C51单片机控制LED灯设计方案

情境一单片机控制led灯点亮子情境一单片机构造任务一单片机组成任务二单片机工作条件任务三单片机输入/输出端口子情境二单片机开发设计常用工具软件任务一keilC51仿真软件任务二仿真软件Proteus子情境三单片机开发设计流程子情境四点亮一盏led1第1页子情境一单片机构造

任务一单片机组成一、任务目标掌握单片机内部构造及单片机外部引脚及其功能，并且理解单片机发展概况及单片机常见类型等有关知识。

2第2页二、任务分析51系列单片机包括许多类型，它们内部构造基本相同。89C51/89C52是目前应用比较广泛51系列兼容单片机中代表产品，因此本任务主要以89C51为目标机型，介绍单片机内部构造、各组成部分功能及外部引脚。在后续章节中将通过详细设计实例深入介绍。子情境一单片机构造

任务一单片机组成3第3页图1-1单片机内部构造框图三、有关知识1．单片机内部构造51系列单片机主要包括CPU、程序存放器、数据存放器以及接口电路等各组成部分。

子情境一单片机构造

任务一单片机组成4第4页单片机内部构造:①1个8位CPU。②时钟电路。③程序存放器。④数据存放器。⑤定期器/计数器。⑥4个并行口。⑦1个全双工串行口。⑧5个中断源。子情境一单片机构造

任务一单片机组成5第5页2．单片机引脚（1）电源：40号引脚VCC是芯片电源，接+5V。20号引脚VSS为电源接地端。（2）时钟引脚：XTAL2（18号脚）采取内部时钟电路时，外接晶体振荡器；采取外部时钟电路时，此引脚接地。XTAL1（19号脚）采取内部时钟电路时，外接晶体振荡器；采取外部时钟电路时，此引脚接外部时钟源。（3）控制引脚ALE/为地址锁存允许信号，用来把低8位地址锁存到外部地址锁存器。ALE引脚以不变1/6振荡频率周期性地发出正脉冲信号，可用做对外输出时钟信号。（4）I/O口线P0口（32～39号脚）为双向输入/输出端口。P1口（1～8号脚）为准双向输入/输出端口。P2口（21～28号脚）为准双向输入/输出端口。P3口（10～17号脚）为准双向输入/输出端口。图1-2AT89C51单片机引脚图子情境一单片机构造

任务一单片机组成6第6页3．单片机发展概况单片机发展历史不长，自1976年9月，Intel公司推出MCS-48八位单片机后，已有上百家生产厂商加入单片机生产和研发行列，生产出几百个系列上万个品种单片机。除51系列单片机（MCS-51及其兼容机）以外，其他某些公司如ROKWELL公司、NEC公司、Motorola公司以及德州仪器公司等都推出某些各具特色单片机。51系列单片机曾在世界单片机市场占有50%以上份额，数年来国内也始终以51系列单片机作为教学主要机型，因此本书以51系列单片机作为目标机型学习单片机原理及应用。子情境一单片机构造

任务一单片机组成7第7页4．单片机特点①单片机引脚多为复用引脚。②单片机内部集成有小容量存放器。③单片机程序存放器和数据存放器严格分工。④单片机有很强位处理功能，能够满足工业控制需要。子情境一单片机构造

任务一单片机组成8第8页一、任务目标理解单片机工作条件，掌握单片机时钟电路和复位电路设计。二、任务分析单片机电源部分，只要将51系列单片机第40脚接+5V电源，第20脚接地即可。注意电压过高或过低都会引发单片机CPU不能正常工作。时钟电路分为内部方式和外部方式两种电路，复位电路又能够分为上电复位和外部按键复位两种方式。

第1节单片机构造

任务二单片机工作条件9第9页三、有关知识1．时钟电路①内部方式时钟电路②外部时钟方式

图1-3内部时钟电路图1-4外部时钟电路子情境一单片机构造

任务二单片机工作条件10第10页2．复位电路

图1-551系列单片机上电复位电路图1-651系列单片机外部按键复位电路子情境一单片机构造

任务二单片机工作条件11第11页四、任务实行图1-751系列单片机基本工作条件接线图子情境一单片机构造

任务二单片机工作条件12第12页一、任务目标掌握单片机并行I/O端口构造及其应用。二、任务分析51系列单片机有4个8位并行输入/输出端口，即P0，P1口，P2口和P3口。各个端口功能有所不一样，其构造也略有差异。在本任务中，将分别学习各个端口构造、功能及其应用。子情境一单片机构造

任务三单片机输入/输出端口13第13页三、有关知识1．P0口图1-8P0口位构造图子情境一单片机构造

任务三单片机输入/输出端口14第14页2．P1口图1-9P1口位构造图子情境一单片机构造

任务三单片机输入/输出端口15第15页3．P2口图1-10P2口位构造图子情境一单片机构造

任务三单片机输入/输出端口16第16页4．P3口图1-11P3口位构造图子情境一单片机构造

任务三单片机输入/输出端口17第17页四、任务实行

图1-12输入/输出应用实例仿真运行图子情境一单片机构造

任务三单片机输入/输出端口18第18页1．掌握单片机基本工作条件，用面包板搭建单片机基本工作电路。2．设计简单输入/输出电路，要求：一种开关作为输入设备，8个发光二极管作为输出设备。子情境一单片机构造

