單片機應(yīng)用概述與開發(fā)步驟

1、1會計學(xué)單片機應(yīng)用概述與開發(fā)步驟單片機應(yīng)用概述與開發(fā)步驟2答：因為單片機應(yīng)用廣泛。答：因為單片機應(yīng)用廣泛。3456782. 單片機的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況單片機的發(fā)展過程及產(chǎn)品近況 3. 單片機的特點單片機的特點4. 單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)簡介小結(jié)小結(jié)91011要是計算機能放進我的口袋里多好??！計算機能比現(xiàn)在的運算速度快10000倍嗎？121314151617184.1單片機應(yīng)用系統(tǒng)的研制步驟和方法4.2單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的軟硬件環(huán)境4.4Keil C51高級語言集成開發(fā)環(huán)境4.5基于Proteus的單片機系統(tǒng)仿真4.3Proteus開發(fā)環(huán)境194.1單片機應(yīng)用系統(tǒng)的研制步驟和方

2、法單片機應(yīng)用系統(tǒng)單片機應(yīng)用系統(tǒng)的研制流程如圖的研制流程如圖所示所示:20確立功能特性指標(biāo)確立功能特性指標(biāo)單片機的選型單片機的選型軟件的編寫和支持工具軟件的編寫和支持工具(1) 總體設(shè)計 需考慮其功能需考慮其功能是否全部滿足是否全部滿足規(guī) 定 的 要 求規(guī) 定 的 要 求 最好使用現(xiàn)有的開發(fā)工具最好使用現(xiàn)有的開發(fā)工具或增加少量的輔助器材或增加少量的輔助器材就 可 達(dá) 到 目 的 。就 可 達(dá) 到 目 的 。21（2 ） 硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng) 根據(jù)總體設(shè)計中確立的功能特性要求，確定單片機的型號、所需外圍擴展芯片、存儲器、I/O電路、驅(qū)動電路，可能還有A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路以及其它模擬電路，設(shè)計出應(yīng)用系

3、統(tǒng)的電路原理圖設(shè)計出應(yīng)用系統(tǒng)的電路原理圖。222324（3） 軟件系統(tǒng)軟件系統(tǒng) 系統(tǒng)資源分配系統(tǒng)資源分配 程序結(jié)構(gòu)程序結(jié)構(gòu) 數(shù)學(xué)模型數(shù)學(xué)模型 程序流程程序流程 編制程序編制程序2526聯(lián)調(diào)聯(lián)調(diào)27PCB282930編程器驅(qū)動軟件單片機或單獨存儲器并行編程器31目標(biāo)系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)線開發(fā)軟件32 4.2單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的軟硬件環(huán)境單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)的軟硬件環(huán)境一個典型的單片機系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境組成如圖所示。一個典型的單片機系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境組成如圖所示。 單片機系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境組成33硬件仿真器目標(biāo)系統(tǒng)開發(fā)軟件34目標(biāo)系統(tǒng)通信數(shù)據(jù)線開發(fā)軟件35編程器驅(qū)動軟件單片機或單獨存儲器并行編程器36ISP軟件下載線目標(biāo)系統(tǒng)

4、37(1) 單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具選擇原則單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工具選擇原則全地址空間的仿真。全地址空間的仿真。不占用任何用戶目標(biāo)系統(tǒng)的資源。不占用任何用戶目標(biāo)系統(tǒng)的資源。必須實現(xiàn)硬斷點，并且具有靈活的斷點管理功能。必須實現(xiàn)硬斷點，并且具有靈活的斷點管理功能。硬件實現(xiàn)單步執(zhí)行功能。硬件實現(xiàn)單步執(zhí)行功能。可跟蹤用戶程序執(zhí)行。可跟蹤用戶程序執(zhí)行?？捎^察用戶程序執(zhí)行過程中的變量和表達(dá)式。可觀察用戶程序執(zhí)行過程中的變量和表達(dá)式。可中止用戶程序的運行或用戶程序復(fù)位?？芍兄褂脩舫绦虻倪\行或用戶程序復(fù)位。系統(tǒng)硬件電路的診斷與檢查。系統(tǒng)硬件電路的診斷與檢查。支持匯編和高級語言源程序級調(diào)試。支持匯編和高級語言源程序

