第9章 單片機(jī)的Keil C51開發(fā)語言與應(yīng)用系統(tǒng)研制《單片機(jī)原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》

《單片機(jī)原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》?精品課件合集第X章XXXX第9章單片機(jī)的KeilC51開發(fā)語言與應(yīng)用系統(tǒng)研制9.19.2第九章 單片機(jī)的Keil

C51開發(fā)語言與應(yīng)用系統(tǒng)研制51系列單片機(jī)的Keil C51開發(fā)語言9.39.4Keil C51的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)單片機(jī)匯編語言與C語言程序設(shè)計(jì)對照C

51

與匯編語言的混合編程9.69.5

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例9.7單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)總結(jié)9.1 51

系列單片機(jī)的Keil

C51

開發(fā)語言KeilC51

語言概述KeilC51

完全支持C

的標(biāo)準(zhǔn)指令和很多用來優(yōu)化51

單片機(jī)指令結(jié)構(gòu)的C

語言擴(kuò)展指令。KeilC51

軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。Keil

C51生成的目標(biāo)代碼效率很高，多數(shù)語句生成的匯編代碼緊湊，易理解。用C51

語言編寫單片機(jī)應(yīng)用程序，進(jìn)行51

系列單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)，編程者可以專注于應(yīng)用軟件部分的設(shè)計(jì)，則不用具體組織、分配存儲(chǔ)器資源和處理端口數(shù)據(jù)。與標(biāo)準(zhǔn)C

語言相比，C51

在數(shù)據(jù)類型、變量存儲(chǔ)模式、輸入/輸出處理、函數(shù)等方面有一定差異，它需要根據(jù)單片機(jī)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及內(nèi)部資源定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型和變量，而其他語法規(guī)則、程序結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計(jì)方法等與標(biāo)準(zhǔn)的C

語言程序設(shè)計(jì)相同。9.1 51

系列單片機(jī)的Keil

C51

開發(fā)語言C51

的程序結(jié)構(gòu)C51

程序的基本單位是函數(shù)。一個(gè)C51

源程序至少包含一個(gè)主函數(shù)，也可以是一個(gè)主函數(shù)和若干個(gè)其他函數(shù)。主函數(shù)是程序的入口；主函數(shù)中的所有語句執(zhí)行完畢，則程序結(jié)束。圖為LED

指示燈閃爍電路原理圖。9.1 51

系列單片機(jī)的Keil

C51

開發(fā)語言Keil

C51

的關(guān)鍵字9.1 51

系列單片機(jī)的Keil

C51

開發(fā)語言Keil

C51

的關(guān)鍵字9.1 51

系列單片機(jī)的Keil

C51

開發(fā)語言Keil

C51

的關(guān)鍵字9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)KeilC51

的基本數(shù)據(jù)類型程序設(shè)計(jì)離不開對數(shù)據(jù)的處理。一個(gè)程序如果沒有數(shù)據(jù)，它就無法工作。數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中的存放情況由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)決定。C

語言的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是以數(shù)據(jù)類型出現(xiàn)的。在C

語言中，基本數(shù)據(jù)類型有char、int、short、float

和double等，而對于Keil

C51

編譯器來說，short

型等同于int

型，double

型等同于float

型。9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)KeilC51

的常量整型常量整型常量就是整型常數(shù)，可按一般數(shù)字的寫法直接寫成十進(jìn)制，如12345、-12345、

0等，也可以寫成十六進(jìn)制，寫成十六進(jìn)制時(shí)必須以0x

開頭，如0x64、0x123、0xFF等。另外還可以在整型常數(shù)后面加一個(gè)字母“L”，構(gòu)成長整型數(shù)，如10L、123L

和0x4FL。浮點(diǎn)型常數(shù)可以寫成十進(jìn)制定點(diǎn)表示形式，即由數(shù)字和小數(shù)點(diǎn)組成，如3.14159、-4.7、130.4

等，也可以寫成指數(shù)形式，即：9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)KeilC51

的常量字符型常量字符型常量是單引號(hào)內(nèi)的字符，如‘a(chǎn)’、‘b’等，一個(gè)字符占用一個(gè)字節(jié)。對于不可以顯示的控制字符，可以在該字符前面加一個(gè)反斜杠“\”組成專用轉(zhuǎn)義字符。利用轉(zhuǎn)義字符可以完成一些特殊功能和輸出時(shí)的格式控制。9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)KeilC51

的常量字符型常量——常用轉(zhuǎn)義字符表9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)KeilC51

的常量字符串型常量字符串型常量由雙引號(hào)內(nèi)的字符組成，如“ABCDE”、“OK”等。當(dāng)引號(hào)內(nèi)沒有字符時(shí)，稱為空字符串。請注意字符串常量前面和后面的雙引號(hào)是界限符，當(dāng)需要表示雙引號(hào)字符串時(shí)，可以使用轉(zhuǎn)義符號(hào)“\”表示如“\”。在C

