可以通过时间换空间的方式，将程序大小进行压缩，以及将某些功能相近的程序进行合并。
3.3建立子程序库
现阶段，单片机的应用程序普遍采用结构化程序设计法，在程序编写过程中，从建立的子程序库可以直接取用所需子程序或者稍加调整，这在很大程度上提升了编程效率。子程序库的建立一般具备以下特点：一是相容性，即各子程序的入口与出口的条件相容；二是功能多样性，从而避免用户重复性操作等情况；三是高质量，即对算法进行优化，提升运行速度，及时对错误信息做出准确反馈；四是透明化，指的是在运行结束后，子程序不能损坏用户现场。
3.4解决单片机的抗干扰性问题
现阶段，防干扰的方式主要有去除干扰源以及截断干扰途径等，但是上述方法在实现过程中具备一定的难度，因此最有效的途径为提升单片机的抗干扰能力。对于单片机的干扰性方面，复位是最常见的问题，在解决程序跑飞问题时，可以借助软件陷阱等实现程序的复位，因此，在进行单片机软件的抗干扰处理的过程中，处理好复位状态至关重要。一般而言，为了对复位状态进行准确合理的判断，单片机中都含有标志寄存器，同时，在实际使用中，也可以根据实际需求在RMA中增添标志，在后续程序复位时，借助上述标志可以全面掌握复位的具体原因，此外，还可以根据标志转至对应的程序，保障了程序运行的连续性。
3.5测试单片机系统的可靠性
在单片机系统设计完毕以后，不同的单片机系统产品在测试项目与方法等方面存在一定的差异，但是部分测试属于基础与必要项目，列举如下：软件功能完善性、ESD与EFT测试、上电与掉电测试以及老化测试等。此外，还可以对实际使用过程中可能出现的损坏进行模拟，例如，用衣织物等对单片机的接触端口进行摩擦，以对其抗静电能力进行测试；将单片机靠近大功率电器，以测试其抗电磁干扰能力。
4结语
综上所述，对于单片机应用编程而言，程序的逻辑性与可行性是进行优劣判断的重要依据，因此在应用程序的设计过程中，需要综合程序的内存占比、执行效率以及执行时间等多方面的因素，为了进一步提升编程效率，需要借助一定的技巧，主要包括合理设计流程图、建立健全子程序库以及优化应用程序的时间与空间等方法，从而可以在提升整体执行效能方面取得良好的效果。
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论文作者:谢平云
论文发表刊物:《河南电力》2019年3期
论文发表时间:2019/10/11
标签：单片机论文; 程序论文; 应用程序论文; 子程序论文; 时间论文; 方法论文; 过程中论文; 《河南电力》2019年3期论文;