《單片機應用技術（匯編語言）（第二版）》課件 項目二 認識單片機開發(fā)軟件

單片機應用技術（匯編語言）（第二版）全國高級技工學校電氣自動化設備安裝與維修專業(yè)教材26項目二認識單片機開發(fā)軟件27任務１Ｋｅｉｌ開發(fā)軟件的應用任務2

Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真軟件的應用任務3

在線編程ＩＳＰ軟件的應用28認識單片機開發(fā)軟件一個單片機應用系統(tǒng)從提出任務到正式投入運行的過程，稱為單片機的開發(fā)。開發(fā)過程所用的設備稱為單片機開發(fā)工具或開發(fā)系統(tǒng)。單片機開發(fā)系統(tǒng)的結構如圖２－０－１所示。單片機開發(fā)系統(tǒng)由計算機、通信電纜、仿真器、仿真電纜、硬件電路板以及工具軟件組成。仿真器上本身帶有單片機，可以模擬用戶實際的單片機，隨時觀察程序運行的中間過程，不改變性能和結果，從而模仿現(xiàn)場運行。圖２－０－１單片機開發(fā)系統(tǒng)的結構單片機的項目設計與軟硬件開發(fā)都離不開常用的基本開發(fā)軟件和開發(fā)工具。本課題從實例入手，介紹單片機開發(fā)所必備的常用Ｋｅｉｌ軟件、Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真軟件、程序燒錄軟件及單片機開發(fā)板的使用方法。29任務1

Ｋｅｉｌ開發(fā)軟件的應用30學習目標１.能使用Ｋｅｉｌ開發(fā)軟件編寫程序。２.能自主查詢資料或尋求其他人幫助。31任務引入單片機完成各種控制功能是通過程序來實現(xiàn)的，例如，要用單片機控制一只發(fā)光二極管點亮，需要用單片機編程軟件編寫點亮發(fā)光二極管程序，再編譯成機器代碼，最后寫入單片機實現(xiàn)控制。ＫｅｉｌμＶｉｓｉｏｎ４是基于Ｗｉｎｄｏｗｓ平臺的單片機開發(fā)環(huán)境，它集編輯、編譯、仿真等于一體，是單片機初學者學習ＭＣＳ－５１系列單片機編程最流行的軟件之一。本任務將通過完成點亮一個發(fā)光二極管程序的編寫及仿真，熟練掌握ＫｅｉｌμＶｉｓｉｏｎ４軟件的使用方法。32相關知識一、Ｋｅｉｌ

μＶｉｓｉｏｎ４軟件工作界面ＫｅｉｌμＶｉｓｉｏｎ４軟件工作界面如圖２－１－１所示。圖２－１－１ＫｅｉｌμＶｉｓｉｏｎ４軟件工作界面33相關知識二、建立工程項目文件１.單擊菜單欄【Ｐｒｏｊｅｃｔ】→【ＮｅｗμＶｉｓｉｏｎＰｒｏｊｅｃｔ】，如圖２－１－２所示。圖２－１－２

新建工程菜單34相關知識35二、建立工程項目文件２.在彈出的對話框中選擇保存路徑，新建一個空文件夾，把工程文件放到里面，以避免和其他文件混合，如創(chuàng)建一個名為“ｌｅｄ”的文件夾，如圖２－１－３所示。３.選中新建的“ｌｅｄ”文件夾，單擊圖２－１－３中的“打開”按鈕進入新建的目錄ｌｅｄ，給這個工程起名（如為ｌｅｄ，不需要填寫后綴）并保存，如圖２－１－４所示。圖２－１－３新建工程目錄圖２－１－４新建工程名稱相關知識36二、建立工程項目文件在彈出的對話框中選擇單片機ＣＰＵ型號，在ＣＰＵ類型下找到并選中“Ａｔｍｅｌ”下的選項ＡＴ８９Ｃ５１，如圖２－１－５所示。４.用鼠標左鍵單擊“ＯＫ”按鈕，一個工程項目文件就創(chuàng)建完畢。接下來需要建立一個源程序文件。圖２－１－５選擇廠商和單片機型號相關知識三、新建源程序文件如圖２－１－６所示，單擊菜單欄【Ｆｉｌｅ】→【Ｎｅｗ】或單擊工具欄