5、級調(diào)試。38(2) 使用JTAG界面單片機仿真開發(fā)環(huán)境39在線編程目前有兩種實現(xiàn)方法：在系統(tǒng)編程（ISP）在應(yīng)用編程（IAP）。(3) 單片機的在線編程單片機的在線編程404.3 基于Proteus的單片機系統(tǒng)仿真 英國英國Labcenter Electronics公司推出的公司推出的Proteus套件，可以對基于微控制器的設(shè)計連同所有的周圍電子套件，可以對基于微控制器的設(shè)計連同所有的周圍電子器件一起仿真。器件一起仿真。用戶甚至可以實時采用諸如用戶甚至可以實時采用諸如LED/LCD、鍵盤、鍵盤、RS232 終端等動態(tài)外設(shè)模型來對設(shè)計進行交終端等動態(tài)外設(shè)模型來對設(shè)計進行交互仿真。目前在單片機的教

6、學(xué)過程中，已越來越受到重互仿真。目前在單片機的教學(xué)過程中，已越來越受到重視，并被提倡應(yīng)用于單片機數(shù)字實驗室的構(gòu)建之中。視，并被提倡應(yīng)用于單片機數(shù)字實驗室的構(gòu)建之中。Proteus支持的微處理芯片（支持的微處理芯片（Microprocessors Ics）包括包括8051系列、系列、AVR系列、系列、PIC系列、系列、HC11系列、系列、ARM7/LPC2000系列以及系列以及Z80等。等。 41 示例程序中定義一個加法計數(shù)器字節(jié)型變量示例程序中定義一個加法計數(shù)器字節(jié)型變量ucTimer，每次加，每次加1后送到后送到P2口顯示，并使用打印口顯示，并使用打印printf函數(shù)輸出相應(yīng)指示信息，整個程

7、序只包含一個函數(shù)輸出相應(yīng)指示信息，整個程序只包含一個源文件源文件McuTimer.c，這個小型的應(yīng)用程序幫助讀者，這個小型的應(yīng)用程序幫助讀者確定確定Keil Vision3可以編譯、鏈接和調(diào)試一個應(yīng)用程可以編譯、鏈接和調(diào)試一個應(yīng)用程序。序。 下面通過創(chuàng)建項目實例介紹一個簡單的軟件開發(fā)流程下面通過創(chuàng)建項目實例介紹一個簡單的軟件開發(fā)流程42(1) Proteus 7 Professional界面介紹安裝完 Proteus后，運行ISIS 7 Professional，會出現(xiàn)如圖的窗口界面。43窗口內(nèi)各部分的功能用中文作了標(biāo)注。ISIS大部分操作與windows的操作類似。1. 原理圖編輯窗口（原理

8、圖編輯窗口（The Editing Window）顧名思義，它是用來繪制原理圖的。藍(lán)色方框內(nèi)為可編輯區(qū)，元件要放到它里面。與其它Windows應(yīng)用軟件不同，這個窗口是沒有滾動條的，可以用左上角的用左上角的預(yù)覽窗口來改變原理圖的可視范圍，用鼠標(biāo)滾輪縮放預(yù)覽窗口來改變原理圖的可視范圍，用鼠標(biāo)滾輪縮放視圖視圖。442. 預(yù)覽窗口（預(yù)覽窗口（The Overview Window)它可以顯示兩個內(nèi)容。一個是：在元件列表中選擇一個元件時，它會顯示該元件的預(yù)覽圖；另一個是：當(dāng)鼠標(biāo)焦點落在原理圖編輯窗口時（即放置元件到原理圖編輯窗口后或在原理圖編輯窗口中點擊鼠標(biāo)后），它會顯示整張原理圖的縮略圖，并會顯示一個

9、綠色的方框，綠色方框里面的內(nèi)容就是當(dāng)前原理圖窗口中顯示的內(nèi)容，因此你可用鼠標(biāo)在它上面點擊來改變綠色方框的位置，從而改變原理圖的可視范圍。453. 模型選擇元件欄（模型選擇元件欄（Mode Selector Toolbar)4. 元件列表區(qū)（元件列表區(qū)（The Object Selector)5. 方向工具欄（方向工具欄（Orientation Toolbar) 6. 仿真工具欄仿真工具欄3、4、5、6操作命令類似于操作命令類似于windows操作，詳細(xì)見操作，詳細(xì)見主教材主教材(64-65頁頁)。46(2) 繪制電路原理圖繪制電路原理圖1. 將所需元器件加入到對象選擇器窗口將所需元器件加入到對

