《單片機(jī)應(yīng)用與設(shè)計(jì)》課件項(xiàng)目一

項(xiàng)目一單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作

1.1初識(shí)STC89C51單片機(jī)1.2STC89C51系列單片機(jī)的存儲(chǔ)器1.3單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作1.4Proteus仿真軟件制作指南1單片機(jī)最小系統(tǒng)硬件電路制作指南本章知識(shí)總結(jié)學(xué)習(xí)目標(biāo)

了解單片機(jī)的組成；

了解單片機(jī)的引腳功能；

掌握單片機(jī)最小系統(tǒng)的組成；

初步掌握Keil軟件的使用方法；

初步掌握Proteus軟件的使用方法，能進(jìn)行基本仿真操作。

能力目標(biāo)

能夠完成單片機(jī)最小系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)與制作；能利用Keil軟件進(jìn)行程序編寫；掌握STC系列單片機(jī)下載程序的方法；能借助Proteus仿真軟件進(jìn)行輔助學(xué)習(xí)。

1.1初識(shí)STC89C51單片機(jī)

1.1.1單片機(jī)概述

1.單片機(jī)簡(jiǎn)介

單片機(jī)是一種集成電路芯片，通常單片機(jī)由CPU、存儲(chǔ)器、I/O口、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器、中斷系統(tǒng)等組成。單片機(jī)又稱單片微型計(jì)算機(jī)，是典型的嵌入式微控制器，英文縮寫為MCU。

單片機(jī)起初被應(yīng)用在工業(yè)控制領(lǐng)域，目前已滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，如航空航天，智能儀器儀表控制，網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)時(shí)控制，數(shù)據(jù)采集處理，錄像機(jī)、攝像機(jī)、洗衣機(jī)、電磁爐、微波爐的控制等。

2.單片機(jī)類型

8051單片機(jī)最早由Intel公司推出，之后，多家公司購(gòu)買了8051的內(nèi)核，因此，以8051為內(nèi)核的單片機(jī)的產(chǎn)量最大，應(yīng)用最為廣泛。其中Atmel公司的AT89S5X系列單片機(jī)和宏晶公司的STC89C5X系列單片機(jī)，是目前應(yīng)用較多的兩款單片機(jī)，特別是Atmel公司的AT89S5X系列單片機(jī)由于推出得較早，因此在高校教學(xué)中應(yīng)用較多。

AVR單片機(jī)也是Atmel公司的產(chǎn)品，它是精簡(jiǎn)指令型單片機(jī)。與其他8位單片機(jī)相比，AVR單片機(jī)有明顯速度優(yōu)勢(shì)，具備1?MIPS的高速運(yùn)行處理能力，I/O口功能強(qiáng)大，可輸出40?mA的電流(單一輸出)，作輸入時(shí)可設(shè)置為三態(tài)高阻抗輸入或帶上拉電阻輸入，具備10?mA～20?mA灌電流的能力，外圍電路簡(jiǎn)單，系統(tǒng)穩(wěn)定性好。

PIC單片機(jī)是Microchip公司的產(chǎn)品，其CPU具有分散作用(多任務(wù))功能。它也是一種精簡(jiǎn)指令型的單片機(jī)，指令數(shù)量比較少，中檔的PIC系列有35條指令，低檔的有33條指令。

MSP430系列單片機(jī)是由美國(guó)德州儀器公司(TI)于1996年推出的一款16位超低功耗并具有精簡(jiǎn)指令集(RISC)的單片機(jī)，具有處理能力強(qiáng)、運(yùn)算速度快、超低功耗、片內(nèi)資源豐富等優(yōu)點(diǎn)。目前有MSP430x1xx系列、MSP430F2xx系列、MSP430C3xx系列、MSP430C4xx系列、MSP430F5xx系列，其中1xx系列和4xx系列目前在高校全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽中得到廣泛應(yīng)用。此外，還有SST、PHILIPS、華邦等多家公司都先后推出了各自的8051內(nèi)核單片機(jī)，也各自占有一定的市場(chǎng)。

本書以STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)為例，介紹單片機(jī)的基礎(chǔ)知識(shí)及其應(yīng)用。1.1.2性能與特點(diǎn)

STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)的特點(diǎn)如下：

(1)是增強(qiáng)型8051單片機(jī)，有6時(shí)鐘/機(jī)器和12時(shí)鐘/機(jī)器可選，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051。

(2)工作電壓：3.3?V～5?V(5?V單片機(jī))/2.0?V～3.8?V(3?V單片機(jī))。

(3)工作頻率范圍：0～40?MHz，相當(dāng)于普通8051的0～80?MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá)48?MHz。

(4)用戶應(yīng)用程序空間：4?KB/8?KB/13?KB/16?KB/32?KB/64?KB。

(5)片上集成1280?KB或512?KB的RAM。

(6)通用I/O口(35/39個(gè))復(fù)位后為：P1/P2/P3/P4是準(zhǔn)雙向口/弱上拉(普通8051傳統(tǒng)I/O口)；P0口是開漏輸出，作為總線擴(kuò)展用時(shí)不用加上拉電阻，作為I/O口用時(shí)需加上拉電阻。

(7)有ISP(在系統(tǒng)可編程)/IAP(在應(yīng)用可編程)功能，無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串口(RxD/P3.0，TxD/P3.1)直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。