按鈕新建一個文本文件，即出現(xiàn)程序編輯窗口，如圖２－１－７所示。圖２－１－６新建源程序文件圖２－１－７新建源程序文件的文字編輯窗口37相關知識四、編寫源程序在程序編輯窗口，輸入?yún)R編語言程序，界面顯示如圖２－１－８所示。圖２－１－８輸入?yún)R編語言程序界面38相關知識五、添加源程序到工程文件編寫好源程序后，將該文件保存到工程文件中，文件后綴名為.ａｓｍ，如圖２－１－９所示。圖２－１－９保存匯編語言程序文件39相關知識五、添加源程序到工程文件用鼠標左鍵單擊“保存”按鈕退出。此時，雖然文件已經(jīng)保存在工程文件中，但并沒有加入到工程中，還需要通過命令將文件加入工程，操作過程如圖２－１－１０至圖２－１－１２所示。40圖２－１－１０選擇添加文件的菜單圖２－１－１１選擇并添加程序文件到工程中圖２－１－１２查看已添加的程序文件相關知識41六、編譯程序編譯程序即是創(chuàng)建能寫入到Ｅ２ＰＲＯＭ中運行的十六進制文件，供Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真運行使用。１.設置目標文件屬性在編譯前，先要設置目標文件屬性。將光標移至最上層目錄“Ｔａｒｇｅｔ１”，用鼠標右鍵單擊此項設置目標屬性，或直接單擊目標屬性圖標

，如圖２－１－１３所示。圖２－１－１３設置目標文件屬性相關知識42六、編譯程序１.設置目標文件屬性圖２－１－１４設置生成可執(zhí)行文件然后在對話框中選擇“Ｏｕｔｐｕｔ”選項卡進行設置，當選項卡中的“ＣｒｅａｔｅＨＥＸｆｉｌｅ”復選框被選中后，如圖２－１－１４所示，Ｋｅｉｌ軟件每次編譯后都會生成十六進制的可執(zhí)行ＨＥＸ文件。用鼠標左鍵單擊“ＯＫ”按鈕保存設置。設置完目標屬性后，就可以進行編譯了。相關知識六、編譯程序２.編譯源程序單擊工具欄中的

按鈕，進行源程序編譯鏈接，也可以通過菜單選擇【Ｐｒｏｊｅｃｔ】→【ｂｕｉｌｄｔａｒｇｅｔ】選項實現(xiàn)程序編譯鏈接。３.查看編譯結果執(zhí)行編譯源程序鏈接后，在“ＢｕｉｌｄＯｕｔｐｕｔ”窗口中可以看到編譯的信息。如果編譯成功，ＢｕｉｌｄＯｕｔｐｕｔ會顯示編譯成功的信息，如圖２－１－１５所示，并在工程目錄下生成對應的目標文件。圖２－１－１５編譯成功界面43相關知識六、編譯程序３.查看編譯結果如果編譯出錯，Ｋｅｉｌ軟件將在“ＢｕｉｌｄＯｕｔｐｕｔ”窗口中顯示錯誤和警告信息，如圖２－１－１６所示?？呻p擊錯誤提示，找到錯誤所在的程序行，進行程序修改，修改后再編譯。圖２－１－１６

編譯錯誤提示44相關知識七、程序調(diào)試用鼠標左鍵單擊工具欄中的“調(diào)試模式／編輯模式切換”按鈕

進入調(diào)試模式，也可通過菜單欄【Ｄｅｂｕｇ】→【Ｓｔａｒｔ／ＳｔｏｐＤｅｂｕｇＳｅｓｓｉｏｎ】（見圖２－１－１７ａ）或者快捷鍵Ｃｔｒｌ＋Ｆ５實現(xiàn)（若再單擊一次該快捷鍵，則又切回到程序編輯狀態(tài)）。調(diào)試模式運行窗口如圖２－１－１７ｂ所示。圖２－１－１７調(diào)試運行ａ）通過菜單欄進入調(diào)試模式