語言中，字符串常量是作為字符類型數(shù)組來處理的，所以在存儲(chǔ)字符串時(shí)，系統(tǒng)會(huì)在字符串尾部加上\0

轉(zhuǎn)義字符以作為該字符串的結(jié)束符，正因如此，字符串常量“A”和字符常量‘A’是不同的，前者在存儲(chǔ)時(shí)多占用一個(gè)字節(jié)的空間。9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)KeilC51

的常量位標(biāo)量位標(biāo)量是C51

編譯器擴(kuò)充的一種數(shù)據(jù)類型，它用關(guān)鍵字bit

來定義，其值是一個(gè)二進(jìn)制位。在函數(shù)中可以包含bit

類型的參數(shù)，函數(shù)的返回值也可以為bit

型。9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)KeilC51

的變量變量定義在程序執(zhí)行過程中，數(shù)值可以發(fā)生改變的量稱為變量。變量的基本屬性是變量名和變量值。變量值與存儲(chǔ)單元的內(nèi)容相對應(yīng)。定義一個(gè)變量的格式如下：[存儲(chǔ)種類]

數(shù)據(jù)類型

[存儲(chǔ)類型]

變量名變量的存儲(chǔ)種類有4

種：自動(dòng)、外部、靜態(tài)和寄存器。C51規(guī)定變量名可以由字母、數(shù)字和下畫線3

種字符組成，且第一個(gè)字符必須為字母或下畫線，變量名長度無統(tǒng)一規(guī)定，隨編譯系統(tǒng)而定。9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)KeilC51

的變量存儲(chǔ)器類型——Keil

C51

編譯器所能識(shí)別的存儲(chǔ)器類型9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)KeilC51

的變量存儲(chǔ)器類型存儲(chǔ)器類型就是指該變量在C51

硬件系統(tǒng)中所使用的存儲(chǔ)區(qū)域，并在編譯時(shí)能夠準(zhǔn)確定位。一個(gè)變量除了與存儲(chǔ)單元相對應(yīng)外，還與它所在的存儲(chǔ)空間有關(guān)，即還需要指出其存儲(chǔ)類型。9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)KeilC51

的變量數(shù)據(jù)類型——C51

支持的基本數(shù)據(jù)類型9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)KeilC51

的變量數(shù)據(jù)類型——C51

增加的特殊數(shù)據(jù)類型bit

位型是C51

編譯器的一種擴(kuò)充數(shù)據(jù)類型，利用它可定義一個(gè)位變量或位函數(shù)，但不能定義位指針，也不能定義位數(shù)組。sfr

特殊功能寄存器型：51

系列單片機(jī)內(nèi)有21

個(gè)特殊功能寄存器（SFR），分散在片內(nèi)RAM

區(qū)的高128

字節(jié)，地址為80H～FFH。為了能直接訪問這些SFR，需要通過關(guān)鍵字sfr

對其進(jìn)行定義。sbit可尋址位：在51

系列單片機(jī)中，經(jīng)常要訪問特殊功能寄存器中的某些位，用關(guān)鍵字sbit

定義可位尋址的特殊功能寄存器的位尋址對象。9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)KeilC51

的變量存儲(chǔ)器模式定義變量時(shí)如果省略存儲(chǔ)器類型，Keil

C51

編譯系統(tǒng)則會(huì)按編譯模式SMALL、COMPACT

或LARGE

所規(guī)定的默認(rèn)存儲(chǔ)器類型去指定變量的存儲(chǔ)區(qū)域。SMALL存儲(chǔ)模式把所有函數(shù)變量和局部數(shù)據(jù)段放在51

單片機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，因此對這種變量的訪問數(shù)據(jù)最快。COMPACT

存儲(chǔ)模式中把變量定位在51

系統(tǒng)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中。LARGE存儲(chǔ)模式中，所有函數(shù)和過程的變量以及局部數(shù)據(jù)段都被定位在51

單片機(jī)系統(tǒng)的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器最多可有64

KB。9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)KeilC51

的變量重新定義數(shù)據(jù)類型重新定義方法如下：Typedef已有的數(shù)據(jù)類型 新的數(shù)據(jù)類型名；在這里“已有的數(shù)據(jù)類型”指的是C

語言中所有的數(shù)據(jù)類型，包括結(jié)構(gòu)、指針和數(shù)組等。“新的數(shù)據(jù)類型名”可以按用戶的習(xí)慣或根據(jù)任務(wù)的需要來決定。關(guān)鍵字typedef

的作用只是將C

語言中已有的數(shù)據(jù)類型作了置換，因此可用置換后的新數(shù)據(jù)類型名來進(jìn)行變量的定義。9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)C51

的指針?biāo)闹羔樢部梢院唵卫斫鉃椤按鎯?chǔ)某個(gè)地址的變量”。C

語言中指針變量的一般定義形式為：類型標(biāo)識(shí)符*

變量名；C

語言為指針運(yùn)算專門設(shè)置了兩種運(yùn)算符：&運(yùn)算符：這是取地址運(yùn)算符，返回其后所跟操作數(shù)的地址。*運(yùn)算符：把它的操作數(shù)當(dāng)?shù)刂穪韺Υ?，并訪問那個(gè)地址以便操作所需要的值。9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)KeilC51

