第二章 单片机应用系统的研制与开发环境

1、单片机原理(yunl)与应用主讲教师(jiosh):张东阳沈阳理工大学装备工程学院Email： Tel四十七页第二章 单片机应用系统(xtng)的研制与开发环境 2.1 本专业学生应掌握(zhngw)开发工具 2.2 如何用单片机点亮一盏灯？ 2.3 KeilC的使用方法 2.4 Proteus的使用方法共四十七页大学(dxu)两年你学到了什么？什么(shn me)也没学到？为什么(shn me)？是否掌握了科学方法合理的学习方法？是否加强了对自己能力的锻炼和培养？是否掌握了应该掌握的设计工具？共四十七页大学四年我们应该学习(xux)什么？知识的学习：阅览大量的人文科

2、学、自然科学和社会科学书籍；能力的培养：表达能力、沟通能力、合作(hzu)能力、自主学习能力、综合设计能力、创新创业能力及其它各方面能力；思想认识的升华：。共四十七页大学四年我们应该掌握(zhngw)哪些开发工具？综合设计能力、创新创业能力的培养(piyng)： 需要掌握足够的开发工具共四十七页程序设计基础(jch)：C语言程序设计 开发工具：Turbo C、VB 机械设计基础：产品设计 开发工具： UG、CATIA、PRO/E 系统控制基础：控制系统设计 开发工具： MATLAB、Simulink FPGA设计基础： VHDL语言 开发工具： QUARTUS II、ISE 电子产品设计：各种

3、电子产品 开发工具： Proteus 、Keil C虚拟仪器设计：各种控制系统 开发工具： Labview 2.1 本专业(zhuny)学生大学四年应该掌握的开发工具？共四十七页掌握(zhngw)了这些开发工具，你就拥有了吃饭的饭碗掌握(zhngw)了这些开发工具，你就具备了生存的技能!共四十七页2.2 如何(rh)用单片机点亮一盏灯？ 共四十七页什么是单片机应用(yngyng)系统的研制与开发环境？ 单片机应用(yngyng)系统的设计一般分为硬件电路设计和软件系统设计。硬件电路设计：Protues（系统仿真平台）软件系统设计：Keil C （软件开发平台）软件开发平台 + 系统仿真平台 =

4、 单片机应用系统的研制与开发环境共四十七页如何(rh)用单片机点亮一盏灯？ 最简单(jindn)的单片机应用系统： 最小的单片机系统 + 一盏灯系统设计包括： 硬件电路设计 + 软件系统设计 + 仿真调试共四十七页 用单片机点亮一盏(y zhn)_硬件电路设计图2-1 shiyan1硬件(yn jin)电路原理图所用元件:单片机:AT89C51晶振:CRYSTAL 12MHz电阻:RES(100,10K)瓷片电容CAP 30pf电解电容CAP-ELEC按钮BUTTON发光二极管LED-BIBY共四十七页 用单片机点亮一盏灯_软件系统设计(shj)程序名：Test1.ASM ORG 0030H

5、MOV A,#0FFH MOV P1,A CLR P1.0 END共四十七页 硬件(yn jin) + 软件 = 单片机应用系统!共四十七页 Keil C是德国Keil公司开发的单片机编译器，是目前最好的51单片机开发工具之一，可以用来编译C源代码和汇编源程序、连接和重定位(dngwi)目标文件和库文件、创建HEX文件、调试目标程序等，是一种集成化的文件管理编译环境。2.3 Keil C的使用(shyng)方法共四十七页Keil C中的源程序设计(shj)与编译 在Keil C集成开发环境下使用工程的方法来管理文件(wnjin)，而不是单一文件(wnjin)的模式，所有的文件(wnjin)包括

6、源程序(如C程序、汇编程序)、头文件等都可以放在工程项目文件里统一管理。共四十七页具体如何建立(jinl)应用程序并进行仿真调试，实例说明如下:（1）建立一个项目双击桌面快捷图标即可进入如图2-2所示的集成开发环境编辑操作界面，主要包括三个窗口(chungku)：工程项目窗口(chungku)、编辑窗口(chungku)和输出窗口(chungku)。 图2-2 编辑操作界面共四十七页单击 Project 菜单，在弹出的下拉菜单中选中“New Project”选项，新建一个(y )项目，如图2-3所示。 图2-3 Project界面(jimin)然后选择要保存的路径:本课程所有设计可设一个总目录

7、，如:dpj,下面按设计项目设置目录,dpjtestkeil，输入工程文件的名字:比如保存到dpjtestkeil目录里，工程文件的名字shiyan1 ，如图2-4所示，然后单击“保存”按钮。 图2-4 Project保存设置界面共四十七页（2）选择单片机型号 这时会弹出一个(y )对话框，要求选择单片机的型号。这里可以根据所使用的单片机来选择，Keil几乎支持所有51核的单片机，这里以Atmel的89C51来说明，如图2-5所示。首先选择Atmel公司，然后单击左边的“+”号之后选择AT89C51，右边栏是对这个单片机的基本说明，然后单击“确定”图2-5 选择公司(n s)和器件共四十七页在

