第三講 單片機開發(fā)軟件快速入門

1、第三講第三講 單片機開發(fā)軟件快速入門單片機開發(fā)軟件快速入門 uProteusProteusuKeilKeil uVisionuVisionu實例實例3.1 Proteus3.1 Proteus功能概述功能概述 Proteus是Lab center Electronics公司于1989年推出，為單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)提供的功能強大的虛擬仿真工具。除具有模擬電路、數(shù)字電路的仿真功能外，最大特色是對單片機應(yīng)用系統(tǒng)連同程序運行以及所有的外圍接口器件、外部測試儀器一起仿真。針對單片機的應(yīng)用，可直接在基于原理圖的虛擬模型上進行編程，并實現(xiàn)源代碼級實時調(diào)試。由于Proteus 具有強大功能與特色，目前已在包括斯

2、坦福大學(xué)等全球數(shù)千所高校及世界各研發(fā)公司廣泛應(yīng)用。 2ProteusProteus特點：特點：（1）能對模擬電路、數(shù)字電路進行仿真。（2）強大的電路原理圖繪制功能。（3）支持各種主流單片機仿真。 除8051系列外，Proteus還可仿真68000系列、AVR系列、PIC12/16/18系列、Z80系列、HC11、MSP430等其他各主流系列單片機，以及各種外圍可編程接口芯片。此外還支持ARM7、ARM9以及TI公司的2000系列某些型號的DSP仿真。（4）元件庫中具有幾萬種元件模型。 可直接對單片機各種外圍電路進行仿真，如RAM、ROM、總線驅(qū)動器、各種可編程外圍接口芯片、LED數(shù)碼管顯示器、

3、LCD 顯示模塊、矩陣式鍵盤、實時時鐘芯片以及多種D/A和A/D 轉(zhuǎn)換器等。虛擬終端還可對RS232總線、I2C總線、SPI總線動態(tài)仿真。（5）提供了各種信號源。 豐富的虛擬仿真儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器計數(shù)器、電壓源、電流源、電壓表、電流表等。并能對電路原理圖的關(guān)鍵點進行虛擬測試。除仿真現(xiàn)實存在的儀器外，還提供與示波器作用相似的圖形顯示功能，可將線路上變化的信號以圖形的方式實時顯示出來。仿真時，可運用這些虛擬儀器儀表及圖形顯示功能來演示程序和電路的調(diào)試過程，更清晰地觀察到程序和電路設(shè)計調(diào)試中的細(xì)節(jié)，發(fā)現(xiàn)設(shè)計中的問題。（6）提供了豐富的調(diào)試功能。 在虛擬仿真中具有全速、單步、設(shè)置斷

4、點等調(diào)試功能，同時可觀察各變量、寄存器的當(dāng)前狀態(tài)。（7）支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil C51Vision3、MPLAB（PIC系列單片機的C語言開發(fā)軟件）等。 虛擬仿真不需用戶樣機，可直接在PC機上進行虛擬設(shè)計與調(diào)試。然后把調(diào)試完畢的程序代碼固化在程序存儲器中，一般能直接投入運行。 盡管Proteus具有開發(fā)效率高，不需要附加的硬件開發(fā)裝置成本，須注意，使用Proteus來對用戶系統(tǒng)仿真，是在理想的狀況下的仿真，對硬件電路的實時性還不能完全準(zhǔn)確地模擬，因此不能進行用戶樣機硬件部分的診斷與實時在線仿真。所以在單片機系統(tǒng)開發(fā)中，一般先在Proteus環(huán)境下畫出系統(tǒng)的硬件電路圖，在Ke