的構(gòu)造類型結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)是將若干個(gè)不同類型的數(shù)據(jù)變量有序地組合在一起而形成的一種數(shù)據(jù)的集合體。組成該集合體的各個(gè)數(shù)據(jù)變量稱為結(jié)構(gòu)成員，整個(gè)集合體使用一個(gè)單獨(dú)的結(jié)構(gòu)變量名。結(jié)構(gòu)類型的一般定義格式為：struct

結(jié)構(gòu)名{成員分量}；9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)KeilC51

的構(gòu)造類型聯(lián)合Keil

C51

中還有一種數(shù)據(jù)類型，它可以使各種類型的數(shù)據(jù)共同使用同一塊內(nèi)存空間，只是在時(shí)間上交錯(cuò)開，以提高內(nèi)存的利用效率，這種數(shù)據(jù)類型叫聯(lián)合，也有人稱之為共同體。聯(lián)合說明和定義的格式如下：union[聯(lián)合名]{數(shù)據(jù)類型

成員名；數(shù)據(jù)類型

成員名；…}[聯(lián)合變量名]；9.2 Keil C51 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)Keil

C51

的構(gòu)造類型枚舉枚舉的定義應(yīng)當(dāng)列出該類型變量的可取值，其形式為：“枚舉”實(shí)際上是一個(gè)有名字的某些整型數(shù)常量的集合，這些整型數(shù)常量是該類型變量可取的所有的合法值，即在“枚舉”類型的定義中列舉出所有可能的取值。enum

枚舉名{標(biāo)識(shí)符[＝整型常數(shù)]，標(biāo)識(shí)符[＝整型常數(shù)]，…標(biāo)識(shí)符[＝整形常數(shù)]，}枚舉變量；9.3 單片機(jī)匯編語言與C

語言程序設(shè)計(jì)對照LOOP：CPLP1.0NOPSIMPLOOPEND也可以用C51

語言寫出完成同樣功能的程序如下：為了讓單片機(jī)從P1

口的第0

位線上輸出一個(gè)方波信號(hào)，可用匯編語言簡單地編寫下列程序：9.4 C51 與匯編語言的混合編程在C51

中調(diào)用匯編程序需要解決的問題：程序的尋址，在main.c

中調(diào)用的max（

）函數(shù)，如何與匯編文件中的相應(yīng)代碼對應(yīng)起來；參數(shù)傳遞，從main.c

中傳遞給max（

）函數(shù)的參數(shù)a

和b，存放在何處可使匯編程序能夠獲取它們的值；返回值傳遞，匯編語言計(jì)算得到的結(jié)果，存放在何處可使C

語言程序能夠獲取。9.4 C51 與匯編語言的混合編程在C51

中調(diào)用匯編程序需要解決的問題：函數(shù)名的轉(zhuǎn)換規(guī)則9.4 C51 與匯編語言的混合編程在C51

中調(diào)用匯編程序需要解決的問題：參數(shù)轉(zhuǎn)換規(guī)則9.4 C51 與匯編語言的混合編程在C51

中調(diào)用匯編程序需要解決的問題：匯編語言返回值9.4 C51 與匯編語言的混合編程在C51

中嵌入?yún)R編代碼方法1:直接在函數(shù)體內(nèi)的每個(gè)匯編語句前加“asm”預(yù)編譯指令。方法2:把a(bǔ)sm

作為關(guān)鍵字，后續(xù)的匯編語句用大括號(hào)括起來即可。方法3:在C模塊內(nèi)通過語句“#

pragma”嵌入?yún)R編代碼。上述嵌入?yún)R編代碼的C

函數(shù)需要對Keil

編譯器進(jìn)行一定設(shè)置后才能正常編譯。9.4 C51 與匯編語言的混合編程匯編程序調(diào)用C

程序在匯編程序中調(diào)用C

程序的方法與在C

程序中調(diào)用匯編程序的方法基本相同，也是先用C51

編寫出程序的主體，在程序中加入#pragma

src（*.a51）控制命令，或在工程項(xiàng)目窗口中設(shè)置“Generate

Assembler

SRC

File”和“Assemble

SRCFile”選項(xiàng)，編譯模塊文件，得到相應(yīng)的a51

文件，按要求改寫匯編代碼。這樣做是把匯編程序與C

程序的接口和各種段的安排都交給編譯器處理，減少編寫程序的工作量。9.4 C51 與匯編語言的混合編程Proteus與Keil

C51

的聯(lián)調(diào)假若KeilC與Proteus

均已正確安裝在C:\Program

Files

的目錄里，把C:\ProgramFiles\LabcenterElectronics\Proteus7Professional\MODELS\VDM51.dll復(fù)制到C:\ProgramFiles\keilC\C51\BIN