8、随后弹出的对话框单击“否”,完成以上(yshng)步骤后，屏幕如图2-6所示。图2-6 初始化编辑(binj)界面共四十七页（3）选项设置将鼠标指针(zhzhn)指向“Target 1”并单击右键，再从弹出的右键菜单中单击“Options for Target”选项，如图2-7所示。图2-7 选择(xunz)“Options for Target”选项从弹出的“Options”对话框中选择“Output”标签栏，并按如图2-8所示设置其中各项。图2-8 “Output”标签栏共四十七页建立一个新的ASM汇编语言(hu bin y yn)程序并编译（1）在菜单栏中，单击“File”菜单，再单击“

9、New”选项，或直接单击工具栏的快捷图标来建立了一个新的编辑窗口。此时光标在编辑窗口里闪烁，这时可以输入用户的应用程序了。 建议首先保存该空白文件,单击菜单上的“File”, 在下拉菜单中选中“Save As”选项，在弹出对话框的“文件名”栏右侧编辑框中，输入欲使用的文件名，同时，必须(bx)输入正确的扩展名，如“Test1.asm”，然后单击“保存”按钮，如图2-9所示。 图2-9 保存源程序共四十七页注意：如果用语言编写程序，则扩展名为“.c”；如果用汇编语言编写程序，则扩展名为“.asm”，且必须添加扩展文件名。（2）回到编辑界面后,单击“Target 1”前面的“”号，然后(rnhu)

10、在“Source Group 1”上单击右键，弹出如图2-10所示的快捷菜单,然后单击“Add File to Group Source Group 1”图2-10 弹出右键菜单(ci dn)共四十七页打开如图2-11所示对话框，在“文件类型”处默认为“C Source file(*.c)”，因为前面(qin mian)我们保存的是汇编语言的文件，故需要选择“AsmSourcefile(*.s*;*.src;*.a*)”，这样在上面就可以看到刚才保存的汇编语言文“Test1.asm”，双击该文件则自动添加至项目，单击“Close”关闭对话框。 单击“Source Group 1”文件夹前面的“

11、+”号，就看到了刚才添加的“Test1.asm”文件，如图2-12所示。图2-11 弹出右键菜单(ci dn)图2-12 添加文件后工程栏的变化共四十七页（3）然后就可以在右侧的编辑区输入源程序了。在输入指令时，可以看到事先保存待编辑文件的好处：Keil会自动识别关键字，并以不同的颜色(yns)提示用户加以注意，这样会使用户少犯错误，有利于提高编程效率。程序输入完毕后别忘了再次保存，如图2-13所示。图2-13 程序(chngx)输入完毕后状态共四十七页(4) 程序文件编辑完毕(wnb)后，单击“Project”菜单，选中“Built target”选项(或者使用快捷键 F7)，或者单击工具栏

12、的快捷图标来进行编译，如图2-14所示。 图2-14 编译(biny)菜单共四十七页(5) 如果有错误，则在最后的输出窗口中会出现所有错误所在的位置和错误的原因，并有“Target not created”的提示(tsh)。双击该处的错误提示(tsh)，在编辑区对应错误指令处左面出现蓝色箭头提示(tsh)，然后对当前的错误指令进行修改，如图2-15所示。图2-15 错误(cuw)提示共四十七页(6) 将所有提示过的错误进行修改，然后再次重复(4)的操作进行编译，直至出现“shiyan1”- 0 Error(s),0 Warning(s),说明编译完全通过，如图2-16所示。至此(zhc)，ke

13、il软件就生成了.hex！图2-16 编译(biny)通过提示共四十七页 Proteus软件是英国Labcenter electronics公司出版的EDA工具软件。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真(fn zhn)功能，还能仿真(fn zhn)单片机及外围器件。它也是目前最好的仿真(fn zhn)单片机及外围器件的工具之一。 2.4 Proteus使用(shyng)方法共四十七页进入(jnr)Proteus ISIS双击桌面上的ISIS 7 Professional图标或者单击屏幕左下方的“开始”“程序”“Proteus 7 Professional” “ISIS 7 Professiona

14、l”，出现如图2-17所示屏幕，表明进入Proteus ISIS集成(j chn)环境。图2-17 启动时的屏幕 共四十七页工作界面Proteus ISIS的工作界面是一种标准的Windows界面，如图2-18所示。包括：标题栏、主菜单(ci dn)、标准工具栏、绘图工具栏、状态栏、对象选择按钮、预览对象方位控制按钮、仿真进程控制按钮、预览窗口、对象选择器窗口、图形编辑窗口。图2-18 proteus工作(gngzu)界面共四十七页原理图设计下面我们将以图2-1为例，介绍(jisho)Proteus ISIS原理图的绘制方法。图2-1 shiyan1硬件(yn jin)电路设计图共四十七页 （

