单片机应用技术基础(C语言)课件：单片机开发软件系统

单片机开发软件系统任务2调试最简单的单片机系统点亮程序

任务2调试最简单的单片机系统点亮程序

1.任务目的通过对任务1中点亮一个发光二极管程序的编译和调试，了解单片机开发软件系统的基本组成、功能及使用方法。2.任务要求建立单片机开发环境，并把任务1中给出的源程序编译下载执行，并进行软硬件联调。3.单片机开发系统单片机开发系统包括计算机、单片机在线仿真器、开发工具软件、编程器等。4.调试方法与步骤(1)启动KeilC软件，编写(或打开编写好的)程序，并通过KeilC软件调试，确保没有任何语法错误；(2)用KeilC生成HEX文件；(3)用Proteus仿真软件进行仿真；(4)将单片机应用系统与计算机连接；(5)用STC-ISP下载软件将KeilC生成的HEX文件下载到应用系统中，查看现象，进行软硬件联调。

2.1单片机系统开发软件KeilC51

2.1.1KeilC51软件基本知识Keil软件是目前最流行的开发MCS-51系列单片机的软件，它提供包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境将这些部分组合在一起。通过Keil软件可将编写的源程序变为CPU可以执行的机器码，它的界面和常用的微软VC++界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序、软件仿真方面也有很强大的功能。因此很多开发51应用的工程师或普通的单片机爱好者，都十分喜欢它。2.1.2KeilC51软件的使用运行Keil软件，出现如图2.1的屏幕。1.新建项目点击Project菜单，选择弹出的下拉式菜单中的NewProject，如图2.2。接着弹出一个标准Windows对话窗口，在“文件名”中输入第一个C程序项目名称，这里我们用“111”，当然，只要符合Windows文件规则的文件名都行。“保存”后的文件扩展名为uvproj，这是KeilμVision4项目文件扩展名，以后我们可以直接点击此文件打开先前做的项目。选择要用的单片机芯片，这里我们选择Atmel公司的AT89C51。此时屏幕如图2.4所示。完成上面步骤后，即可进行程序的编写。2.创建程序文件在项目中创建新的程序文件或加入旧程序文件。如果没有已有的程序，那么就要新建一个程序文件。在Keil中有一些程序的Demo，在这里以一个C程序为例介绍如何新建一个C程序以及如何添加到项目中。点击图2.5中标号1处新建文件的快捷按钮，在标号2中出现一个新的文字编辑窗口，这个操作也可以通过菜单File→New或快捷键“Ctrl + N”来实现。在文字编辑窗口输入以下C语言程序，保存该文件，注意必须加上扩展名。//程序：1light.c//功能：点亮一个信号灯#include<reg51.h> //包含头文件reg51.h，定义了MCS-51的特殊功能寄存器SbitP1_0=P1^0; //定义位名称voidmain() //主函数{P1_0=0; //点亮信号灯 }这段程序的功能是点亮一个二极管，先不管程序的语法和意思，先学习如何把它加入到项目中并编译调试运行。3.保存程序文件点击图2.5中标号3处图标保存新建的程序，也可以用菜单File→Save或快捷键Ctrl+S进行保存。因是新文件，所以保存时会弹出类似图2.3的文件操作窗口，把第一个程序命名为test1.c，保存在项目所在的目录中，这时程序语句有了不同的颜色，说明Keil的C语法检查生效了。如图2.5所示鼠标在屏幕左边的SourceGroup1文件夹图标上右击弹出菜单，在这里可以做在项目中增加减少文件等操作。选择“AddFiletoGroup‘SourceGroup1’”弹出文件窗口，选择刚刚保存的C语言文件，按ADD按钮，关闭文件窗，程序文件已加到项目中了。这时在SourceGroup1文件夹图标左边出现了一个小“+”号，说明文件组中有了文件，点击它可以展开查看。4.编译程序C程序文件添加到项目后，即可编译运行。这个项目只是用做学习新建程序项目和编译运行仿真的基本方法，所以使用软件默认的编译设置，它不会生成用于芯片烧写的HEX文件，如何设置生成HEX文件见后文。5.生成HEX文件HEX文件格式是Intel公司提出的按地址排列的数据信息，数据宽度为字节，所有数据使用十六进制数字表示，常用来保存单片机或其他处理器的目标程序代码，它保存物理程序存储区中的目标代码映像，一般的编程器都支持这种格式。我们先来打开前一节做的项目，打开它的所在目录，找到111.uvproj的文件就可以打开先前的项目了。然后右击图2.7中的“Target1”项目文件夹，弹出项目功能菜单，选择“OptionsforTargetTarget1’”，弹出项目选项设置窗口，同样先选中项目文件夹图标，这时在Project菜单中也有一样的菜单可选。打开项目选项窗口，转到Output选项页如图2.8所示，图中标号1所示为选择编译输出的路径，标号2所示为设置编译输出生成的文件名，标号3所示则是决定是否要创建HEX文件，选中它就可以输出HEX文件到指定的路径中。我们再将它重新编译一次，很快在编译信息窗口中就显示HEX文件创建到指定的路径中了，如图2.9所示。这样就可用编程器所附带的软件去读取并烧到芯片了，再用实验板看结果。