(8)帶有EEPROM。

(9)有看門狗功能。

(10)內(nèi)部集成MAX810專用復(fù)位電路(HD版本和90C版本)，當(dāng)外部晶體為20?M以下時(shí)，可省去外部復(fù)位電路。

(11)共3個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，其中定時(shí)器0還可當(dāng)成2個(gè)8位定時(shí)器使用。

(12)外部中斷4路，下降沿中斷或低電平觸發(fā)中斷，PowerDown模式可由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒。

(13)通用異步串行口(UART)，還可用定時(shí)器軟件實(shí)現(xiàn)多個(gè)UART。

(14)工作溫度范圍：-40℃～+85℃(工業(yè)級(jí))/0～75℃(商業(yè)級(jí))。

(15)封裝：LQFP-44，PDIP-40，PLCC-44，PQFP-44。1.1.3內(nèi)部結(jié)構(gòu)

STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)中包含中央處理器(CPU)、程序存儲(chǔ)器(Flash)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(SRAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、UART串口、I/O接口、EEPROM、看門狗等模塊。STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)幾乎包含了數(shù)據(jù)采集和控制中所需所有單元模塊，可稱得上一個(gè)片上系統(tǒng)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1.1所示。圖1.1STC89C51RC/RD+單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)框1.1.4引腳

STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)的引腳如圖1.2所示。

(1)電源引腳。

VCC(40腳)：電源正極。

VSS(20腳)：電源負(fù)極。

圖1.2(DIP40)STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)的引腳圖

(2)輸入/輸出(I/O)引腳。

STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)共有4組I/O口，分別為P0、P1、P2及P3口。

P0口(32～39腳)：P0口既可作為輸入/輸出口，也可作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用。當(dāng)P0口作為輸入/輸出口時(shí)，P0是一個(gè)8位準(zhǔn)雙向口，上電復(fù)位后處于開漏模式。P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，所以作I/O口必須外接4.7?kΩ～10kΩ的上拉電阻。當(dāng)P0作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線使用時(shí)，是低8位地址線的A0～A7或數(shù)據(jù)線的D0～D7，此時(shí)無需外接上拉電阻。

P1口：1～8腳，其中：

1腳(P1.0)為標(biāo)準(zhǔn)I/O口，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的外部輸入端；

2腳(P1.1)為標(biāo)準(zhǔn)I/O口，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器2捕捉/重裝方式的觸發(fā)控制端；

3腳～8腳為標(biāo)準(zhǔn)I/O口。

P2口：21～28腳，P2口內(nèi)部有上拉電阻，既可作為輸入/輸出口，也可作為高8位地址總線使用(A8～A15)。當(dāng)P2口作為輸入/輸出口時(shí)，P2是一個(gè)8位準(zhǔn)雙向口。

P3口：10～17腳，P3口除作為準(zhǔn)雙向I/O口使用外，還可以將每一位用于第二功能，其中第二功能如下：

10腳(P3.0)為RXD，串口1數(shù)據(jù)接收端；

11腳(P3.1)為TXD，串口1數(shù)據(jù)發(fā)送端；

12腳(P3.2)為，外部中斷0，下降沿中斷或低電平中斷；

13腳(P3.3)為，外部中斷1，下降沿中斷或低電平中斷；

14腳(P3.4)為T0，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入端；

15腳(P3.5)為T1，定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1的外部輸入端；

16腳(P3.6)為，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫脈沖；

17腳(P3.7)為，外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖。其他引腳功能如下：

29腳為，外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)輸出引腳；

30腳為ALE/，地址鎖存允許信號(hào)輸出引腳/編程脈沖輸入引腳；

31腳為，內(nèi)外存儲(chǔ)器選擇引腳；

9腳為RST，復(fù)位腳；

18、19腳分別為XTAL2、XTAL1，分別接晶振的兩個(gè)引腳，19腳是外部時(shí)鐘源的輸入端，18腳是將19腳輸入的時(shí)鐘進(jìn)行輸出。

1.2STC89C51系列單片機(jī)的存儲(chǔ)器

STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是各自獨(dú)立編址的。STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)除可以訪問片上Flash存儲(chǔ)器外，還可以訪問64?KB的外部程序存儲(chǔ)器。

1.2.1程序存儲(chǔ)器

程序存儲(chǔ)器用于存放用戶程序、數(shù)據(jù)和表格等信息。STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)內(nèi)部集成了4?KB～64?KB的Flash程序存儲(chǔ)器。STC89C51RC/RD+系列各種型號(hào)單片機(jī)的片內(nèi)程序Flash存儲(chǔ)器的地址如表1-1所示。表1-1STC89C51RC/RD+系列各種型號(hào)單片機(jī)的

片內(nèi)程序Flash存儲(chǔ)器的地址表

單片機(jī)復(fù)位后，程序計(jì)數(shù)器(PC)的內(nèi)容為0000H，從0000H單元開始執(zhí)行程序。STC89C51RC/RD+單片機(jī)利用

引腳來確定是訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器還是訪問片外程序存儲(chǔ)器。當(dāng)引腳接高電平時(shí)，STC89C51RC/RD+單片機(jī)首先訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，當(dāng)PC的內(nèi)容超過片內(nèi)程序存儲(chǔ)器的地址范圍時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)到片外程序存儲(chǔ)器。