目錄中。用記事本打開C:\Program

Files\keilC\C51\TOOLS.INI文件，在[C51]欄目下加入：TDRV5＝BIN\VDM51.DLL

（"Proteus

VSM

Monitor-51

Driver"）。其中“TDRV5”中的“5”要根據(jù)實(shí)際情況寫，不要和原來的重復(fù)。進(jìn)入KeilC

μVision3集成開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目（Project），并為該項(xiàng)目選定合適的單片機(jī)CPU器件及加入KeilC源程序。9.4 C51 與匯編語言的混合編程Proteus

與Keil

C51

的聯(lián)調(diào)單擊“Project

菜單/OptionsforTarget”選項(xiàng)或者點(diǎn)擊工具欄的“optionfortarget”按鈕，彈出窗口，點(diǎn)擊“Debug”按鈕。9.4 C51 與匯編語言的混合編程Proteus

與Keil

C51

的聯(lián)調(diào)在出現(xiàn)的對話框里在右欄上部的下拉菜單里選中“Proteus

VSM

Monitor-51Driver”，并且還要點(diǎn)擊一下“Use”前面表明選中的小圓點(diǎn)。再點(diǎn)擊“Setting”按鈕，設(shè)置通信接口，在“Host”后面添上“127.0.0.1”，如果使用的不是同一臺(tái)電腦，則需要在這里添上另一臺(tái)電腦的IP

地址（另一臺(tái)電腦也應(yīng)安裝Proteus）。在“Port”后面添加“8000”，點(diǎn)擊“OK”按鈕即可。9.4 C51 與匯編語言的混合編程Proteus

與Keil

C51

的聯(lián)調(diào)通信設(shè)置9.4 C51 與匯編語言的混合編程設(shè)置KeilC

添加執(zhí)行文件Proteus

與KeilC51

的聯(lián)調(diào)進(jìn)入Proteus的ISIS，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊菜單“Debug”，選中“useromotedebuger

monitor”，便可實(shí)現(xiàn)KeilC與Proteus連接調(diào)試。在圖形編輯窗口內(nèi)，將鼠標(biāo)置于單片機(jī)上，單擊鼠標(biāo)右鍵，選中該對象，單擊鼠標(biāo)左鍵，進(jìn)入對象屬性編輯頁面，在“Program

File”中，通過打開按鈕，添加程序執(zhí)行文件。9.4 C51 與匯編語言的混合編程Proteus

與Keil

C51

的聯(lián)調(diào)KeilC與Proteus連接仿真調(diào)試。單擊仿真運(yùn)行開始按鈕，我們能清楚地觀察到每一個(gè)引腳的電頻變化，紅色代表高電平，藍(lán)色代表低電平。9.5 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試硬件調(diào)試方法——常見的硬件故障邏輯錯(cuò)誤：樣機(jī)硬件的邏輯錯(cuò)誤是由于設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和加工過程中的工藝性錯(cuò)誤所造成的。這類錯(cuò)誤包括：錯(cuò)線、開路、短路、相位錯(cuò)等。元器件失效：原因有兩個(gè)方面：一是器件本身已損壞或性能差，二是由于組裝錯(cuò)誤造成的元器件失效?？煽啃圆睿航饘倩?、接插件接觸不良會(huì)造成系統(tǒng)時(shí)好時(shí)壞，經(jīng)不起振動(dòng)；內(nèi)部和外部的干擾、電源紋波系數(shù)過大、器件負(fù)載過大等會(huì)造成邏輯電平不穩(wěn)定。走線和布局的不合理等也會(huì)引起系統(tǒng)可靠性差。電源故障：包括電壓值不符合設(shè)計(jì)要求；電源引出線和插座不對應(yīng)，各電源之間的短路，變壓器功率不足，內(nèi)阻大，負(fù)載能力差等。9.5 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試硬件調(diào)試方法靜態(tài)測試在樣機(jī)加電之前，先用萬用表等工具，根據(jù)硬件電氣原理圖和裝配圖仔細(xì)檢查樣機(jī)線路的正確性，并核對元器件的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否符合要求。加電后檢查各插件上引腳的電位，仔細(xì)測量各點(diǎn)電位是否正常，尤其應(yīng)注意單片機(jī)插座上的各點(diǎn)電位，若有高壓，聯(lián)機(jī)時(shí)將會(huì)損壞仿真器。在不加電情況下，除單片機(jī)以外，插上所有的元器件，用仿真插頭將樣機(jī)的單片機(jī)插座和仿真器的仿真接口相連。這樣便為聯(lián)機(jī)調(diào)試做好了準(zhǔn)備。9.5 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試硬件調(diào)試方法聯(lián)仿真器調(diào)試對實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)板進(jìn)行調(diào)試，通常要使用單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)。開發(fā)系統(tǒng)都帶有一個(gè)仿真插頭，可直接插入目標(biāo)系統(tǒng)（實(shí)驗(yàn)板）的CPU

插座上，代替目標(biāo)板上的CPU

對其系統(tǒng)功能進(jìn)行模擬。借用開發(fā)機(jī)，不僅可測試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的硬件原理及功能，也可進(jìn)行相應(yīng)軟件調(diào)試，并能固化程序來完成整個(gè)開發(fā)過程。利用開發(fā)機(jī)對實(shí)驗(yàn)板的硬件檢查，常常按其功能及I/O

