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黛恋井
5 years ago
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1 51 单片机应用开发实战手册作者 : 华清远见第 2 章 51 单片机软硬件开发环境本章目标进行单片机系统的设计, 首先要选择合适的软硬件开发环境本章将对如何建立 51 单片机的软硬件开发环境进行介绍, 另外还将详细介绍如何基于 Keil C51+ Proteus 实现单片机软件仿真的过程

2 硬件开发环境的建立建立合适的硬件开发环境是确保单片机系统硬件设计工作顺利高效完成的重要因素硬件开发环境主要是指进行硬件开发时所必需的工具软件仪器等进行 8051 单片机系统的硬件开发可选的工具有很多, 这里主要介绍基于本书例程开发所涉及的几个方面 Protel 99SE 单片机系统的硬件设计工作主要是完成系统原理图和 PCB 的设计用于原理图和 PCB 设计的 EDA 工具有很多种, 如 Cadence Mentor Power PCB Protel 等读者可根据自己的实际情况选取这里简单介绍目前国内常用的 Protel 99SE Protel 设计系统是一套建立在 IBM 兼容机 PC 环境下的 EDA 电路集成设计系统 Protel 设计系统是世界上第一套将 EDA 环境引入 Windows 环境的 EDA 开发工具, 是具有强大功能的电子设计 CAD 软件, 一向以其高度的集成性和扩展性著称于世 Protel 公司 2001 年正式推出了具有 PDM 功能的强大的 EDA 综合设计环境 Protel 99SE, 它具有原理图设计 PCB 电路板设计层次原理图设计报表制作电路仿真及逻辑器件设计等功能, 是电子工程师进行电子设计最有用的软件之一 Protel 99 SE 共分 5 个模块, 分别是原理图设计 PCB 设计 ( 包含信号完整性分析 ) 自动布线器原理图混合信号仿真 PLD 设计 Protel 99 SE 学习使用比较简单, 且参考书众多, 限于篇幅, 这里不再详细说明, 读者可参考相关书籍学习它的使用本书综合例程的电原理图均是用此软件设计的开发工具的选择关于 51 单片机的开发工具市场上已经数不胜数, 高中低端应有尽有结合讲解本书例程需要, 也为一般读者所能接受, 充分发挥 AT89S52 在系统可编程的功能, 建议选用带 ISP 下载功能的开发板硬件开发所需仪器单片机系统设计是一个软硬件兼施的过程, 为了能更好地学习本书例程, 建议有条件的读者最好能准备如下仪器这对充分理解单片机系统的硬件结构具有很大的帮助进行硬件开发, 所需的仪器主要有直流稳压电源逻辑笔逻辑脉冲信号发生器与模拟信号发生器万用表双通道示波器逻辑分析仪工具有烙铁尖嘴钳镊子等这些工具在硬件设计及调试中会发挥相当大的作用, 关于硬件系统的设计调试我们会在第 3 章中详细介绍软件开发环境的建立建立合适的软件开发环境是确保单片机系统软件设计工作顺利高效完成的重要因素本书所有案例的软件均是使用 Keil C51 软件开发系统来进行开发的下面简要介绍 Keil C51 软件开发系统, 更多详细信息可参考相关书籍系统概述 Keil C51 是美国 Keil Software 公司出品的 51 系列兼容单片机 C 语言软件开发系统与汇编相比,C 语言在功能性结构性可读性可维护性上有明显的优势, 因而易学易用本书的所有案例也将以 C 语言来讲解如果读者用过汇编语言后再使用 C 语言来开发, 体会会更加深刻 2

Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具, 全 Windows 界面另外重要的一点是, 只要看一下编译后生成的汇编代码, 就能体会到 Keil C51 生成的目标代码效率非常之高, 多数语句生成的汇编代码很紧凑, 容易理解

1 所示, 其中 uvision 与 Ishell 分别是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成开发环境 (IDE), 可以完成编辑编译连接调试仿真等整个开发流程开发人员可用 IDE 本身或其他编辑器编辑 C 或汇编源文件然后分别由 C51 及 A51

ABS) ABS 文件由 OH51 转换成标准的 Hex 文件, 以供调试器 dscope51 或 tscope51 使用进行源代码级调试, 也可由仿真器使用直接对目标板进行调试, 也可以直接写入程序存储器 ( 如 EPROM) 中图 2.