ｂ）調(diào)試模式運行窗口45相關知識七、程序調(diào)試Ｋｅｉｌ軟件提供了單步調(diào)試、運行到光標處、連續(xù)運行、斷點調(diào)試等多種調(diào)試方式，用戶可根據(jù)需要選擇合適的命令（如選擇菜單【Ｄｅｂｕｇ】→【Ｓｔｅｐ】／【Ｓｔｅｐｏｖｅｒ】／【ＲｕｎｔｏＣｕｒｓｏｒｌｉｎｅ】／【Ｒｕｎ】或利用調(diào)試快捷按鈕）調(diào)試程序，也可以設置斷點后，連續(xù)執(zhí)行程序進行調(diào)試。如程序運行到中間想從頭再來，只要按

按鈕即可。常用調(diào)試快捷按鈕的功能見表２－１－１。46表２－１－１任務2

Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真軟件的應用47學習目標１.能使用仿真軟件Ｐｒｏｔｅｕｓ繪制電路圖。２.能使用仿真軟件Ｐｒｏｔｅｕｓ加載程序并進行仿真測試。48任務引入Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真軟件是英國Ｌａｂｃｅｎｔｅｒ公司推出的一款單片機虛擬硬件平臺，是世界上較為先進的單片機和嵌入式系統(tǒng)的設計與仿真平臺，它以其特有的仿真技術解決了單片機及其外圍電路的設計和協(xié)同仿真問題，可以在沒有單片機實際硬件的條件下，利用Ｐｒｏｔｅｕｓ虛擬硬件平臺和Ｋｅｉｌ軟件，進行源程序代碼仿真調(diào)試，驗證程序的正確性。本項目任務１中已經(jīng)用ＫｅｉｌμＶｉｓｉｏｎ４軟件編寫好點亮一只發(fā)光二極管的程序，本任務將利用Ｐｒｏｔｅｕｓ軟件虛擬單片機硬件電路，進行單片機源程序代碼的仿真調(diào)試。49相關知識一、Ｐｒｏｔｅｕｓ７

１０軟件工作界面雙擊桌面ＩＳＩＳ７Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ圖標或通過開始菜單打開程序Ｐｒｏｔｅｕｓ７Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ→ＩＳＩＳ７Ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ，進入ＰｒｏｔｅｕｓＩＳＩＳ的開發(fā)界面。ＰｒｏｔｅｕｓＩＳＩＳ軟件工作界面包括標題欄、菜單欄、標準工具欄、繪圖工具欄、元器件選擇按鈕、仿真工具欄、狀態(tài)欄以及預覽窗口、元器件列表窗口和原理圖編輯窗口等，如圖２－２－１所示。圖２－２－１