STC89C51系列單片機(jī)的5種中斷源的中斷入口地址規(guī)定如下：

外中斷0 0003H

定時(shí)器T0 000BH

外中斷1 0013H

定時(shí)器T1 001BH

串行口 0023H1.2.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器在物理上和邏輯上都分為兩個(gè)地址空間，即內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。內(nèi)部RAM有128或256個(gè)字節(jié)的用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間(不同的型號(hào)有分別)，用于存放執(zhí)行的中間結(jié)果和過程數(shù)據(jù)。普通89C51系列單片機(jī)的內(nèi)部RAM有128字節(jié)(89C51)/256字節(jié)(89C52)供用戶使用，其中：

(1)低128字節(jié)的內(nèi)部RAM(地址：00H～7FH)，可直接尋址或間接尋址；

(2)高128字節(jié)的內(nèi)部RAM(地址：80H～FFH)，只能間接尋址(普通89C51沒有)。1.2.3特殊功能寄存器

特殊功能寄存器(SFR)是用來對(duì)片內(nèi)各功能模塊進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視的控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個(gè)特殊功能的RAM區(qū)。STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)內(nèi)的特殊功能寄存器與內(nèi)部高128字節(jié)RAM共用相同的地址范圍，都使用80H～FFH，但特殊功能寄存器必須用直接尋址指令訪問。

1.程序計(jì)數(shù)器(PC)

程序計(jì)數(shù)器在物理上是獨(dú)立的，不屬于SFR之列。PC字長(zhǎng)16位，是專門用來控制指令執(zhí)行順序的寄存器。單片機(jī)上電或復(fù)位后，PC=0000H，強(qiáng)制單片機(jī)從程序的零單元開始執(zhí)行程序。

2.累加器(ACC)

累加器是8051單片機(jī)內(nèi)部最常用的寄存器，也可寫作A，常用于存放參加算術(shù)或邏輯運(yùn)算的操作數(shù)及運(yùn)算結(jié)果。

3.?B寄存器

B寄存器在乘法和除法運(yùn)算中須與累加器配合使用。MULAB指令把A和B中的8位無符號(hào)數(shù)相乘，所得的16位乘積的低字節(jié)存放在A中，高字節(jié)存放在B中。DIVAB指令用B除以A，整數(shù)商存放在A中，余數(shù)存放在B中。B寄存器還可以用作通用暫存寄存器。

4.程序狀態(tài)字寄存器(PSW)

PSW各標(biāo)志位見表1-2。

CY：進(jìn)位位。加法運(yùn)算中，當(dāng)最高位即B7位有進(jìn)位，或減法運(yùn)算中最高位有借位時(shí)，CY為1，反之為0。

AC：進(jìn)位輔助位。加法運(yùn)算中，當(dāng)B3位有進(jìn)位，或減法運(yùn)算中B3有借位時(shí)，AC為1，反之為0。設(shè)置輔助進(jìn)位標(biāo)志AC的目的是為了便于BCD碼加法、減法運(yùn)算的調(diào)整。

F0：用戶標(biāo)志位0。

RS1、RS0：工作寄存器組的選擇位，如表1-3所示。表1-2PSW各標(biāo)志位表

表1-3工作寄存器組選擇表

OV：溢出標(biāo)志位。

F0：用戶標(biāo)志位1。

B1：保留位。

P：奇偶標(biāo)志位。該標(biāo)志位始終體現(xiàn)累加器ACC中1的個(gè)數(shù)的奇偶性。如果累加器ACC中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)，則P置1；當(dāng)累加器ACC中的個(gè)數(shù)為偶數(shù)(包括0個(gè))時(shí)，P位為0。

5.堆棧指針(SP)

堆棧指針是一個(gè)8位專用寄存器。它指示出堆棧頂部在內(nèi)部RAM塊中的位置。系統(tǒng)復(fù)位后，SP初始化為07H，使得堆棧事實(shí)上由08H單元開始，考慮08H～1FH單元分別屬于工作寄存器組1～3，若在程序設(shè)計(jì)中用到這些區(qū)，則最好把SP值改變?yōu)?0H或更大的值為宜。STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)的堆棧是向上生長(zhǎng)的，即將數(shù)據(jù)壓入堆棧后，SP內(nèi)容增大。

6.數(shù)據(jù)指針(DPTR)

數(shù)據(jù)指針是一個(gè)16位專用寄存器，由DPL(低8位)和DPH(高8位)組成，其地址是82H(DPL，低字節(jié))和83H(DPH，高字節(jié))。DPTR是傳統(tǒng)8051機(jī)中唯一可以直接進(jìn)行16位操作的寄存器，也可分別對(duì)DPL和DPH按字節(jié)進(jìn)行操作。STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)有兩個(gè)16位的數(shù)據(jù)指針DPRT0和DPTR1，這兩個(gè)數(shù)據(jù)指針共用同一個(gè)地址空間，可通過設(shè)置DPS/AUXR1.0來選擇具體被使用的數(shù)據(jù)指針。