3 Keil C51 软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具, 全 Windows 界面另外重要的一点是, 只要看一下编译后生成的汇编代码, 就能体会到 Keil C51 生成的目标代码效率非常之高, 多数语句生成的汇编代码很紧凑, 容易理解在开发大型软件时更能体现高级语言的优势 Keil C51 单片机软件开发系统的整体结构 C51 工具包的整体结构, 如图 2.1 所示, 其中 uvision 与 Ishell 分别是 C51 for Windows 和 for Dos 的集成开发环境 (IDE), 可以完成编辑编译连接调试仿真等整个开发流程开发人员可用 IDE 本身或其他编辑器编辑 C 或汇编源文件然后分别由 C51 及 A51 编译器编译生成目标文件 (.OBJ) 目标文件可由 LIB51 创建生成库文件, 也可以与库文件一起经 BL51 连接定位生成绝对目标文件 (.ABS) ABS 文件由 OH51 转换成标准的 Hex 文件, 以供调试器 dscope51 或 tscope51 使用进行源代码级调试, 也可由仿真器使用直接对目标板进行调试, 也可以直接写入程序存储器 ( 如 EPROM) 中图 2.1 C51 工具包结构图 Keil C51 的使用以下使用过程随书光盘中有视频教程安装完成后启动 Keil C51, 界面如图 2.2 所示图 2.2 Keil C51 的启动界面接着按下面的步骤建立第一个项目 : (1) 选择 Project New Project 命令, 如图 2.3 所示弹出一个标准的 Windows 文件对话窗口, 如图 2.4 所示在文件名文本框中输入您的第一个 C 程序项目名称, 这里我们用 Test 只要符合 Windows 文件规则的文件名都行保存后的文件扩展名为 uv2, 这是 KEILuVision3 项目文件扩展名, 以后可以直接单击此文件以打开先前做的项目图 2.3 新建一个工程 3

图 2.4 Windows 文件对话窗口图 2.5 选择单片机型号 (2) 选择所要的单片机这里选择常用的 Atmel 公司的 AT89S52, 界面如图 2.

6 中 1 的新建文件的快捷按钮, 在 3 中出现一个新的文字编辑窗口, 这个操作也可以通过选择菜单 File New 命令或 Ctrl+N 组合键来实现下面是经典的一段程序, 会编程的读者大概都见过 : #include <AT89X51.H> #include <stdio.

$0592MHz 1200 波特率 TL1 = 0xE8; TI = 1; TR1 = 1; // 启动定时器 while(1) { printf ("Hello World!\n"); // 显示 Hello World } } 图 2.6 新建一项目文件 (4) 单击图 2.$