5、il C51Vision3環(huán)境下書寫并編譯程序，然后在Proteus下仿真調(diào)試通過。然后依照仿真的結(jié)果，完成實際的硬件設(shè)計，并把仿真通過的程序代碼燒錄到單片機中，然后安裝到用戶樣機上觀察運行結(jié)果，如有問題，再連接硬件仿真器去分析、調(diào)試。 使用Proteus進行軟、硬件結(jié)合的單片機系統(tǒng)仿真，可將許多系統(tǒng)實例的功能及運行過程形象化。通過虛擬仿真系統(tǒng)的運行，可像焊接好的單片機應(yīng)用系統(tǒng)的電路板一樣，看到系統(tǒng)的執(zhí)行效果。單片機應(yīng)用系統(tǒng)的Proteus虛擬設(shè)計與仿真步驟3.1.1 Proteus ISIS3.1.1 Proteus ISIS的虛擬仿真的虛擬仿真 ISIS（智能原理圖輸入）界面用來繪制單片機

6、系統(tǒng)的電路原理圖，在該界面下，還可進行單片機系統(tǒng)的虛擬仿真。當(dāng)電路連接完成無誤后，單擊單片機芯片載入經(jīng)調(diào)試通過生成的.hex文件，直接點擊仿真運行按鈕，即可實現(xiàn)聲、光及各種動作等逼真的效果，以檢驗電路硬件及軟件設(shè)計的對錯，非常直觀。 圖3-1是一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)仿真的例子。用DS1302與12864LCD設(shè)計的可調(diào)式中文電子日歷。程序可通過Keil Vision3 軟件平臺編輯、編譯成可執(zhí)行的“*.hex”文件后，直接用鼠標(biāo)雙擊AT89C51，把“*.hex”文件載入即可。單擊界面的仿真運行按鈕，如程序無誤，且硬件電路連接正確，則出現(xiàn)圖3-1的仿真運行結(jié)果。 其中，元器件引腳還會出現(xiàn)紅、藍兩色

7、的方點，來表示此時引腳電平高低。紅為高電平，藍表示低電平。 圖3-1的單片機系統(tǒng)仿真是在電路原理圖上進行的，而電路原理圖是在Proteus ISIS環(huán)境下繪出。78圖圖3-1 3-1 單片機系統(tǒng)仿真實例單片機系統(tǒng)仿真實例3.1.2 Proteus ISIS 3.1.2 Proteus ISIS 環(huán)境簡介環(huán)境簡介9圖圖3-2 Proteus 3-2 Proteus 的的ISISISIS的界面的界面10按要求把Proteus安裝在PC機上。安裝完后，單擊桌面上的ISIS運行界面圖標(biāo)，即可出現(xiàn)如圖3-2所示的Proteus ISIS 原理電路圖繪制界面（以漢化7.5版本為例）。整個屏幕界面分為若干個

8、區(qū)域，由原理圖編輯窗口、預(yù)覽窗口、工具箱、主菜單欄、主工具欄等組成。一、 ISIS各窗口簡介 ISIS界面主要有3個窗口：原理圖編輯窗口、預(yù)覽窗口和對象選擇窗口。1.原理圖編輯窗口 用來繪制電路原理圖、電路設(shè)計、設(shè)計各種符號模型的區(qū)域，藍色方框內(nèi)為可編輯區(qū)，元件放置、電路設(shè)置都在此框中完成。2.預(yù)覽窗口 可對選中的元器件進行預(yù)覽，也可對原理圖編輯窗口預(yù)覽。3.對象選擇窗口 用來選擇元器件、終端、儀表等對象。在該窗口中的元件列表區(qū)域用來表明當(dāng)前所處模式以及其中的對象列表。在該窗口還有兩個按鈕：“P”為器件選擇按鈕和“L”庫管理按鈕。二、主菜單欄 圖3-2最上面一行為主菜單欄，包含如下命令：文件、