通道分別編寫相應(yīng)簡短的實(shí)驗(yàn)程序，來檢查各部分功能及邏輯是否正確。9.5 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試硬件調(diào)試方法檢查各地址譯碼輸出通常，地址譯碼輸出是一個(gè)低電平有效信號(hào)。因此在選到某一個(gè)芯片時(shí)（無論是內(nèi)存還是外設(shè)）其選片信號(hào)用示波器檢查應(yīng)該是一個(gè)負(fù)脈沖信號(hào)。由于使用的時(shí)鐘頻率不同，其負(fù)脈沖的寬度和頻率也有所不同。注意在使用示波器測量實(shí)驗(yàn)板的某些信號(hào)時(shí)，要將示波器電源插頭上的地線斷開，這是由于示波器測量探頭一端連到外殼，在有些電源系統(tǒng)，保護(hù)地和電源地連在一起，有時(shí)會(huì)將電源插座插反，將交流220

V直接引到測量端而將實(shí)驗(yàn)板全部燒毀，并且會(huì)殃及開發(fā)機(jī)。9.5 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試硬件調(diào)試方法測試擴(kuò)展RAM

存儲(chǔ)器用仿真器的讀出/修改目標(biāo)系統(tǒng)擴(kuò)展RAM

或I/0

口的命令，將一批數(shù)據(jù)寫入樣機(jī)的外部RAM

存儲(chǔ)器，然后用讀樣機(jī)擴(kuò)展RAM

或I/0

口的命令讀出外部RAM

的內(nèi)容，若對任意的單元讀出和寫入的內(nèi)容一致，則該RAM

電路和CPU

的連接沒有邏輯錯(cuò)誤。若存在寫不進(jìn)、讀不出或讀出和寫入內(nèi)容不一致的現(xiàn)象，則有故障存在，故障原因可能是地址、數(shù)據(jù)線短路，或讀寫信號(hào)沒有加到芯片，或RAM

電路沒有加電，或總線信號(hào)對ALE、WR

、RD的干擾等。此時(shí)可編一段程序，循環(huán)地對某一RAM

單元進(jìn)行讀和寫。9.5 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試硬件調(diào)試方法測試I/O口和I/O設(shè)備對于可編程接口電路，先用讀出修改命令把控制字寫入命令口，使之具有系統(tǒng)所要求的邏輯結(jié)構(gòu)。然后分別將數(shù)據(jù)寫入輸出口測量或觀察輸出口和設(shè)備的狀態(tài)變化（如顯示器是否被點(diǎn)亮，繼電器、打印機(jī)等是否被驅(qū)動(dòng)等），用讀命令讀輸入口的狀態(tài)，觀察讀出內(nèi)容和輸入口所接輸入設(shè)備（撥盤開關(guān)、鍵盤等）的狀態(tài)是否一致。如果對I/O

口的讀寫操作和I/O

設(shè)備的狀態(tài)變化一致，則I/O

接口和所連設(shè)備沒有故障，如果不一致則可能的故障原因有：I/O

電路和單片機(jī)連接存在邏輯錯(cuò)誤、寫入的命令字不正確、設(shè)備沒有連好等。9.5 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試硬件調(diào)試方法測試程序存儲(chǔ)器使樣機(jī)中的EPROM

作為目標(biāo)系統(tǒng)的程序存儲(chǔ)器，再用命令讀出EPROM中內(nèi)容，若讀出內(nèi)容和仿真開發(fā)系統(tǒng)中的一致則無故障，

否則有錯(cuò)誤。一般在目標(biāo)系統(tǒng)中只有一片EPROM，若有故障很容易定位。9.5 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試硬件調(diào)試方法測試晶振和復(fù)位電路用選擇開關(guān)，使目標(biāo)系統(tǒng)中晶振電路作為系統(tǒng)晶振電路，此時(shí)系統(tǒng)若正常工作，則晶振電路無故障，否則檢查一下晶振電路便可查出故障所在。按下樣機(jī)復(fù)位開關(guān)（如果存在）或樣機(jī)加電應(yīng)使系統(tǒng)復(fù)位，否則復(fù)位電路也有錯(cuò)誤。9.5 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試硬件調(diào)試方法檢查按鍵輸入及顯示電路某些按鍵直接讀入狀態(tài)，可按開關(guān)量輸入進(jìn)行檢查。若是掃描鍵盤，則要編寫相應(yīng)的鍵盤掃描程序，并逐一按鍵，在顯示器上顯示相應(yīng)的代碼。顯示器檢查根據(jù)設(shè)計(jì)的是掃描顯示還是靜態(tài)顯示，是硬件七段譯碼還是軟件七段譯碼來編寫相應(yīng)的檢查程序。硬件七段譯碼將要顯示字符的BCD代碼直接送到七段字形譯碼驅(qū)動(dòng)器上，軟件譯碼就是根據(jù)要顯示的字符數(shù)字，去查一個(gè)字形代碼表從中取出字形代碼送到該顯示器的字形代碼鎖存器。在檢查時(shí)，要將七段LED