1.3單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)與制作

單片機(jī)最小系統(tǒng)，也稱為最小應(yīng)用系統(tǒng)，是指用最少的元件組成的可以工作的單片機(jī)系統(tǒng)。最小系統(tǒng)一般應(yīng)該包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、晶振電路、復(fù)位電路。

1.3.1最小系統(tǒng)的硬件電路

單片機(jī)最小系統(tǒng)電路如圖1.3所示。圖1.3單片機(jī)最小系統(tǒng)電路圖

1.時(shí)鐘電路

時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所必需的時(shí)鐘控制信號(hào)。時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度。

時(shí)鐘電路連接單片機(jī)18腳和19腳，由晶振和無極性電容構(gòu)成。

XTAL1(19腳)：芯片內(nèi)部振蕩電路輸入端。

XTAL2(18腳)：芯片內(nèi)部振蕩電路輸出端。

一般來說晶振可以在1.2?MHz～12?MHz之間任選，或者更高，實(shí)際中常選用11.0592?MHz的石英晶振，選擇11.0592MHz的晶振可以得到精確的通信波特率，在進(jìn)行串口通信時(shí)可靠性高。與晶振連接的兩個(gè)無極性電容起到頻率微調(diào)作用，電容通?？梢栽?2?pF～30?pF之間選擇。

2.復(fù)位電路

當(dāng)單片機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行中，受到環(huán)境干擾出現(xiàn)程序異常的時(shí)候，按下復(fù)位按鈕后，內(nèi)部的程序自動(dòng)從頭開始執(zhí)行。

單片機(jī)系統(tǒng)常常有上電復(fù)位和按鈕復(fù)位兩種方法。圖1.3中電容與電阻連接點(diǎn)連接單片機(jī)9腳，構(gòu)成單片機(jī)復(fù)位電路，此種接法為上電復(fù)位電路即電源接通后單片機(jī)復(fù)位。單片機(jī)在第9腳的高電平持續(xù)2μs就可以實(shí)現(xiàn)復(fù)位，因此只要保證電容的充放電時(shí)間大于2?μs即可實(shí)現(xiàn)復(fù)位。圖1.3所示的電路，是單片機(jī)能完成工作的最基本的單元。但是我們要使單片機(jī)實(shí)現(xiàn)我們的意圖(讓單片機(jī)執(zhí)行相應(yīng)的程序)，就需要將所編寫的程序代碼下載到單片機(jī)中，但圖1.3所示的電路是無法完成程序下載任務(wù)的。因此，需要在原電路的基礎(chǔ)上，對(duì)電路進(jìn)行擴(kuò)展，以方便隨時(shí)將新編寫的程序或修改的程序下載到單片機(jī)中。擴(kuò)展電路圖如1.4所示。圖1.4在系統(tǒng)可編程(ISP)典型應(yīng)用線路圖圖1.4中加入了MAX232芯片，可通過MAX232芯片與串口和單片機(jī)連接，以上電路可以完成將程序下載到單片機(jī)中的任務(wù)。

在制作單片機(jī)最小系統(tǒng)的過程中，需要準(zhǔn)備以下元器件：10?cm?×?10?cm萬(wàn)能板1塊、DIP40芯片座1個(gè)、DIP16芯片座1個(gè)、11.0592?MHz晶振1個(gè)、27?pF瓷片電容2個(gè)(瓷片電容可以考慮換成獨(dú)石電容)、DB9串口(DB9-F-彎90度)1個(gè)、10?kΩ電阻1個(gè)、10?μF電解電容1個(gè)、STC89C52單片機(jī)1片、104瓷片電容4個(gè)、7.5?×?7.5自鎖開關(guān)1個(gè)(做電源開關(guān)使用)、MAX232芯片1片、10kΩ排阻1個(gè)(由于P0口為漏極開路模式，因此在使用時(shí)需要外接上拉電阻)、雙排針1個(gè)(擴(kuò)展I/O引腳使用)、串口線1根(臺(tái)式機(jī)電腦帶串口，可以使用此口下載程序)或者USB轉(zhuǎn)232線(筆記本電腦無串口，可使用此線下載程序)。焊接時(shí)應(yīng)注意：首先確定核心元器件的位置，由于有芯片座，所以先焊接芯片座，等所有電路焊接完成后再安裝芯片。另外使用的是萬(wàn)能板，所以在焊接過程中，布局盡量不飛線，也就是按照Protel99se中繪制單面PCB的方法一樣，所有的線路都在焊接面完成，以加強(qiáng)電路的穩(wěn)定性。圖1.5所示為實(shí)際布線圖。圖1.6所示為實(shí)際布局圖。

為了檢驗(yàn)制作的單片機(jī)最小系統(tǒng)能否正常工作，可以另外準(zhǔn)備一個(gè)發(fā)光二極管，將其焊接在單片機(jī)任意一個(gè)I/O引腳上，來檢測(cè)單片機(jī)最小系統(tǒng)能否正常工作。圖1.5實(shí)際布線圖圖1.6實(shí)際布局圖1.3.2程序編寫與下載

1.開發(fā)環(huán)境與程序編寫

程序的編寫需要在相關(guān)的開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行，編程所使用的語(yǔ)言有匯編語(yǔ)言、C語(yǔ)言等，本書的所有代碼都是以C語(yǔ)言進(jìn)行編寫的。C語(yǔ)言編程使用的編譯器為Cx51，目前使用較多的是Keil軟件。