9、查看、編輯、工具、設(shè)計、繪圖、源代碼、調(diào)試、庫、模板、系統(tǒng)和幫助。單擊任意菜單命令后，都將彈出其下拉的子菜單命令列表。1. 文件（File）菜單 包括工程的新建設(shè)計、打開設(shè)計、導(dǎo)入位圖、導(dǎo)入?yún)^(qū)域、導(dǎo)出區(qū)域和打印 等操作。ISIS的文件類型有：設(shè)計文件（Design Files）、部分文件（SectionFiles）、模塊文件（Module Files）和庫文件（Library Files）。 設(shè)計文件包括一個電路原理圖及其所有信息，文件擴展名為“.DSN”。該文件就是電路原理圖文件，用于虛擬仿真。 可把當(dāng)前選中的對象生成一個局部文件。部分文件的擴展名為“.SEC” 。模塊文件的擴展名為“.MO

10、D” 。 符號和元器件的庫文件擴展名為“.LIB”。 112. 查看（View）菜單 包括原理圖編輯窗口定位、網(wǎng)格的調(diào)整及圖形縮放等基本常用子菜單。3. 編輯（Edit）菜單 實現(xiàn)各種編輯功能，如：剪切、復(fù)制、粘貼、置于下層、置于上層、清理、撤銷、重做、查找并編輯元件等命令。4. 工具（Tools）菜單 菜單中的“自動連線（W）”命令，進入自動連線狀態(tài)。 菜單中的“電氣規(guī)則檢查（E）”命令，可對繪制完畢的電路原理圖可進行是否符合電氣規(guī)則的檢查。5. 設(shè)計菜單 具有編輯設(shè)計屬性、編輯頁面屬性、配置電源、新建一張原理圖、刪除原理圖、轉(zhuǎn)到上一張原理圖、轉(zhuǎn)到下一張原理圖、轉(zhuǎn)到子原理圖、轉(zhuǎn)到主原理圖等功

11、能。6. 繪圖（Graph）菜單 具有編輯圖形、增加跟蹤圖線、仿真圖形、查看日志、導(dǎo)出數(shù)據(jù)、清除數(shù)據(jù)、一致性分析以及批處理模式一致性分析功能。127. 源代碼（Source）菜單具有添加/刪除源文件、設(shè)定代碼生成工具、設(shè)置外部文本編輯器以及全部編譯功能。8. 調(diào)試（Debug）菜單主要完成單步運行、斷點設(shè)置等功能。9. 庫（Library）菜單主要選擇元器件及符號、制作元件、制作符號、封裝工具、分解、編譯到庫中、自動放置庫文件、檢驗封裝、庫管理等功能。10. 模板（Template）菜單主要完成模板的各種設(shè)置，如圖形、顏色、字體、連線等功能。11. 系統(tǒng)（System）菜單它具有系統(tǒng)信息、文本

12、瀏覽器、設(shè)置系統(tǒng)環(huán)境、設(shè)置路徑等功能。12. 幫助（Help）菜單它用來讀幫助文檔，同時每個元件均可通過屬性中的“Help”獲得幫助。13三、三、 主工具欄主工具欄 主工具欄位于主菜單下面，以圖標(biāo)形式給出，欄中共有38個快捷圖標(biāo)按鈕：14 每一個圖標(biāo)按鈕都對應(yīng)一個具體的菜單命令，主要目的是為了快捷方便地使用這些命令。下面把38個圖標(biāo)分為4組，簡要介紹快捷圖標(biāo)命令的功能。15161718四、 工具箱 圖3-2最左側(cè)為工具箱，選擇相應(yīng)的工具箱圖標(biāo)按鈕，系統(tǒng)將提供不同的操作工具。對象選擇器根據(jù)不同的工具箱圖標(biāo)決定當(dāng)前狀態(tài)顯示的內(nèi)容。顯示對象的類型包括：元器件、終端、引腳、圖形符號、標(biāo)注和圖表等。 下