ＰｒｏｔｅｕｓＩＳＩＳ軟件工作界面50相關知識一、Ｐｒｏｔｅｕｓ７

１０軟件工作界面。繪圖工具欄為原理圖的繪制提供不同的操作工具，實現(xiàn)不同的功能，見表２－２－１。仿真工具欄

各控制按鈕的功能從左到右分別為：運行、單步運行、暫停、停止。51表２－２－１相關知識二、新建設計文件打開ＰｒｏｔｅｕｓＩＳＩＳ工作界面，依次選擇【Ｆｉｌｅ】→【ＣｒｅａｔｅＮｅｗＤｅｓｉｇｎ】命令，彈出選擇模板窗口，如圖２－２－２所示，從中選擇ＤＥＦＡＵＬＴ模板，單擊“ＯＫ”按鈕，然后單擊“保存”按鈕，在彈出的對話框中輸入文件名（如“ｌｅｄ”）后，單擊“保存”按鈕，完成新建設計文件的保存，文件自動保存為“ｌｅｄｄｓｎ”。其中“ｄｓｎ”為Ｐｒｏｔｅｕｓ設計原理圖默認的擴展文件名。圖２－２－２選擇模板窗口52相關知識三、提取元器件Ｐｒｏｔｅｕｓ７.１０提供了豐富的資源用于虛擬仿真實驗，含有３０多個元器件庫、數(shù)千種元器件，涉及數(shù)字和模擬、交流和直流等。單擊工作界面中的元器件選擇按鈕Ｐ，如圖２－２－３所示，可進入“ＰｉｃｋＤｅｖｉｃｅｓ”界面，如圖２－２－４所示。也可在編輯窗口空白處單擊右鍵，選擇【Ｐｌａｃｅ】→【Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ】→【ＦｒｏｍＬｉｂｒａｒｉｅｓ】進入元器件庫，如圖２－２－５所示。圖２－２－３元器件選擇按鈕圖２－２－５從編輯窗口進入元器件庫53圖２－２－４元器件選擇窗口相關知識54三、提取元器件提取元器件主要有兩種方法：１.進入元器件庫以后，直接在左上角的“Ｋｅｙｗｏｒｄｓ”文本框中輸入名稱或描述進行查找。例如，輸入ＡＴ８９Ｃ５１就可以得到如圖２－２－６所示的與ＡＴ８９Ｃ５１相匹配的查詢結果。圖２－２－６與ＡＴ８９Ｃ５１相匹配的查詢結果圖２－２－７元器件列表選擇合適的元器件（如ＡＴ８９Ｃ５１）所在行，單擊“ＯＫ”按鈕或直接雙擊選中器件，該器件將會添加到元器件列表中，如圖２－２－７所示。相關知識三、提取元器件提取元器件主要有兩種方法：２.按元器件類別→元器件子類→生產(chǎn)廠商查找，此時在元器件列表中會顯示符合條件的元器件，然后按照封裝形式選擇合適的元器件，單擊“ＯＫ”按鈕，即可完成元器件選取。55相關知識四、放置元器件、電源和地１.放置元器件（１）選中元器件列表中的元器件，將鼠標移至原理圖編輯窗口，此時鼠標箭頭變成筆狀，單擊左鍵并移動鼠標可選擇元器件放置位置。（２）再次單擊左鍵，完成元器件放置。若需連續(xù)放置同一個元器件，只需繼續(xù)單擊左鍵即可。如圖２－２－８所示為按上述步驟放置好相應元器件的效果圖。圖２－２－８元器件放置效果圖56相關知識四、放置元器件、電源和地２.放置電源和地單擊繪圖工具欄中的按鈕，在元器件列表中選擇“ＰＯＷＥＲ”與“ＧＲＯＵＮＤ”，即對應的電源（ＶＣＣ）和地（ＧＮＤ），即可將其放置在原理圖編輯窗口，如圖２－２－９所示。圖２－２－９放置電源和地57相關知識五、編輯元器件在原理圖編輯窗口左鍵雙擊元器件，或者選中元器件單擊右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇編輯屬性，會出現(xiàn)“ＥｄｉｔＣｏｍｐｏｎｅｎｔ”對話框，在該對話框中可以修改元器件屬性等。例如，左鍵雙擊圖２－２－８中的元器件“Ｘ１”，可設置晶振頻率為１２ＭＨｚ，如圖２－２－１０所示（晶振頻率默認不顯示，若需顯示頻率，可選擇“ＨｉｄｅＮａｍｅ”）。又如，左鍵雙擊圖２－２－８中的電容Ｃ１和Ｃ２，可設置電容值為２２ｐＦ，如圖２－２－１１所示。圖２－２－１０晶振屬性設置對話框圖２－２－１１電容屬性設置對話框58相關知識六、連線、繪制電路圖ＰｒｏｔｅｕｓＩＳＩＳ具有自動連線功能，只需要選擇一個連接的起始端和末端，它就會自動尋找合適路徑進行連接。具體操作為：將鼠標放置在元器件一端，當出現(xiàn)紅色小方框時，單擊左鍵自動出現(xiàn)導線，將導線連接到其他元器件的一端，再次單擊左鍵，完成電路連接。如圖２－２－１２所示為完成線路連接后的電路原理圖。圖２－２－１２電路原理圖59相關知識七、加載程序保存設計文件后，雙擊Ｐｒｏｔｅｕｓ仿真電路圖中的ＡＴ８９Ｃ５１單片機（Ｕ１），在ＡＴ８９Ｃ５１屬性對話框中的“ＰｒｏｇｒａｍＦｉｌｅ”欄，添加Ｋｅｉｌ軟件生成的ｈｅｘ或ｏｍｆ文件，如圖２－２－１３所示。圖２－２－１３加載程序文件60相關知識八、運行仿真，觀察結果單擊仿真工具欄中的