10、象選擇器窗口47(2). 放置元器件至圖形編輯窗口放置元器件至圖形編輯窗口48(3). 放置總線至圖形編輯窗口放置總線至圖形編輯窗口49(4). 添加電源和接地引腳添加電源和接地引腳50(5). 元器件之間的連線元器件之間的連線Wiring Up Components on the Schematic51(6). 給導(dǎo)線或總線加標(biāo)簽給導(dǎo)線或總線加標(biāo)簽52(7). 添加電壓探針添加電壓探針53(8). 添加文字標(biāo)注添加文字標(biāo)注54(9). 添加虛擬儀器添加虛擬儀器55(10). 選擇選擇AT89C52屬性并加載程序文件屬性并加載程序文件56從“文件”下拉菜單選擇“保存”項，出現(xiàn)如圖對話框，提示輸

11、入文件名，圖中設(shè)文件名為80C51VSM.DSN，點“保存”按鈕。 57單擊仿真運行開始按鈕，進入調(diào)試運行窗口 58虛擬終端窗口 594.4 Keil C51高級語言集成開發(fā)環(huán)境Vision3 IDEKeil C51軟件是目前軟件是目前最流行開發(fā)最流行開發(fā)80C51系列單片機的系列單片機的軟件工具。軟件工具。Keil C51提供了包括提供了包括C編譯器、宏匯編、編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)連接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（Vision3 IDE）將這些部份組合在一起。）將這

12、些部份組合在一起。60 集成開發(fā)環(huán)境 C51 編譯器和A51匯編器 LIB51庫管理器 BL51鏈接器/定位器 Vision3 軟件調(diào)試器 Vision3 IDE硬件調(diào)試器 RTX51 實時操作系統(tǒng)(1)Vision3 IDE主要特性如下：61(2) Vision3 IDE集成開發(fā)環(huán)境Vision3 IDE界面62(3) Vision3 IDE的使用的使用Vision3 IDE包括一個項目管理器，它可以使 8x51 應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計變得簡單。要創(chuàng)建一個應(yīng)用，需要按下列步驟進行操作：啟動啟動Vision3 IDE，新建一個項目文件并從器件庫中選擇一個CPU器件。新建新建一個源文件并把它加入到項目中

13、。增加并設(shè)置增加并設(shè)置選擇的器件的啟動代碼。針對針對目標(biāo)硬件設(shè)置工具選項。 編譯編譯項目并生成可以編程ROM的HEX文件。 63 示例程序中定義一個加法計數(shù)器字節(jié)型變量示例程序中定義一個加法計數(shù)器字節(jié)型變量ucTimer，每次加，每次加1后送到后送到P2口顯示，并使用打印口顯示，并使用打印printf函數(shù)輸出相應(yīng)指示信息，整個程序只包含一個函數(shù)輸出相應(yīng)指示信息，整個程序只包含一個源文件源文件McuTimer.c，這個小型的應(yīng)用程序幫助讀者，這個小型的應(yīng)用程序幫助讀者確定確定Keil Vision3可以編譯、鏈接和調(diào)試一個應(yīng)用程可以編譯、鏈接和調(diào)試一個應(yīng)用程序。序。 下面通過創(chuàng)建項目實例介紹一個

14、簡單的軟件開發(fā)流程下面通過創(chuàng)建項目實例介紹一個簡單的軟件開發(fā)流程64設(shè)項目名MyProject，采用標(biāo)準(zhǔn)的AT89C52芯片，程序使用的硬件資源是硬件資源是AT89C52片內(nèi)片內(nèi)的并行I/O口P2和串行口，不需要一個實際的單片機系統(tǒng)，因為Vision3 IDE可以模擬程序所需要的硬件并行I/O口和串行口。65（1）選擇【Project】/【New Project】選項，如圖（a） 所示。（2）在彈出的“Create New Project”對話框中選擇要保存項目文件的路徑，比如保存到McuPort目錄里，在“文件名”文本框中輸入項目名為MyProject，如圖（b）所示，然后單擊“保存”按鈕。

15、圖3.6（a） Project 菜單 （b） Create New Project 對話框 66這時會彈出一個對話框，要求選擇單片機的型號。以常用的 AT89C52為例來說明，先選擇ATMEL公司，再選擇AT89C52 之后， 67然后單擊“確定”按鈕,彈出將8051初始化代碼拷貝到項目中的詢問窗口，如圖3.8所示。單擊“Y”按鈕。 68新建項目后Vision3 界面圖 69新建一個源程序文件。建立一個匯編或 C 文件，如果已經(jīng)有源程序文件，可以忽略這一步。選擇【File】/【New】選項，在彈出的程序文本框中輸入一個簡單的程序，如圖3.12所示，具體內(nèi)容見主教材第60頁。 70（6）選擇【F