13、面介紹工具箱中各圖標(biāo)按鈕對應(yīng)的功能。 19202122五、仿真工具欄 23六、元件列表 元件列表用于挑選元件、終端接口、信號發(fā)生器、仿真圖表等。挑選元件時，單擊“P”按鈕。有 “關(guān)鍵字查找法” 和“分類查找法”兩種方法。 3.2 3.2 KeilKeil Vision3 Vision3環(huán)境下的環(huán)境下的C51C51程序開發(fā)程序開發(fā) Keil C51語言（簡稱C51語言）是德國Keil software公司開發(fā)的用于8051單片機的C51語言開發(fā)軟件。目前，Keil C51已被完全集成到一個功能強大的全新集成開發(fā)環(huán)境IDE（Intergrated Development Eviroment）Kei

14、l Vision3中。 Keil Vision3 是一款用于8051單片機的集成開發(fā)環(huán)境，為軟件開發(fā)提供了全新的C51語言開發(fā)環(huán)境。它支持眾多的8051架構(gòu)的芯片，同時集編輯、編譯、仿真等功能于一體，具有強大的軟件調(diào)試功能。Keil Vision3增加了很多與8051單片機硬件相關(guān)的編譯特性，使得應(yīng)用程序的開發(fā)更為方便和快捷，生成的程序代碼運行速度快，所需要的存儲器空間小，完全可以和匯編語言相媲美，是目前單片機應(yīng)用開發(fā)軟件中的最優(yōu)秀軟件開發(fā)工具之一。該開發(fā)環(huán)境下集成了文件編輯處理、編譯鏈接、工程（Project）管理、窗口、工具引用和仿真軟件模擬器以及Monitor51硬件目標(biāo)調(diào)試器等多種功能

15、，所有這些功能均可在Keil Vision3的開發(fā)環(huán)境中極為簡便地進行操作。圖3-3 Keil軟件開發(fā)環(huán)境界面KeilKeil Vision3 Vision3環(huán)境下的環(huán)境下的C51C51程序開發(fā)的步驟程序開發(fā)的步驟 新建一個工程 選擇單片機的型號 新建一個文檔,以擴展名c保存 添加文件至源代碼組件 編輯窗口中輸入代碼 目標(biāo)選項卡選擇生成.Hex文件 編譯 在Proteus中向單片機加載.Hex文件并運行3.3 3.3 使用使用ProteusProteus和和KeilKeil uVision3 uVision3開發(fā)單片機應(yīng)用系統(tǒng)實例開發(fā)單片機應(yīng)用系統(tǒng)實例 如圖3-4所示，設(shè)計一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)，

16、實現(xiàn)按鈕控制LED燈點亮。要求：K1按下時LED1點亮，松開時熄滅；k2按下并釋放時LED2點亮，再次按下并釋放時熄滅。 1、Proteus ISIS下的電路設(shè)計。首先在Proteus ISIS環(huán)境下完成一個單片機應(yīng)用系統(tǒng)的電路原理圖設(shè)計，包括選擇各種元器件、外圍芯片等，電路連接以及電氣檢測，步驟如下：（1）新建設(shè)計文件（2）選取元器件（3）放置元器件、電源和地（4）電路連接（5）元器件屬性設(shè)置（6）電氣檢測29本設(shè)計所需元件列表元件名稱型號數(shù)量Proteus的關(guān)鍵字備注單片機AT89C511AT89C51U1晶振12MHz1CRYSTALX1LED燈黃色2LED-YELLOWD1、D2按鈕2BUTTONK1、K2電容22pf2CAPC1、C2電解電容10uf1CAP-ELECC3電阻2202RESR2、R3電阻10k1RESR12、C51語言源程序設(shè)計。在Keil uVision3環(huán)境下進行C51語言源程序的輸入、編譯與調(diào)試，并生成目標(biāo)代碼文件（*.hex）。步驟如下：（1）新建一個工程 （2）選擇單片機的型號 （3）新建一個文檔，以擴展名c保存 （4）添加文件至源代碼組件（5）編輯窗口中輸入代碼 （6）目標(biāo)選項卡選擇生成.Hex文件 （7）編譯 30#include sbit LED1 = P00