2.2程序下载软件

2.2.1下载软件的作用如何把HEX文件下载到单片机实验板上呢？这需要用到下载软件。下载软件通常也叫烧录软件，主要作用就是将用KeilC编写好并编译过的程序生成的HEX文件下载到单片机应用系统中，便于观察现象，检查程序，是进行软硬件联调必不可少的中间环节。2.2.2STC下载软件的介绍单片机的下载软件有很多，如STC-ISP、Easy51Pro、ATMELISP等，这些软件都是针对不同型号、不同品牌的单片机来下载烧录文件的，其中以STC-ISP的使用最为广泛，本书就以STC-ISP为例来进行介绍。STC-ISP是一款单片机下载编程烧录软件，是针对STC系列单片机而设计的，可下载STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC单片机，使用简便，现已被广泛使用。2.2.3STC下载软件的使用步骤下载之前，读者一定先把整个下载步骤仔细看一遍，该单片机下载程序必须有个冷启动的过程，即要重新上电才能正常下载程序，软件界面如图2.11所示。使用步骤：(1)连接好电源线与串口线。(2)检查电源板上电源指示等是否亮起，如果没亮则检查USB电源线，如果已亮则关掉电源继续后面的步骤。(3)启动软件。(4)点击图2.11中标号1处下三角选择单片机型号与开发板单片机型号对应，如图2.12所示。(5)选择好计算机串口，台式机一般默认为COM1。(6)点击图2.11标号2所示“openfile”，出现如图2.13所示对话框，选择用Keil编译好的HEX文件。(7)点击图2.11中标号3所示“下载”。(8)注意在点击下载的时候按下“冷启动”按键，使单片机上电。(9)如果正常会看到下载程序进度条闪动的过程，最后白色方框内会出现“已加密”字样。

