在進行單片機應用系統開發時，一般先進行硬件開發，再進行軟件開發。單片機的硬件開發一般可按下面幾個步驟進行。
明確單片機應用系統要實現的功能
在進行單片機開發時，一定要明確開發出來的單片機應用系統需要實現什么樣的功能，之后的硬件、軟件設計都要圍繞著單片機要實現的功能進行。
例如，要開發一個控制發光二極管亮滅的單片機應用系統，具體功能要求如下。
① 采用4個開關控制4只發光二極管。
② 按下某個開關，相應的發光二極管會發光;松開開關，發光二極管會熄滅。
③ 同時按下4個開關，4只發光二極管都亮。
選擇單片機型號
明確單片機應用系統要實現的功能后，再選擇單片機的種類和型號。單片機的種類很多，如PIC系列單片機、MCS-51系列單片機等，這些單片機又有很多型號，不同型號的單片機結構和功能有所不同，編程時軟件指令也有所不同。
在選擇單片機型號時，一般應注意以下兩點。
① 在功能夠用的情況下，考慮性能價格比。有些型號的單片機功能強大，但相應的價格也較高，而選擇單片機型號時功能足夠即可，不要盲目選用功能強大的單片機。
② 選擇自己熟悉的單片機。不同系列的單片機內部硬件結構和軟件指令或多或少有些不同，而選擇自己熟悉的單片機可以提高開發效率，縮短開發時間。
這里選擇Atmel公司的AT89S51型號的單片機，選擇的理由除了AT89S51單片機與8051單片機完全兼容(引腳數及功能相同，軟件指令也相同，內部結構基本相同)外，AT89S51單片機在市場上也比較容易獲得(8051已不生產)，另外AT89S51單片機內部的程序存儲器采用可反復擦寫的EEPROM，這樣有利于反復修改程序，而8051單片機內部的程序存儲器只能寫一次。
設計單片機外圍電路
單片機的外圍電路主要有基本工作條件電路、輸入電路和輸出電路。根據單片機要實現的功能設計出來的單片機外圍電路如圖3-2所示。
圖3-2 單片機外圍電路
(1)基本工作條件電路
單片機的VCC電源引腳接 5V電源，C3、R5構成復位電路，晶振X和電容C1、C2與內部電路構成時鐘電路，這些電路分別為單片機提供電源、復位信號和時鐘信號，單片機即開始工作。
(2)輸入電路
按鍵S1～S4構成輸入電路。當按下某按鍵時，單片機相應的輸入引腳為低電平;當按鍵彈起時，相應的輸入引腳為高電平。
(3)輸出電路
發光二極管VD1～VD4和電阻R1～R4構成單片機的輸出電路，其中R1～R4為限流電阻，用于防止流過發光二極管的電流過大而損壞發光二極管。當單片機的某個輸出引腳為低電平或高電平時，該引腳外接的發光二極管就會亮或滅。
單片機外圍電路設計好后，可以將這些電路做在一塊電路板上，為了方便之后的單片機軟件開發，可在安裝單片機的位置處安裝一個40引腳的插座，這樣在仿真、編程時可使單片機容易插入和取出。這樣制作出來的電路板常稱作實驗板。
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