顯示器從0～9

逐一檢查，對有些特殊字符需要時(shí)也要進(jìn)行檢查，以防丟段或連線有錯(cuò)。9.5 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試軟件調(diào)試方法常見的軟件錯(cuò)誤類型程序失控：現(xiàn)象是當(dāng)以斷點(diǎn)或連續(xù)方式運(yùn)行時(shí)，目標(biāo)系統(tǒng)沒有按規(guī)定的功能進(jìn)行操作或什么結(jié)果也沒有，是由于程序轉(zhuǎn)移到?jīng)]有預(yù)料到的地方或在某處死循環(huán)所造成的。這類錯(cuò)誤的原因有：程序中轉(zhuǎn)移地址計(jì)算錯(cuò)誤；堆棧溢出；工作寄存器沖突等。在采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)時(shí)，錯(cuò)誤可能在操作系統(tǒng)中，沒有完成正確的任務(wù)調(diào)度操作，也可能在高優(yōu)先級任務(wù)程序中，該任務(wù)不釋放處理機(jī)，使CPU

在該任務(wù)中死循環(huán)。9.5 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試軟件調(diào)試方法常見的軟件錯(cuò)誤類型中斷錯(cuò)誤。不響應(yīng)中斷:

CPU不響應(yīng)任何中斷或不響應(yīng)某一個(gè)中斷；錯(cuò)循環(huán)響應(yīng)中斷:這種錯(cuò)誤是CPU

循環(huán)地響應(yīng)某一個(gè)中斷，使CPU

不能正常地執(zhí)行主程序或其他的中斷服務(wù)程序。錯(cuò)誤的原因有：中斷控制寄存器（IE、IP）的初值設(shè)置不正確，使CPU

沒有開放中斷或不允許某個(gè)中斷源請求；或者對片內(nèi)的定時(shí)器、串行口等特殊功能寄存器和擴(kuò)展的I/O

編程有錯(cuò)誤，造成中斷沒有被激活；或者某一中斷服務(wù)程序不是以RETl

指令作為返回主程序的指令，CPU

雖已返回到主程序但內(nèi)部中斷狀態(tài)寄存器沒有被清除，從而不響應(yīng)中斷；或由于外部中斷源的硬件故障使外部中斷請求無效。9.5 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試軟件調(diào)試方法常見的軟件錯(cuò)誤類型輸入輸出錯(cuò)誤。這類錯(cuò)誤包括輸入輸出操作雜亂無章或根本不動(dòng)作，錯(cuò)誤的原因有：輸入輸出程序沒有和I/O

硬件協(xié)調(diào)好（如地址錯(cuò)誤、寫入的控制字和規(guī)定的I/O

操作不一致等）；時(shí)間上沒有同步；硬件中還存在故障。結(jié)果不正確。目標(biāo)系統(tǒng)基本上已能正常操作，但控制有誤動(dòng)作或者輸出的結(jié)果不正確。這類錯(cuò)誤大多是由于程序中計(jì)算的錯(cuò)誤引起的。9.5 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)調(diào)試軟件調(diào)試方法軟件調(diào)試方法程序跳轉(zhuǎn)錯(cuò)。這種錯(cuò)誤的現(xiàn)象是程序運(yùn)行不到指定的地方，或發(fā)生死循環(huán)，通常是由于錯(cuò)用了指令或設(shè)錯(cuò)了標(biāo)號(hào)。程序錯(cuò)誤。對于計(jì)算程序，經(jīng)過反復(fù)測試后，才能驗(yàn)證它的正確性。動(dòng)態(tài)錯(cuò)誤。用單步、斷點(diǎn)仿真運(yùn)行命令，一般只能測試目標(biāo)系統(tǒng)的靜態(tài)功能。目標(biāo)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要用全速仿真命令來測試，這時(shí)應(yīng)選中目標(biāo)機(jī)中晶振電路工作。加電復(fù)位電路的錯(cuò)誤。排除硬件和軟件故障后，將EPROM

和CPU插上目標(biāo)系統(tǒng)，若能正常運(yùn)行，應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)研制便完成。若目標(biāo)機(jī)工作不正常，主要是加電復(fù)位電路出現(xiàn)故障造成的。9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例智能溫度計(jì)設(shè)計(jì)DS18B20

數(shù)字式溫度傳感器一線工作協(xié)議流程是：初始化→ROM

操作指令→存儲(chǔ)器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。其工作時(shí)序包括初始化時(shí)序、寫時(shí)序和讀時(shí)序。DS18B20

溫度傳感器組成結(jié)構(gòu)圖9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例智能溫度計(jì)設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)打開Proteus

ISIS，在ProteusISIS

編輯窗口中添加元件后按繪圖程序繪制的電路圖。源程序設(shè)計(jì)DS18B20遵循單總線協(xié)議，每次測量必須具有4個(gè)過程：初始化；傳送ROM指令；傳送RAM命令；數(shù)據(jù)交換。9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例智能溫度計(jì)設(shè)計(jì)程序調(diào)試與運(yùn)行結(jié)果生成運(yùn)行的HEX文件。按照前面所介紹的Keil