思考题19第19页一、任务目标掌握Keil软件在单片机仿真中应用，为开发、调试单片机应用系统做准备。二、任务分析KeilC51软件集成了文献编辑处理、编译连接、项目管理、窗口、工具引用和软件仿真调试等多种功能，是非常强大C51开发工具，在KeilC51仿真功能中，提供了两种仿真模式：软件模拟仿真和目标板调试。下面将通过一种实际项目标创建、编译及调试来学习Keil软件使用。子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件20第20页三、任务实行1．启动

Vision

Vision2是一种标准Windows应用程序，双击KeilVision2图标即可启动，也能够选择“开始”→“程序”KeilVision2”命令来启动运行。其主界面如图1-28所示。子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件21第21页图1-28

Vision2初次启动后界面子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件22第22页2．创建一种项目并选择单片机选择“Project”（项目）→“NewProject”（新建项目）命令，如图1-29所示，将弹出“GreateNewProject”（新建项目）对话框，如图1-30所示图1-29“Project”菜单子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件23第23页图1-30建立项目文献子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件24第24页

随后会弹出一种对话框，要求选择单片机型号，如图1-31所示。在该对话框中显示了

Vision2器件数据库，从中能够根据使用单片机来选择。图1-31选择单片机型号子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件25第25页3．创建一种新源程序文献，并把这个源文献添加到项目中单击工具栏中新建文献图标（或选择“File”（文献）→“New”（新建）命令），文献操作窗口即可出现新建文献。保存该空白文献，单击工具栏中保存图标（或选择“File”（文献）→“Save”（保存）命令），弹出如图1-32所示“Saveas”（保存为）对话框，在“文献名”文本框中输入欲保存文献名，保存时注意加上正确后缀名。子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件26第26页图1-32保存源程序文献子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件27第27页

单击Target1前面+号，然后在SourceGroup1上单击鼠标右键，弹出快捷菜单，如图1-33所示。图1-33添加文献到项目中

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任务一keilC51仿真软件28第28页选择“AddFilestoGroup’SourceGroup1’”（添加文献到项目）命令，弹出如图1-34所示对话框。选中LED.ASM文献（注意选择文献类型），然后单击“Add”（添加）按钮，即可添加LED.ASM到项目中。子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件29第29页图1-34选择源程序文献子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件30第30页4．输入源程序:此时就能够输入源程序了，如图1-35所示。图1-35输入源程序子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件31第31页5．设置目标硬件工具选项程序编写完成后，还要对项目进行深入设置，以满足要求。

“Target”选项卡如图1-36所示，其中“Xtal”背面数值是晶振频率值，默认值是所选目标CPU最高可用频率值，该值与最后产生目标代码无关，仅用于软件模拟调试时显示程序执行时间。第2节单片机开发设计常用工具软件

任务二keilC51仿真软件32第32页图1-36“Target”选项卡第2节单片机开发设计常用工具软件

任务二keilC51仿真软件33第33页

“Output”选项卡如图1-37所示，其中有多种选项，此处选择“CreateHEXFile”复选框用于生成可执行代码文献，该文献能够用编程器写入单片机芯片，文献扩展名为.HEX，默认情况下该项未被选中，假如要写芯片做硬件试验，就必须选中该项。其他选项均取默认值，不做任何修改。第2节单片机开发设计常用工具软件

任务二keilC51仿真软件34第34页图1-37“Output”选项卡

第2节单片机开发设计常用工具软件

任务二keilC51仿真软件35第35页

“Debug”选项卡如图1-38所示，该选项卡用于设置调试器，Keil提供了软件仿真和硬件仿真两种方式。假如没有对应硬件调试器，应选择左边“UseSimulator”单选钮，其他设置一般无须更改。图1-38“Debug”选项卡

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任务一keilC51仿真软件36第36页6．编译项目并创建HEX文献设置好项目参数后，即可进行编译、连接。选择“Project”（项目）→“Buildtarget”（连接工程）命令，对目前工程进行连接。假如目前文献已修改，将先对该文献进行编译，然后再连接以产生目标代码；假如选择“RebuildAlltargetfiles”（重新编译所有文献后再连接）将会对目前工程中所有文献重新进行编译然后再连接，确保最后生产目标代码是最新，而选择“Translate…”（编译）命令则仅对目前文献进行编译，不进行连接。子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件37第37页