4 图 2.4 Windows 文件对话窗口图 2.5 选择单片机型号 (2) 选择所要的单片机这里选择常用的 Atmel 公司的 AT89S52, 界面如图 2.5 所示完成上面步骤后, 就可以进行程序的编写了 (3) 要在项目中创建新的程序文件或加入旧程序文件如果没有现成的程序, 那么就要新建一个程序文件在 Keil 中有一些程序的 Demo, 可以参考在这里我们还是以一个 C 程序为例介绍如何新建一个 C 程序并加到第一个项目中单击图 2.6 中 1 的新建文件的快捷按钮, 在 3 中出现一个新的文字编辑窗口, 这个操作也可以通过选择菜单 File New 命令或 Ctrl+N 组合键来实现下面是经典的一段程序, 会编程的读者大概都见过 : #include <AT89X51.H> #include <stdio.h> void main(void) { SCON = 0x50; // 串口方式 1, 允许接收 TMOD = 0x20; // 定时器 1 定时方式 2 TCON = 0x40; // 设定时器 1 开始计数 TH1 = 0xE8; // MHz 1200 波特率 TL1 = 0xE8; TI = 1; TR1 = 1; // 启动定时器 while(1) { printf ("Hello World!\n"); // 显示 Hello World } } 图 2.6 新建一项目文件 (4) 单击图 2.6 中的 2 保存新建的程序, 也可以选择 File Save 命令或按 Ctrl+S 组合键进行保存因为是新文件所以保存时会弹出类似图 2.4 的文件操作窗口, 我们把第一个程序命名为 test1.c, 保存在项目所在的目录中, 这时会发现程序单词有了不同的颜色, 说明 Keil 的 C 语法检查生效了如图 2.7 所示, 在屏幕左边的 Source Group1 文件夹图标上单击鼠标右键弹出快捷菜单, 在这里可以做在项目中增加减少文件等操作我们选择 Add File to Group SourceGroup 1 命令, 弹出文件窗口, 选择刚刚保存的文件, 单击 ADD 按钮, 关闭文件窗口, 程序文件已加到项目中了这时在 Source Group1 文件夹图标左边出现了一个 + 号说明, 文件组中有了文件, 单击它可以展开查看 4

如果先前编译过一次之后文件没有进行编辑改动, 这时再单击是不会再次重新编译的 ;3 用于重新编译,

个中的任意一个, 停止按钮才会生效在 4 中可以看到编译的错误信息和使用的系统资源情况等图 2.

这个项目我们只是用做学习新建程序项目和编译运行仿真的基本方法, 所以使用软件默认的编译设置,

5 图 2.7 添加项目文件在图 2.8 中,1 2 3 都是编译按钮, 不同的是 :1 用于编译单个文件 ;2 用于编译当前项目, 如果先前编译过一次之后文件没有进行编辑改动, 这时再单击是不会再次重新编译的 ;3 用于重新编译, 每点击一次均会再次编译链接一次, 不管程序是否有改动在 3 右边的是停止编译按钮, 只有点击了前 3 个中的任意一个, 停止按钮才会生效在 4 中可以看到编译的错误信息和使用的系统资源情况等图 2.8 编译界面 (5)C 程序文件加入项目中后, 下面就是编译运行了这个项目我们只是用做学习新建程序项目和编译运行仿真的基本方法, 所以使用软件默认的编译设置, 它不会生成用于芯片烧写的 Hex 文件, 若想生成 Hex 文件, 用鼠标右键单击 Target 1, 选择 Option for Target 1 命令, 如图 2.9 所示, 出现界面如图 2.10 所示选中 Create HEX File 复选框, 单击确定按钮图 2.9 选中目标设置图 2.10 生成 HEX 文件设置 5

6 (6) 进入调试模式, 软件窗口样式大致如图 2.11 所示图中 1 为运行, 当程序处于停止状态时才有效 2 为停止, 程序处于运行状态时才有效 3 是复位, 模拟芯片的复位, 程序回到最开头处执行按 4 按钮我们可以打开 5 中的串行调试窗口, 这个窗口我们可以看到从 51 芯片的串行口输入 / 输出的字符, 这里的第一个项目也正是在这里看运行结果这些在菜单中也有, 这里就不再一一介绍首先按 4 按钮打开串行调试窗口, 再按运行键, 这时就可以看到串行调试窗口中不断的打印 Hello World! 这样就完成了您的第一个 C 项目最后我们要停止程序运行回到文件编辑模式中, 就要先按停止按钮再按开启 / 关闭调试模式按钮, 然后就可以进行关闭 Keil 等相关操作了以上, 初步介绍了 KeilC51 的基本使用方法, 包含项目文件到创建编译运行和软件仿真等其中有提到一些功能的快捷键的使用, 这在实际的开发应用中可以大大提高工作的效率, 建议读者多多使用图 2.11 调试界面 Keil C51+ Proteus 实现单片机的软件仿真 Proteus 是目前最好的模拟单片机外围器件的工具它可以仿真 51 系列 AVR PIC 等常用的 MCU 及其外围电路 ( 如 LCD RAM ROM 键盘马达 LED AD/DA 部分 SPI 器件部分 IIC 器件等 ) 其实 Proteus 与 Multisim 比较类似, 只不过它可以仿真 MCU 使用 Keil C51 + Proteus 可以像使用仿真器一样调试程序当然, 软件仿真精度有限, 而且不可能所有的器件都找得到相应的仿真模型, 用开发板和仿真器当然是最好的选择本方案只是在没有硬件的情况下让你能像 Pspice 仿真模拟 / 数字电路那样仿真 MCU 及外围电路另外, 即使有硬件, 在程序编写早期用软件仿真一下也是不错的本书第 4 章简单案例设计均是用此方法设计的关于 Proteus 的使用方法, 随书光盘有视频教程, 读者也可以参考相关书籍这里只介绍如何用 Keil C51 + Proteus 实现单片机的软件仿真安装好 Keil C51 和 Proteus 后, 按如下步骤操作 : (1) 把压缩文件中的 VDM51.DLL( 文件见光盘 ) 解压到 Keil 目录下的 C51\BIN (2) 修改 Keil 目录下的 TOOLS.ini 文件, 如图 2.12 所示如果 Keil 正在运行, 则需重新启动图 2.12 修改 Keil 目录下的 TOOLS.ini 文件 6