C51

μVision3IDE使用方法對系統(tǒng)建立項(xiàng)目，選定合適的單片機(jī)AT89C51，創(chuàng)建一個(gè)測溫的新文件，并將上述的源程序進(jìn)行編輯和選項(xiàng)操作進(jìn)行編譯生成測溫的HEX文件。調(diào)試與仿真。在Proteus

ISIS編輯窗口中選取AT89C51元件，編輯元件屬性，選擇在KeilC51下生成的測溫HEX文件并生成設(shè)計(jì)的DSN文件，對程序進(jìn)行調(diào)試和仿真。9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例鐵路機(jī)車軸溫報(bào)警裝置設(shè)計(jì)系統(tǒng)概述傳感器的選擇及信號(hào)傳輸方法為了克服傳統(tǒng)的模擬型溫度傳感器精度低、抗干擾能力差、多點(diǎn)測量不便串行通信等弱點(diǎn)，為滿足高速列車的需要，采用新型數(shù)字式傳感器DS18B20，將其安裝于每一個(gè)測溫點(diǎn)，可一次測出所安裝位置的溫度值。利用傳感器內(nèi)部全球唯一的地址代碼及預(yù)先編制好的傳感器編碼，將每一個(gè)測溫點(diǎn)的溫度值和安裝位置傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)，通過單片機(jī)集中分析、處理。系統(tǒng)可對高速鐵道列車機(jī)車的軸箱軸承、牽引電機(jī)軸承、抱軸軸承以及車輛的軸箱軸承的溫度進(jìn)行在線監(jiān)測。9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例鐵路機(jī)車軸溫報(bào)警裝置設(shè)計(jì)系統(tǒng)的特點(diǎn)采用高精度數(shù)字化溫度傳感器，新的溫度標(biāo)定及數(shù)據(jù)處理方法，選用高精度數(shù)字化溫度，傳感器直接輸出二進(jìn)制數(shù)，系統(tǒng)為全數(shù)字化電路，抗干擾能力強(qiáng)。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，可擴(kuò)展性強(qiáng)。主機(jī)與接線盒之間采用雙根單總線串行方式傳輸數(shù)據(jù)，車下各個(gè)接線盒之間采用環(huán)行接線，不會(huì)因某一處中斷而影響正常工作，因此系統(tǒng)工作可靠。9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例鐵路機(jī)車軸溫報(bào)警裝置設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成機(jī)車軸溫報(bào)警硬件結(jié)構(gòu)圖9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例鐵路機(jī)車軸溫報(bào)警裝置設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件構(gòu)成軸溫監(jiān)測裝置傳感器布置圖9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例鐵路機(jī)車軸溫報(bào)警裝置設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件系統(tǒng)主程序簡化流程9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例鐵路機(jī)車軸溫報(bào)警裝置設(shè)計(jì)可靠性和抗干擾設(shè)計(jì)提高系統(tǒng)電源的抗干擾能力：電源的輸入和輸出端加有參數(shù)適當(dāng)?shù)拇怒h(huán)來吸收、抑制干擾，并在輸入端加裝參數(shù)適當(dāng)?shù)臑V波器來減弱干擾。系統(tǒng)主板的抗干擾設(shè)計(jì):將主電路板上的電源線和地線加粗，并使地線有效接地，可以使瞬態(tài)干擾的能量很快釋放。系統(tǒng)軟件的抗干擾設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件具有自復(fù)位能力,當(dāng)受強(qiáng)干擾導(dǎo)致程序混亂時(shí),系統(tǒng)能自動(dòng)復(fù)位,初始化后繼續(xù)正常工作9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例鐵路機(jī)車軸溫報(bào)警裝置設(shè)計(jì)總結(jié)采用新型數(shù)字式溫度傳感器，利用單根串行總線傳輸數(shù)字信號(hào)等新技術(shù)，設(shè)計(jì)的新型高速機(jī)車軸溫監(jiān)測系統(tǒng)具有測溫精度高、抗干擾能力強(qiáng)、工作穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，滿足了高速機(jī)車的需要。運(yùn)行結(jié)果證明了其可行性和實(shí)用性，也可應(yīng)用于其他類型的高速機(jī)車和車輛。這套系統(tǒng)對高速機(jī)車的安全運(yùn)行具有重要作用。9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例基于TAX2

的列車輪軌潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)概述鐵路列車輪軌潤滑可以明顯減少輪軌的磨損，大大延長車輪和鋼軌的使用壽命，減少能源的不必要損耗，減少機(jī)車車輛和線路維修工作，減少脫軌傾向，提高鐵路運(yùn)行的安全性，降低輪對的扭振，提高機(jī)車車輛運(yùn)行的平穩(wěn)性。為了充分利用資源，提高信息化和控制的自動(dòng)化水平，利用機(jī)車既有的機(jī)車安全信息綜合監(jiān)測裝置TAX