以上操作也能够通过工具栏中图标直接进行。如图1-39所示，从左到右图标分别是：编译、编译连接、所有重建、停顿编译和对工程进行设置。图1-39工具栏中编译工具子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件38第38页对源程序修改之后再次编译，最后要得到如图1-40所示成果，提醒0个错误，0个警告，该文献即可被编程器读入并写到AT89C51芯片中。同步还可看到，该程序内部RAM使用量（data=8.0），外部RAM使用量（xdata=0），代码量（code=13）等某些信息。图1-40编译成功后输出信息子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件39第39页7．程序调试进入调试状态后，“Debug”菜单中本来不能使用命令目前已能够使用了，窗口中还多出一种用于运行和调试工具栏，如图1-41所示。“Debug”菜单中大部分命令能够在此找到对应快捷按钮，从左到右图标依次是复位、运行、暂停、单步、过程单步、执行完目前子程序、运行到目前行、下一状态、打开跟踪、观测跟踪、反汇编窗口、观测窗口、代码作用范围分析、1＃串行窗口、内存窗口、性能分析和工具按钮。图1-41Debug工具栏子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件40第40页下面介绍调试时某些常用办法。（1）合理使用全速执行和单步执行（2）合理使用断点（3）合理利用观测窗口分析程序存放器窗口:存放器窗口能显示多种存放区内容。子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务一keilC51仿真软件图1-42存放器窗口41第41页一、任务目标掌握Proteus在单片机仿真中应用，为开发、调试单片机应用系统做准备。二、任务分析Proteus由ISIS和ARES两个软件组成，其中ISIS是电子系统仿真平台，ARES是布线编辑软件。在不需要硬件设备投入情况下，Proteus能够建立完整模拟电子、数字电子及单片机应用学习设计开发环境。这里主要介绍ProteusISIS在仿真单片机应用系统中应用。子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务二仿真软件Proteus42第42页三、任务实行1．编辑单片机应用系统原理图（1）创建新设计文献启动Proteus软件，进入ProteusISIS编辑环境后，选择“File”→“NewDesign”命令，弹出如图1-43所示新设计模板选择对话框。子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务二仿真软件Proteus43第43页图1-43新设计模板选择子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务二仿真软件Proteus44第44页（2）保存新设计选择“File”→“SaveDesign”命令，选择合适文献夹和文献名（例如LED），保存新设计。保存后，新设计文献名将显示在Proteus窗口标题栏，如图1-44所示。也能够先画原理图，然后再保存新设计文献。子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务二仿真软件Proteus45第45页图1-44创建设计文献LED子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务二仿真软件Proteus46第46页（3）提取元件ProteusISIS堤供了强大搜索元件功能。选择“Library”→“PickDevice/Symbol”命令，出现如图1-45所示搜索元件对话框。子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务二仿真软件Proteus47第47页图1-45元件搜索对话框

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任务二仿真软件Proteus48第48页根据元件预览区域显示，双击你所需要元件，则所选元件出目前原理图编辑环境元件列表区中，如图1-46所示。用同样办法找出原理图中需要所有元件。图1-46提取元件

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任务二仿真软件Proteus49第49页（4）放置元件在元件列表中用鼠标单击选中原理图中有关元件后，在编辑区域单击鼠标左键放置元件。图1-47放置元件

第2节单片机开发设计常用工具软件

任务三仿真软件Proteus50第50页（5）编辑元件放置好元件后，用鼠标右键单击选中元件，再单击鼠标左键出现元件编辑对话框,如图1-48所示，可对元件参照编号、电阻值等参数进行设置。图1-48编辑元件对话框

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任务二仿真软件Proteus51第51页（6）连线、绘制原理图图1-49LED原理图子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务二仿真软件Proteus52第52页（7）电路仿真Proteus能够对纯硬件电路仿真运行，以检查硬件电路是否正确，此时无需加载软件。只要在原理图编辑完成后来，选择“Debug”→“Execute”命令即可进行电路仿真运行。子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务二仿真软件Proteus53第53页图1-50硬件仿真子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务二仿真软件Proteus54第54页2．程序编制及加载（1）编写程序并编译用任务一中所介绍伟福仿真器编辑源程序，并编译生成两个可执行目标文献，分别为LED.BIN及LED.HEX。（2）加载程序在原理图中单片机芯片上单击鼠标右键选中该芯片，再单击鼠标左键将出现编辑元件对话框子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务二仿真软件Proteus55第55页图1-51加载程序子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务二仿真软件Proteus56第56页3．系统软、硬件仿真将软件加载到单片机芯片上后来，选择“Debug”→“Execute”命令对整个系统进行软、硬件全面仿真运行。当发光二极管满足其导通条件时，将变化颜色批示其导通发光.子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务二仿真软件Proteus57第57页图1-52系统仿真子情境二单片机开发设计常用工具软件

任务二仿真软件Proteus58第58页图1-65输入/输出电路

子情境三单片机开发设计流程59第59页3．软件设计根据输入/输出应用系统要求，编制好如下源程序：

ORG0000HSTART：JBP3.0,z1

；输入为高电平则转Z2：MOVP1,#55H；输出55H信号，使二极管间隔点亮SJMPSTARTZ1：MOVP1,#00H；输出全0信号，使二极管所有点亮SJMPSTARTEND子情境三单片机开发设