KeilC51是美國(guó)KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開發(fā)系統(tǒng)，提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境(μVision)將這些部分組合在一起。下面介紹如何在Keil開發(fā)環(huán)境下編寫程序代碼(關(guān)于Keil的詳細(xì)使用方法，會(huì)在后面章節(jié)介紹)。

1)軟件的安裝

(1)雙擊安裝文件C51V818.exe，在彈出的對(duì)話框中，單擊“Next”按鈕，如圖1.7所示。

(2)將“IagreetoallthetermsoftheprecedingLicenseAgreement”前的單選框選中，然后單擊“Next”按鈕，如圖1.8所示。

(3)安裝程序默認(rèn)路徑為C:\Keil，若想更改路徑，可以點(diǎn)擊“Browse”按鈕，選擇安裝路徑即可，路徑選中完成后，單擊“Next”按鈕，如圖1.9所示。圖1.7Keil軟件安裝過程圖A圖1.8Keil軟件安裝過程圖B圖1.9Keil軟件安裝過程圖C

(4)在彈出的對(duì)話框中，在“FirstName”中輸入名字，在“E-mail”中輸入郵箱，當(dāng)然這兩項(xiàng)也可以隨意填寫，不影響安裝過程。輸入完成后，單擊“Next”按鈕，程序?qū)⑦M(jìn)行安裝，如圖1.10和圖1.11所示。

(5)待安裝完成后，會(huì)出現(xiàn)對(duì)話框，單擊“Finish”按鈕完成安裝。圖1.10Keil軟件安裝過程圖D

圖1.11Keil軟件安裝過程圖E

2)軟件的使用

第一步：鼠標(biāo)雙擊桌面上的KeilμVision3軟件圖標(biāo)，見圖1.12。

打開后，會(huì)彈出圖1.13所示的界面，如果不是圖1.13所示的界面，可以用鼠標(biāo)選擇““Project”菜單中的“CloseProject”返回到圖1.13所示的界面。圖1.12KeilμVision3軟件圖標(biāo)

圖1.13軟件初始畫面第二步：建立工程文件。

在項(xiàng)目開發(fā)中，只有一個(gè)源程序是不行的，還需要選擇相應(yīng)的CPU等參數(shù)，因此為了管理和使用方便，Keil使用工程的概念，將所有的參數(shù)和文件都集中到一個(gè)工程中。

點(diǎn)擊“Project”菜單中的“NewμVisionProject…”(見圖1.14)，出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框(見圖1.15)，要求給將要建立的工程起一個(gè)名字，你可以輸入一個(gè)名字(假設(shè)輸入“項(xiàng)目一”)，不需要輸入擴(kuò)展名(注意選擇好保存的路徑)。

輸入完成后，單擊“保存”按鈕，會(huì)彈出“SelectDeviceforTarget‘Target1’”對(duì)話框，如圖1.16所示。圖1.14新建項(xiàng)目菜單圖1.15命名保存窗口圖1.16“SelectDeviceforTarget‘Target1’”對(duì)話框這個(gè)對(duì)話框要求選擇目標(biāo)CPU(即你所用芯片的型號(hào))，Keil支持的CPU很多，我們使用的是STC89C52，但是可選的列表中并沒有STC公司的芯片，因此我們選擇Atmel公司的AT89C52芯片，兩款芯片在編程上無任何區(qū)別。點(diǎn)擊Atmel前面的“+”號(hào)，展開該層，點(diǎn)擊其中的AT89C52，然后再點(diǎn)擊“OK”按鈕(如圖1.17所示)，會(huì)彈出一個(gè)“CopyStandard8051StartupCodetoProjectFolderandAddFiletoProject”對(duì)話框，點(diǎn)擊“否”按鈕(見圖1.18)，回到主界面。

此時(shí)，在工程窗口的文件頁(yè)中，出現(xiàn)了“Target1”，前面有“+”號(hào)，點(diǎn)擊“+”號(hào)展開，可以看到下一層的“SourceGroup1”，如圖1.19所示。圖1.17器件選擇窗口圖1.18添加Standard8051文件詢問窗口圖1.19工程建立完成后窗口到此，工程已經(jīng)建立完成，但現(xiàn)在的工程是一個(gè)空的工程，沒有任何文件在里面。

第三步：建立源文件，并添加到工程中。

(1)點(diǎn)擊“File”菜單中的“New…”項(xiàng)，如圖1.20所示。

會(huì)彈出Text1對(duì)話框，如圖1.21所示。

(2)單擊“File”菜單中的“Save”項(xiàng)后，在彈出的對(duì)話框輸入要保存的文件名字，后綴名為“.c”，然后單擊“保存”按鈕(這里輸入“單片機(jī)最小系統(tǒng)測(cè)試.c”)，如圖1.22所示。保存后新建的文件窗口如圖1.23所示。圖1.20新建文件圖1.21新建文件窗口圖1.22文件保存窗口圖1.23文件保存后的窗口

(3)在如圖1.19中的“SourceGroup1”處，單擊右鍵，選擇“AddfiletoGroup‘SourceGroup1’”(見圖1.24)，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框(見圖1.25)，單擊選擇“單片機(jī)最小系統(tǒng)測(cè)試.c”，然后單擊“Add”按鈕，最后單擊“Close”按鈕結(jié)束。