15、1） 新建设计(shj)文件单击菜单“File” - “New Design”，弹出如图2-19所示的图纸模板(mbn)选择窗口。选中“DEFAULT”,再单击“OK”,则新建了一个DEFAULT模板。执行菜单命令 “File” - “Save Design” 。在弹出的对话框中，选择保存目录dpjtest proteus，并保存文件名为“shiyan1.DSN”。如图2-20所示。 图2-19 模板选择图2-20 文件保存显示共四十七页（2） 设定图之大小执行菜单命令“System”-“Set Sheet Size”，在弹出的“Sheet Size Configura”对话框中选择(xunz

16、)”A4“选项，单击”ok“按钮完成图纸的设置。(3) 添加(tin ji)元器件本例中使用的元器件如表2-1所示。表2-1 本例中使用的元件 单片机AT89C51瓷片电容CAP 30pf晶振CRYSTAL 12MHz电阻RES按钮BUTTON发光二极管LED-BIBY（BLUE）电解电容CAP-ELEC共四十七页在器件(qjin)选择按钮 中单击“P”按钮，或执行菜单命令“Library”“Pick Device/Symbol”弹出如图2-21所示的对话框。在关键字中输入(shr)元件名称，如AT89C51,则出现与关键字匹配的元件列表，如图2-22所示，选中并双击AT89C51所在后，单击

17、“OK”按钮或按Enter键，便将器件AT89C51加入到ISIS对象选择器中。按照以上方法将元件添加到isis对象选择器中。图2-21 pick devices对话框图2-22 输入元件名称共四十七页(4)放置(fngzh)及编辑对象将元件添加到ISIS对象选择器，在对象选择器中，单击要放置的元件，蓝色条出现在该元件名上，再在原理图编辑窗口中单击就放置了一个元件。也可以在按住鼠标左键的同时，移动(ydng)鼠标，在合适位置释放左键，将元件放置在预定位置。这时鼠标右键单击元器件，即可编辑元器件，可以移动、旋转、删除，就可将各元件放置在合适位置上，如图2-23所示。 图2-23将各期间摆放在合适

18、位置共四十七页(5) 放置(fngzh)电源、地 单击工具箱中的“元件终端”图标 ，在对象选择器中单击“POWER”,再在原理图编辑(binj)窗口的合适位置单击鼠标就将“电源”放置在原理图中，同样操作,也可将“地”放置在原理图中。(6) 布线 在ISIS中系统默认自动布线有效，因此可直接画线。 1）在两个对象之间连线将光标靠近一个对象的引脚，该处会出现一个光点，左键单击，拖动鼠标，放在另一个对象的引脚末端，此时也会出现一个光点，再单击就可以完成一个连线了。 默认情况下，连线都是与网格线垂直或者平行的，在拖动鼠标过程中，按住Ctrl键就可以手动画一条任意角度的连线。共四十七页2）移动画线、更改

19、线型 单击鼠标左键选中连线，将指针(zhzhn)靠近该画线，当出现双箭头时就可以按住鼠标左键拖动鼠标改变线的位置。也可以框选多根线拖动。3）总线及支线(zhxin)的画法 单击工具箱中的“总线模式”图标 ，此时在原理图编辑区就可以画出总线了，然后将元器件相应管脚与总线连线就可以了。共四十七页 此时通过总线(zn xin)连接的管脚实际上并没有连接在一起，必须要对各管脚进行标注，单击工具箱中的图标 ，再在各个分支线上单击，出现如图2-24所示的对话框，键入线路标号，然后在另一个要与之对应连接分支线上标志相同的线路标号，此时两个管脚才实际连接在一起。 图2-24 标注(bio zh)对话框共四十七

20、页(7)设置(shzh)、修改元器件 在需要修改的元件上左键双击鼠标，出现(chxin)如图2-25所示的对话框，在此对话框设置元器件属性。图2-25 设置元件属性共四十七页图2-1 shiyan1硬件(yn jin)电路设计图共四十七页(8) 建立(jinl)网络表 网络就是一个设计中有电气连接的电路，执行菜单命令“Tools”“Netlist Compiler”，弹出如图2-26所示的对话框，在此对话框中，可以设置网络表的输出(shch)形式、模式、范围、深度和格式等，然后单击“OK”输出如图2-27所示的内容。图2-26 网络表设置对话框图2-27 输出网络表内容共四十七页(9) 电器(dinq)检测 画出电路图并生成网络表后，可进行(jnxng)电气检测。单击按钮 ，弹出如图2-28所示的电气检测窗口。此窗口中，前面是文本信息，接下来就是检测结果；若有错，会有详细说明、从窗口内容可以