$(3) 使用 ISIS 打开安装目录下的 Labcenter Electronics\Proteus 6 Professional\SAMPLES\ C51$ $13 C51 Calculator 原理图 (4) 打开 Keil 选择 Labcenter Electronics\Proteus 6$

7 (3) 使用 ISIS 打开安装目录下的 Labcenter Electronics\Proteus 6 Professional\SAMPLES\ C51 Calculator 原理图, 如图 2.13 所示图 2.13 C51 Calculator 原理图 (4) 打开 Keil 选择 Labcenter Electronics\Proteus 6 Professional\SAMPLES\C51 Calculator 目录下的 Keil 工程如图 2.14 所示, 选择硬件仿真图 2.14 在 Keil 中选择硬件仿真器 (5) 在 Keil 下重新编译, 并按调试按钮如图 2.15 和图 2.16 所示,Keil 和 Proteus 一起运行起来了, 类似仿真器在工作 7

图 2.15 Keil 的调试界面图 2.16 Proteus 的调试界面联系方式集团官网 :www.hqyj.

8 图 2.15 Keil 的调试界面图 2.16 Proteus 的调试界面联系方式集团官网 : 嵌入式学院 : 移动互联网学院 : 企业学院 : 物联网学院 : 研发中心 :dev.hqyj.com 集团总部地址 : 北京市海淀区西三旗悦秀路北京明园大学校内华清远见教育集团北京地址 : 北京市海淀区西三旗悦秀路北京明园大学校区, 电话 : /5 上海地址 : 上海市徐汇区漕溪路 250 号银海大厦 11 层 B 区, 电话 : 深圳地址 : 深圳市龙华新区人民北路美丽 AAA 大厦 15 层, 电话 : 成都地址 : 成都市武侯区科华北路 99 号科华大厦 6 层, 电话 : 南京地址 : 南京市白下区汉中路 185 号鸿运大厦 10 层, 电话 : 武汉地址 : 武汉市工程大学卓刀泉校区科技孵化器大楼 8 层, 电话 : 西安地址 : 西安市高新区高新一路 12 号创业大厦 D3 楼 5 层, 电话 : 广州地址 : 广州市天河区中山大道 268 号天河广场 3 层, 电话 :

1 Project New Project 1 2 Windows 1 3 N C test Windows uv2 KEIL uvision2 1 2 New Project Ateml AT89C AT89C51 3 KEIL Demo C C File

51 C 51 51 C C C C C C * 2003-3-30 pnzwzw@163.com C C C C KEIL uvision2 MCS51 PLM C VC++ 51 KEIL51 KEIL51 KEIL51 KEIL 2K DEMO C KEIL KEIL51 P 1 1 1 1-1 - 1 Project New Project 1 2 Windows 1 3 N C test