16、ile】/【Save As】選項，或者單擊工具欄按鈕，保存文件。71（7）然后要將McuTimer.c文件加入到項目中，鼠標(biāo)右鍵點左邊項目窗口中“Source Group 1”在彈出的菜單中選擇“Add Files to GroupSource Group 1”，選擇剛才的建立的文件 McuTimer.c。72（8）這時在Source Group 1里就有 McuTimer.c 文件和事先建立項目時已經(jīng)加入的文件STARTUP.A51 73（9）至（10）是編譯環(huán)境設(shè)置，具體內(nèi)容詳見主教材55-59頁。74（11）編譯連接程序，選擇【Project】/【Rebuild all target f

17、iles】選項，如圖所示。 75如果沒有錯誤，則編譯連接成功，開發(fā)環(huán)境右下角信息框會顯示編譯連接成功的信息，如圖所示。 76（12）編譯完畢之后，選擇【Debug】/【Start/Stop Debug Session】選項，即就進入Debug調(diào)試環(huán)境，如圖所示。 77（13）裝載代碼之后，開發(fā)環(huán)境Output Window(在左下角)顯示如圖所示的裝載成功信息。 78（14）示例程序中定義一個加法計數(shù)器字節(jié)型變量ucTimer，每次加1后送到P2口顯示，并使用打印printf函數(shù)輸出相應(yīng)指示信息，整個程序只包含一個源文件McuTimer.c。 選擇【View】/【Serial Window #

18、1】選項，如圖所示。源文件McuTimer.c見主教材60頁。79選擇【Peripherals】/【I/O-Ports】/【Port 2】選項，如圖所示。 80按“F5”鍵啟動程序，在串口窗口Serial #1可看到printf的輸出信息和P2端口數(shù)據(jù)的變化情況，如圖所示。串口窗口默認(rèn)字符顯示模式“Ascii Mode”，在窗口中點鼠標(biāo)右鍵，在彈出的窗口單擊右鍵可修改顯示模式為“Hex Mode”。81(3) Proteus VSM與與Vision3的聯(lián)調(diào)的聯(lián)調(diào)Proteus VSM支持第三方集成開發(fā)環(huán)境IDE，目前支持的第三方80C51IDE有：IAR Embedded Workbench、

19、Keil Vision3 IDE。本文以Keil Vision3 IDE為例介紹Proteus VSM與Vision3 IDE的聯(lián)調(diào)。 82對于proteus 6.9或更高的版本,在安裝盤里有vdmagdi插件或到LABCENTER公司下載該插件，安裝該插件后即可實現(xiàn)與Keil Vision3 IDE的聯(lián)調(diào)。下面的敘述是假定我們已經(jīng)分別安裝了如下軟件：（1）Proteus 7 Professional（2）Keil Vision3 IDE（3）vdmagdi.exe83(1). Proteus VSM的設(shè)置選中“use romote debuger monitor”， 84(2). Visio

20、n3 IDE設(shè)置設(shè)置設(shè)置option for target /Debug選項85設(shè)置option for ta rget /Output選項864.5 Proteus VSM與與Vision3的聯(lián)調(diào)的聯(lián)調(diào)在Vision3環(huán)境下，首先按“F7”產(chǎn)生該項目的HEX文件，然后進入Vision3 調(diào)試模式，為了在Proteus VSM環(huán)境下能觀察到程序連續(xù)運行情況，取消目前項目中所有斷點。按“F5”按鈕進入全速運行?？梢钥吹酵耆恢碌倪\行畫面。此時Proteus VSM的運行完全依賴于外部調(diào)試器Vision3。 87我們利用圖接在U1AT89C52單片機P1.0和P1.3的元件單刀雙擲開關(guān)“SW-SPDT”和P1.6的元件按鈕“BUTTON”說明如何仿真AT89C52片外的外圍部件。 88要求在圖中，當(dāng)單刀雙擲開關(guān)“SW-SPDT”接到P1.0，單片機P2口輸出作加法計數(shù)，當(dāng)單刀雙擲開關(guān)“SW-SPDT”接到P1.3，單片機P2口輸出作減法計數(shù)。當(dāng)按鈕“BUTTON”按下時超過1秒，單片機P2口的計數(shù)輸出清“0”。為此我們修改項目MyProject中的文件McuTimer.c，修改后的源程序見主教材。89在Vision3 IDE環(huán)境下重新編譯該項目。按“F5”按鈕