箱（以下簡稱TAX）獲取機(jī)車當(dāng)前的速度和位置等信息，通過計(jì)算機(jī)控制算法計(jì)算自動(dòng)控制噴脂的過程。9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例基于TAX2

的列車輪軌潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)輪軌潤滑系統(tǒng)的組成及功能輪軌潤滑控制裝置系統(tǒng)圖9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例基于TAX2

的列車輪軌潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)輪軌潤滑系統(tǒng)的組成及功能TAX2

型機(jī)車安全信息綜合平臺(tái)是將一些與機(jī)車運(yùn)行有關(guān)的輔助安全信息及數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備，以標(biāo)準(zhǔn)插接模塊單元的結(jié)構(gòu)置于工作平臺(tái)中，一方面該工作平臺(tái)中的通信記錄單元獲取監(jiān)控裝置的時(shí)間、公里標(biāo)、速度和車次及列車運(yùn)行實(shí)時(shí)信息，另一方面通過裝置中的信息傳輸單元，可以將列車運(yùn)行的信息實(shí)時(shí)的傳送給各個(gè)模塊單元。9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例基于TAX2

的列車輪軌潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)輪軌潤滑系統(tǒng)的組成及功能利用機(jī)車已有的TAX

型開放式信息平臺(tái)上留有的備用單元模塊，采用統(tǒng)一的硬件規(guī)范和軟件通信協(xié)議，設(shè)計(jì)基于51

單片機(jī)AT89C51的功能模塊，該模塊通過信息平臺(tái)傳送的列車實(shí)時(shí)信息來判斷并控制噴脂。本方案的信息來源可靠性高，并且模塊集中化、系統(tǒng)化，便于分析和統(tǒng)一管理。9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例基于TAX2

的列車輪軌潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)輪軌潤滑系統(tǒng)的組成及功能系統(tǒng)功能框圖9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例基于TAX2

的列車輪軌潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)為完成系統(tǒng)功能，整個(gè)系統(tǒng)主要硬件模塊包括：CPU（ATEMEL

AT89C51）；TAX

信息平臺(tái)（通過RS-485通信提供機(jī)車實(shí)時(shí)運(yùn)行信息）；壓力檢測模塊（線性光隔離放大電路）；A/D

轉(zhuǎn)換模塊；電空閥控制模塊（控制電空閥輸出，防誤動(dòng)及前向和后向電空閥動(dòng)作）；狀態(tài)顯示模塊；IC

卡轉(zhuǎn)儲(chǔ)及地面數(shù)據(jù)處理模塊；機(jī)車換向和選向模塊及手動(dòng)實(shí)驗(yàn)?zāi)K等組成。系統(tǒng)以嵌入式單片機(jī)AT89C51

為核心，輔以外圍功能電路，組成在列車安全信息平臺(tái)下的控制功能模塊。9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例基于TAX2

的列車輪軌潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)隔離的RS-485

接口電路：

TAX通信接口要求各檢測單元都應(yīng)采用帶有電位隔離的RS-485通訊接口芯片，且須保證當(dāng)自身工作狀態(tài)不正常時(shí)，不會(huì)影響系統(tǒng)其他部分的正常通訊。風(fēng)管壓力檢測電路設(shè)計(jì)。TAX要求各檢測單元的對外輸入/輸出信號(hào)在電氣上需保證與檢測單元本身電源及系統(tǒng)電源隔離。在噴脂電磁閥的氣流管處加一壓力傳感器，當(dāng)噴脂時(shí)電磁閥開啟，壓力傳感器檢測到電磁閥的氣壓值的變化，并且隨著壓力的變化傳感器輸出的電流量值也隨之變化，通過對這一值的變化來判斷噴脂是否成功。9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例基于TAX2

的列車輪軌潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)噴脂控制電路：機(jī)車在不同方向上運(yùn)行時(shí)，分別由不同方向的供氣電空閥控制不同方向的噴脂。方向選擇電路的設(shè)計(jì)就是以判斷和控制使電控器實(shí)現(xiàn)與機(jī)車運(yùn)行方向一致。機(jī)車噴脂時(shí)，電空閥開啟電壓是110

V，模塊完全采用CPU

來進(jìn)行判斷、控制，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)噴脂的集成化、智能化。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了噴脂控制電路來實(shí)現(xiàn)弱電控制強(qiáng)電，同時(shí)本電路也有效地防止了電空閥在系統(tǒng)上電或復(fù)位時(shí)的亂噴現(xiàn)象，增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性。9.6 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)舉例基于TAX2

的列車輪軌潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)原則：軟件編制應(yīng)符合[GB

8566—88]《計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)規(guī)范》的要求。置上電后，各計(jì)算機(jī)部件應(yīng)能對硬件進(jìn)行自檢，并應(yīng)能對程序代碼進(jìn)行檢查。軟件應(yīng)有較強(qiáng)的抗干擾能力，對程序運(yùn)行異常后應(yīng)有自恢復(fù)措施。軟件編制中的防