按鈕，觀察實驗的仿真結果，如圖２－２－１４所示。圖２－２－１４實驗仿真結果從仿真運行結果可以觀察到：元器件的兩邊有兩個小點，它表示元器件兩邊電平的變化，紅色表示高電平，藍色表示低電平，灰色表示未接入信號或高阻態(tài)。由于ＡＴ８９Ｃ５１單片機的Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３口內(nèi)部含有上拉電阻，復位后默認輸出高電平，故引腳處顯示紅色；Ｐ０口開漏輸出，故顯示灰色表示高阻態(tài)。61任務3

在線編程ＩＳＰ軟件的應用62學習目標１.學會查詢單片機開發(fā)板資料，掌握單片機開發(fā)板的使用方法。２.學會單片機在線編程仿真軟件的操作方法。３.能使用單片機在線編程仿真軟件下載運行單片機程序。４.能與小組成員討論解決不同電腦下載器ＵＳＢ連接的問題。63任務引入對于單片機初學者而言，用Ｐｒｏｔｅｕｓ軟件仿真學習單片機是一種行之有效的方法，但軟件是虛擬的運行環(huán)境，實時性不好，有一些涉及實際硬件的仿真效果不明顯，而單片機開發(fā)板可以解決軟件仿真的缺陷。本任務將通過ＳＴＣ單片機開發(fā)板在線編程仿真點亮一只發(fā)光二極管，來學習單片機開發(fā)板在線編程的使用方法。64相關知識一、ＳＴＣ單片機開發(fā)板單片機開發(fā)板是幫助初學者快速學習單片機的工具。如圖２－３－１所示是一款ＳＴＣ５１單片機通用多功能開發(fā)板，集ＳＴＣ編程、實驗、開發(fā)于一體。該開發(fā)板將單片機常用的外圍元器件，如流水燈、數(shù)碼管、矩陣鍵盤、蜂鳴器、點陣顯示器等部件集成在一小塊電路板上，具有ＩＳＰ在線編程功能，而且自帶編程燒錄功能。開發(fā)板采用了特別的設計，每個Ｉ／Ｏ口都可以獨立的斷開后再重新連接到其他硬件資源上，還特別設計了２０Ｐ的萬能插座，可以通過導線連接晶振信號（很多片內(nèi)已有ＲＣ振蕩器），對常用的ＳＴＣ８９Ｃ５１、ＳＴＣ８９Ｃ５２、ＳＴＣ１２Ｃ１０５２、ＳＴＣ１２Ｃ２０５２等ＳＴＣ系列單片機進行編程。圖２－３－１ＳＴＣ５１單片機通用多功能開發(fā)板65相關知識二、ＩＳＰ在線編程入門在系統(tǒng)編程（ＩｎＳｙｓｔｅｍＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ，ＩＳＰ）技術是指開發(fā)板上的單片機可以在需要時隨時編程寫入用戶最終的二進制代碼，不用將單片機取下用下載器燒錄，已經(jīng)編程的器件也可以用ＩＳＰ方式擦除或再編程的技術。ＩＳＰ在線編程方式的優(yōu)點是不用頻繁地插拔芯片，下載速度快。ＩＳＰ在線編程只能提供給具有ＩＳＰ功能的芯片。使用計算機利用ＩＳＰ軟件下載可執(zhí)行的機器代碼到單片機的一般步驟如下：１.用Ｋｅｉｌ軟件編寫源程序。２.編譯源程序，若有語法錯誤，重復步驟１、２。66相關知識二、ＩＳＰ在線編程入門３.安裝ＵＳＢ－串口驅動程序，連接好ＵＳＢ下載線。（１）先不要插ＵＳＢ－串口線到計算機的ＵＳＢ接口上。（２）運行ＵＳＢ轉串口驅動程序ＣＨ３４０ＳＥＲ.ＥＸＥ

，單擊安裝，直至出現(xiàn)安裝驅動成功信息框。（３）將單片機開發(fā)板的串口與計算機的ＵＳＢ端口連接。（４）查看ＵＳＢ端口的虛擬串口號，具體方法為：打開計算機的設備管理器，單擊端口，查看ＵＳＢ端口的虛擬串口號，并記住此串口號。４.在線下載用戶程序。運行已安裝的ＩＳＰ在線編程軟件，