2.3Proteus仿真软件的使用

ProteusISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上，可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路，该软件的特点是：①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合，具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能；该软件还含有各种虚拟仪器，如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。②支持主流单片机系统的仿真，目前支持的单片机类型有：68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。③提供软件调试功能，在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能，同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态，因此在该软件仿真系统中，也必须具有这些功能，同时支持第三方的软件编译和调试环境，如KeilC51等软件。④具有强大的原理图绘制功能。总之，该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件，功能极其强大。本章介绍ProteusISIS软件的工作环境和一些基本操作。2.3.1Proteus简介1.工作界面ProteusISIS的工作界面是一种标准的Windows界面，如图2.14所示。包括标题栏、主菜单、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。(1)图形编辑窗口。在图形编辑窗口内完成电路原理图的编辑和绘制。ISIS中坐标系统的基本单位是10 nm，主要是为了和ProteusARES保持一致。但坐标系统的识别(read-out)单位被限制在1 th。坐标原点默认在图形编辑区的中间，图形的坐标值能够显示在屏幕的右下角的状态栏中。(2)预览窗口(TheOverviewWindow)。该窗口通常显示整个电路图的缩略图。在预览窗口上点击鼠标左键，将会有一个矩形蓝绿框标示出在编辑窗口的中显示的区域。其他情况下，预览窗口显示将要放置的对象的预览。(3)对象选择器窗口。通过对象选择按钮，从元件库中选择对象，并置入对象选择器窗口，供今后绘图时使用。显示对象的类型包括：设备、终端、管脚、图形符号、标注和图形。2.图形编辑的基本操作(1)对象放置。首先，根据对象的类别在工具箱选择相应模式的图标，如果对象类型是元件、端点、管脚、图形、符号或标记，从选择器里选择你想要的对象的名字。如果对象是有方向的，将会在预览窗口显示出来，你可以通过预览对象方位按钮对对象进行调整。最后，指向编辑窗口并点击鼠标左键放置对象。(2)选中对象。用鼠标指向对象并点击右键可以选中该对象，该操作选中对象并使其高亮显示，然后可以进行编辑。选中对象时该对象上的所有连线同时被选中。要选中一组对象，可以通过依次在每个对象上右击选中每个对象的方式，也可以通过右键拖出一个选择框的方式，但只有完全位于选择框内的对象才可以被选中。在空白处点击鼠标右键可以取消所有对象的选择。(3)删除对象。用鼠标指向选中的对象并点击右键可以删除该对象，同时删除该对象的所有连线。(4)调整对象的朝向。许多类型的对象可以调整朝向为0°、90°、270°、360°，或通过x轴、y轴镜像。用鼠标左键点击Rotation图标可以使对象逆时针旋转，用鼠标右键点击Rotation图标可以使对象顺时针旋转。用鼠标左键点击Mirror图标可以使对象按x轴镜像，用鼠标右键点击Mirror图标可以使对象按y轴镜像。(5)编辑对象。许多对象具有图形或文本属性，这些属性可以通过一个对话框进行编辑，这是一种很常见的操作，有多种实现方式。用鼠标左键双击对象，即出现属性编辑对话框，修改参数等操作在其中完成。(6)画线Proteus没有画线的图标按钮，这是因为ISIS可以智能自动检测你想要画的线，这就省去了选择画线模式的麻烦。在两个对象间连线时，只需左击第一个对象连接点，让ISIS自动定出走线路径，然后左击另一个连接点。如果你想自己决定走线路径，只需在想要拐点处点击鼠标左键，两个连接点可以精确地连接一根线，在元件和终端的管脚末端都有连接点。一个圆点从中心出发有四个连接点，可以连四根线。在画线过程的任何一个阶段，你都可以按ESC来放弃画线。2.3.2任务示范下面以任务2来完整地展示一个KeilC与Proteus相结合的仿真过程。用单片机控制一个LED点亮，电路如图2.15所示。电路的核心是单片机AT89C51，单片机的P1.0引脚接一个LED，电阻起限流作用。1.原理图绘制(1)放置元件。首先将所需元器件加入到对象选择器窗口，单击对象选择器按钮，如图2.16所示。弹出“PickDevices”页面，在“Keywords”输入AT89C51，系统在对象库中进行搜索查找，并将搜索结果显示在“Results”中，如图2.17所示。在“Results”栏中的列表项中，双击“AT89C51”，则可将“AT89C51”添加至对象选择器窗口中。接着在“Keywords”栏中重新输入LED，如图2.18所示。双击“LED-YELLOW”，则可将LED发光二极管(黄色)添加至对象选择器窗口中。Proteus还有其他颜色的发光二极管可供选择，此处为了显示效果更明显，选择黄色发光二极管。然后，在“Keywords”栏中重新输入RES(电阻)，如图2.19所示，在“Results”栏中获得与RES完全匹配的搜索结果。双击“RES”，则可