這時(shí)，在“SourceGroup1”的前面，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)“”號(hào)，單擊“”號(hào)，剛才添加的“單片機(jī)最小系統(tǒng)測(cè)試.c”就會(huì)出現(xiàn)在其下方(如圖1.26所示)，這時(shí)就可以在右邊空白處進(jìn)行編程了(如圖1.27所示)。圖1.24添加文件菜單圖1.25添加文件選擇窗口圖1.26文件添加到工程中后狀態(tài)圖1.27文件添加到工程中后狀態(tài)第四步：在編程區(qū)輸入程序代碼。

#include<reg52.h> //頭文件

voidmain() //主函數(shù)

{

P1=0x55； //讓P1口的第0、2、4、6位為高電平“1”，第1、3、5、7位為低電平“0”

}

第五步：對(duì)Keil進(jìn)行設(shè)置，生成hex文件。

(1)單擊“”圖標(biāo)，如圖1.28所示。單擊后會(huì)彈出“OptionsforTarget‘Target1’”對(duì)話框，選擇“Output”選項(xiàng)卡，如圖1.29所示。

(2)在“Output”選項(xiàng)卡的“NameofExecutable”中可以輸入要生成的hex文件的名字(也可以不改)，然后將“CreateHEXFile”前的復(fù)選框勾上，單擊“OK”按鈕，如圖1.30所示。

(3)對(duì)程序進(jìn)行編譯，查找錯(cuò)誤，生成hex文件，為下載到單片機(jī)中做好準(zhǔn)備。首先單擊圖標(biāo)，如果有錯(cuò)誤，會(huì)在最下方出現(xiàn)提示，如果沒有錯(cuò)誤，就會(huì)出現(xiàn)如圖1.31所示界面。圖1.28設(shè)置按鈕圖1.29“OptionsforTarget‘Target1’”對(duì)話框圖1.30HEX文件輸出設(shè)置窗口圖1.31輸出窗口信息提示最后一行的“0Error(s)，0Warning(s)”，表明程序沒有錯(cuò)誤，沒有警告，倒數(shù)第二行表示已經(jīng)創(chuàng)建了“項(xiàng)目一.hex”文件。打開之前保存“項(xiàng)目一”工程的存放路徑，可以看到創(chuàng)建的“項(xiàng)目一.hex”文件，如圖1.32所示。圖1.32創(chuàng)建的hex文件

2.程序下載方法

要下載到單片機(jī)中的文件已經(jīng)創(chuàng)建完成了，現(xiàn)在介紹如何將程序下載到單片機(jī)中。

STC系列單片機(jī)在下載程序時(shí)時(shí)需要使用“STC_ISP.exe”的軟件，可以到STC官方網(wǎng)站/中的右上角“STC-ISP下載編程燒錄軟件”一欄中選擇相應(yīng)版本的下載軟件進(jìn)行下載。下載完成后，選擇相應(yīng)的路徑解壓安裝，然后選擇圖標(biāo)雙擊打開，就會(huì)呈現(xiàn)如圖1.33所示的界面。在界面中最上面，會(huì)顯示“STC-ISP.exewww.STCMCU.com”的信息，最后的“V4.88”表示的是當(dāng)前軟件的版本，官方網(wǎng)站會(huì)不斷更新ISP軟件。圖1.33STC-ISP界面下載步驟如下：

(1)雙擊打開STC-ISP.exe軟件。(注意：如果是WindowsXP系統(tǒng)則直接雙擊打開，如果是Windows7操作系統(tǒng)，在使用的時(shí)候，不要雙擊打開，而是在圖標(biāo)處點(diǎn)擊右鍵，選擇“以管理員身份運(yùn)行”，軟件才能正常使用，否則可能無法正常下載程序)

(2)對(duì)ISP軟件進(jìn)行設(shè)置：

①單擊圖1.34所示的“倒三角”按鈕，選擇第一項(xiàng)“89C5XRC/RD+series”，然后單擊前面的“+”，選擇所使用的單片機(jī)型號(hào)，我們選用的是STC89C52。如果使用的是STC其他系列的單片機(jī)，則在相應(yīng)的系列里面進(jìn)行選擇。圖1.34器件選擇按鈕②選擇要下載的hex文件。單擊“OpenFile/打開文件”按鈕，如圖1.35所示。

單擊完成后會(huì)彈出圖1.36所示對(duì)話框。

選擇文件存放的位置，單擊要選擇的文件，然后單擊“打開”。文件打開后，會(huì)出現(xiàn)一組十六進(jìn)制數(shù)，如圖1.37所示。

③選擇相應(yīng)的串行口和合適的波特率。在“COM”里選擇相應(yīng)的串口號(hào)，然后選擇相應(yīng)的波特率。如果是手工焊接的單片機(jī)最小系統(tǒng)，建議在“最高波特率”處選擇較低的波特率，如9600，如圖1.38所示。手工焊接的串口通信電路的性能波動(dòng)較大，跟焊接的質(zhì)量有很大的關(guān)系，當(dāng)下載不成功時(shí)，可以嘗試以更低的波特率進(jìn)行連接。在“COM”串口號(hào)選擇時(shí)，要根據(jù)實(shí)際的連接情況來選擇。圖1.35選擇hex文件按鈕圖1.36hex文件選擇窗口圖1.37hex文件添加后狀態(tài)圖1.38COM口與波特率選擇如果用的是臺(tái)式機(jī)主機(jī)箱后面主板自帶的串口的話，那么就可以選擇“COM1”。

如果使用的是筆記本電腦，而筆記本電腦一般都沒有串口，只有USB口，則需要購(gòu)買一個(gè)“USB轉(zhuǎn)串口”線與自制的單片機(jī)最小系統(tǒng)相連。使用USB轉(zhuǎn)串口線時(shí)，首先將購(gòu)買的轉(zhuǎn)換線USB一端插入到筆記本上，將附帶的光盤插入到光驅(qū)中，根據(jù)提示選擇配套的驅(qū)動(dòng)程序，安裝完成后，重新插拔一次。下面以Windows7系統(tǒng)為例講解如何查看串口序號(hào)。首先在電腦“桌面”上的“計(jì)算機(jī)”圖標(biāo)上單擊右鍵，選擇“管理”(如圖1.39所示)，會(huì)彈出一個(gè)界面(如圖1.40所示)，再在界面左邊單擊選擇“設(shè)備管理器”，再在界面右側(cè)選擇“端口(COM和LPT)”并雙擊(如圖1.41所示的方框部分)，將會(huì)看到“ProlificUSB-to-SerialCommPort”一項(xiàng)，在這一項(xiàng)后面會(huì)有(COM×)的顯示(如圖1.42所示)，×顯示的是阿拉伯?dāng)?shù)字，數(shù)字是幾就選擇相應(yīng)的COM序號(hào)即可。圖1.39打開計(jì)算機(jī)管理圖1.40設(shè)備管理器窗口圖1.41選擇窗口圖1.42COM選項(xiàng)標(biāo)注位置顯示的是COM4，則在ISP軟件“COM”處選擇COM4即可。如果是WindowsXP系統(tǒng)，查看的方法也是一樣的。

(3)如圖1.43所示，單擊“Download/下載”按鈕，然后給制作的單片機(jī)最小系統(tǒng)供電。注意先后順序，先點(diǎn)擊Download，然后供電，順序不能顛倒，否則會(huì)下載出錯(cuò)。

要注意，在ISP軟件中的“Step4/步驟4”里面的選項(xiàng)不要修改。點(diǎn)擊“Download/下載”按鈕后，程序?qū)⑦M(jìn)行下載，將會(huì)出現(xiàn)如圖1.44所示的界面。圖1.43下載按鈕

圖1.44下載連接中下載成功后將會(huì)有提示，如圖1.45所示。

(4)如果下載不成功，會(huì)出現(xiàn)如圖1.46所示界面。

如果下載不成功，在確定ISP軟件沒有問題后，就需要檢查硬件電路，重點(diǎn)檢查單片機(jī)時(shí)鐘電路和MAX232電路。

以上是制作單片機(jī)最小系統(tǒng)的步驟和程序下載的方法，有興趣的同學(xué)可以自己動(dòng)手制作一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)，開始單片機(jī)學(xué)習(xí)。圖1.45下載已完成

圖1.46下載未成功提示隨著電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的功能也越來越強(qiáng)大，各種仿真技術(shù)、虛擬技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。我們?cè)趯W(xué)習(xí)單片機(jī)的過程中，也可以借助虛擬仿真技術(shù)，這樣不但可以節(jié)省硬件制作的時(shí)間，而且容易上手。目前單片機(jī)仿真應(yīng)用最為廣泛的是Proteus軟件。通過仿真軟件，可以加深理解編程，便于單片機(jī)的學(xué)習(xí)。需要指出的是，無論多么好的軟件，與硬件相比，還是具有一定差異性的，如果想要在單片機(jī)方面深入學(xué)習(xí)，建議軟硬結(jié)合，即通過仿真軟件學(xué)習(xí)基礎(chǔ)內(nèi)容，加深理解，然后自己實(shí)際動(dòng)手制作硬件，掌握真實(shí)電路工作情況。1.3.3調(diào)試方法與步驟

本項(xiàng)目主要的任務(wù)就是使自己制作的單片機(jī)最小系統(tǒng)能夠正常工作。因此一旦出現(xiàn)無法下載程序的情況，首先要檢查硬件電路制作是否正確，具體可以將電路原理圖與實(shí)際硬件電路對(duì)比檢查，查看是否有焊接錯(cuò)誤的地方，確認(rèn)無誤后，仍然無法下載程序，則首先考慮電容等小器件是否有損壞，逐一排查，直到單片機(jī)最小系統(tǒng)能夠正常工作為止。

將“項(xiàng)目一.hex”文件下載到單片機(jī)后，可以拿萬(wàn)用表，測(cè)試P1口的第0、2、4、6位是否為高電平(5?V)，P1口的第1、3、5、7位是否為低電平。如果與程序設(shè)置一樣，說明單片機(jī)最小系統(tǒng)工作正常，就可以在最小系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行其他擴(kuò)展應(yīng)用了。

1.4Proteus仿真軟件

Proteus軟件是英國(guó)LabcenterElectronics公司出版的EDA(ElectronicDesignAutomation，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化)工具軟件(該軟件中國(guó)總代理為廣州風(fēng)標(biāo)電子技術(shù)有限公司)。它不僅具有其他EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件，是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具之一。Proteus的功能從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機(jī)與外圍電路協(xié)同仿真，可一鍵切換到PCB設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計(jì)，是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計(jì)平臺(tái)。其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DSPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯器，目前最新版本為Proteus7.9。

1.打開Proteus軟件

Proteus軟件安裝好之后，我們可以點(diǎn)擊“開始”→“程序”→“Proteus7Professional”→“ISIS7Professional”(見圖1.47)，會(huì)出現(xiàn)Proteus界面(本書使用Proteus7.7版本)，如圖1.48所示。

進(jìn)入Proteus后，會(huì)出現(xiàn)Proteus工作界面，在彈出的對(duì)話框中選擇“No”，選中“以后不再顯示此對(duì)話框”，關(guān)閉彈出提示。進(jìn)入Proteus軟件后，會(huì)出現(xiàn)圖1.49所示工作界面。圖1.47選擇Proteus軟件圖1.48Proteus加載畫面圖1.49Proteus軟件工作界面

2.?Proteus基本操作

我們以單片機(jī)最小系統(tǒng)為例，講解如何利用進(jìn)行Proteus進(jìn)行仿真。

1)選擇元器件

在對(duì)象選擇按鈕中選擇“P”按鈕，彈出“PickDevices”對(duì)話框，如圖1.50所示。

元器件選擇共有兩種辦法：

(1)按類別查找元器件，即通過元器件類別、元件符號(hào)、參數(shù)等判斷元器件屬于哪一大類，雙擊找到的元件名，該元件便會(huì)顯示在“DEVICES”界面中了。圖1.50元器件選擇窗口

(2)直接查找，即把元件名的全稱或部分輸入到PickDevices對(duì)話框中的“關(guān)鍵字”欄，在中間的查找“結(jié)果”中顯示所有列表，選擇我們需要的器件。

直接查找節(jié)約時(shí)間，但是需要對(duì)器件十分熟悉。下面給出幾種Proteus常用器件名稱：

AND 與門 NOR 或非門

BATTERY 直流電源NOT 非門

BUFFER 緩沖器 OR 或門

CAP 電容 PNP 三極管

CAP-ELEC 電解電容 RES 電阻

DIODE 二極管 RESPACK排阻

LED 發(fā)光二極管 BUTTON按鈕

NAND 與非門 7SEG 七段數(shù)碼管接下來把單片機(jī)最小系統(tǒng)所需的元器件選擇出來，分別在“PickDevices”對(duì)話框的“關(guān)鍵字”欄中輸入各元器件。具體操作如下(輸入時(shí)不區(qū)分大小寫)：

①在“關(guān)鍵字”欄輸入AT89C52，在右側(cè)會(huì)出現(xiàn)器件的型號(hào)，如圖1.51所示，在這里提示一下，如果不記得器件的全稱，只記得幾個(gè)字符，也可以輸入進(jìn)去，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將與輸入相匹配的器件選擇出來，然后再由用戶自行選擇。

由于Proteus元器件庫(kù)中沒有STC系列單片機(jī)，仿真時(shí)可以用AT系列替代。

雙擊所需元件，元件就會(huì)出現(xiàn)在“DEVICES”欄中。如圖1.52所示。圖1.51元器件選擇圖1.52雙擊添加元器件②然后依次輸入CAP、CAP-ELEC、CRYSTAL、RES、RESPACK。選擇好之后，所有已選器件都在列表中，如圖1.53所示。

③把元件放置到圖形編輯區(qū)中。單擊需要放置的元器件，放置到圖形編輯區(qū)中，如圖1.54所示。

④連元器件連線。畫線的方法：當(dāng)鼠標(biāo)的指針靠近一個(gè)器件的連接點(diǎn)時(shí)，鼠標(biāo)的指針就會(huì)變?yōu)橐粋€(gè)綠顏色的小筆，鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊元器件的連接點(diǎn)，移動(dòng)鼠標(biāo)(不用一直按著左鍵)就出現(xiàn)連接線。如果想讓Proteus軟件自動(dòng)定出線路徑，只需左擊另一個(gè)連接點(diǎn)即可。連接后電路如圖1.55所示。圖1.53已選取的元器件列表圖1.54放置元器件圖1.55連線后電路⑤放置電源、地，并連接。點(diǎn)擊左側(cè)“繪圖工具欄”中的“終端模式”。分別選擇“POWER”、“GROUND”，如圖1.56所示。放置到繪圖區(qū)后與器件連接，連接完成后電路如圖1.57所示。

⑥編輯元器件屬性。雙擊元器件，在彈出的“編輯元件”對(duì)話框中，修改相應(yīng)參數(shù)。

(a)雙擊“AT89C52”，在彈出對(duì)話框的“ClockFrequency”中，將參數(shù)修改為我們實(shí)際的單片機(jī)晶振頻率11.0592?MHz，修改完成后，單擊“確定”按鈕退出對(duì)話框，如圖1.58所示。

(b)用同樣的方法，修改電容、晶振、電阻以及排阻的參數(shù)，分別如圖1.59～圖1.63所示。圖1.56電源和地選取圖1.57