单片机课程设计仿真与实践指导 第2版 课件第2章 单片机课程设计的工具

1软件工具2.1硬件工具2.2第2章单片机课程设计的工具2

边学边实践是快速掌握单片机的途径，想成为单片机系统设计师的同学一定要想方设法让自己有机会进行实践训练.

实践可以用Proteus软件或购买别人开发的单片机学习板，但最好的方式是自己动手做一个单片机应用系统，哪怕是最简单的流水灯系统。用软件仿真软件和在学习板上完成实验，可以帮助我们理解知识点，但真正动手实践时还会遇到一系列问题，只有将实践中的问题解决了，才真正具有单片机系统设计的能力。32.1软件工具

与通用微机不同，单片机本身没有自主开发能力，必须借助于开发工具编制、调试、下载程序或对器件编程。80C51单片机最常用的开发环境是KeilC51-μVisionIDE(IntegrationDevelopEntironment简称IDE)。KeilC51提供了包括C语言编译器、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μVisionIDE将这些部分组合在一起，可以完成程序编辑、编译、链接功能，并可以与单片机联调或运行程序，单片机应用系统开发的程序都可以在μVision中开发，目前最新的版本是μVision5。2.1.1Keil软件42.1软件工具关于KeilC51软件、2.1.2小节Proteus软件和2.1.3小节ISP软件的详细介绍和使用方法，请见下列参考文献第2章。张兰红，邹华，刘纯利.单片机原理及应用(第2版)[M].北京：机械工业出版社，2017.2.1.1Keil软件52.1软件工具

英国LabcenterElectronics公司推出的Proteus软件，可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子器件一起仿真，用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、键盘、RS232终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。

在学习过程中，只要有一台电脑，再运行用Proteus软件搭建的单片机应用系统仿真模型就可以十分逼真地模拟出实验现象。2.1.2Proteus仿真软件62.1软件工具

在实际开发单片机应用系统的过程中，硬件投入比较大，在具体的工程实践中，如果因为方案有误而要重新进行相应的开发设计，就会浪费较多的时间和经费。若用Proteus软件先进行仿真，等方案成熟后再做硬件，可以节省大量的时间与资金。

对于单片机课程设计，若用Proteus软件先进行仿真，验证硬件和软件设计方案，调试程序，待仿真的结果符合设计要求的结果，再进行硬件实物制作，采用这样的流程可以起到事半功倍的效果，而且用仿真软件可以让学生充分观察运行现象，加深对知识点的理解和掌握。2.1.2Proteus仿真软件72.1软件工具

程序下载到单片机的过程，称为单片机编程(也称为烧写)。

需要用专门的下载软件将编译器生成的目标文件(hex文件)烧写至单片机里。

以前程序下载到单片机中需用专门的烧写器，使用方法是：先将单独的一片单片机插到烧写器插座中，将调试通过的程序下载到单片机中，再将单片机插回到用户系统的单片机插座。

整个过程操作比较麻烦，而且专用烧写器价格较贵。2.1.3在系统编程软件ISP82.1软件工具

随着单片机技术的发展，出现了在系统编程(InSystemProgramming，简称ISP)技术。ISP是指用户通过PC机的软件，把已编译好的目标代码hex文件通过串行口直接写入用户系统的单片机，不需要将单片机从电路板上取下到专门的烧录器上烧录。

不论单片机片内的存储器是空白的还是被编程过的，都可以用ISP方式擦除或再编程。在系统编程是Flash存储器的固有特性，内含Flash存储器的单片机，都可以采用这种方式编程。2.1.3在系统编程软件ISP92.1软件工具STC_ISP软件由STC公司研发，可以向STC89C51、STC89C52等系列单片机内烧写程序，目前最高版本是STC_ISP_V6.85，下载界面如图2-1所示，可以设置波特率，串口等参数，同时STC_ISP软件还可以作为串口调试工具，作为串口收发数据的调试软件。2.1.3在系统编程软件ISP102.1软件工具2.1.3在系统编程软件ISP图2-1STC公司的ISP下载界面112.1软件工具2.1.4其他相关软件

除了会编写与调试程序外，单片机应用系统最终都要做出硬件产品才能发挥作用。

要做硬件先要设计电路原理图，电路原理图调试通过后，再做成印刷电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)，因此对单片机系统设计来说，电路原理图和PCB图的设计是两个非常基本的技能，单片机系统设计有一半以上的功夫会落在系统的电路设计和电路板的制作上。122.1软件工具2.1.4其他相关软件可以帮助设计电路图、印刷电路板图的软件有很多，常用的有AltiumDesign，AutoCAD，PowerPCB等。这些软件并不难，只要我们知道设计原理，它们不过是工具而已。课程设计环节不展开讲这些软件的使用方法，需要学习的同学可以参考专门介绍电路设计的参考书。一件产品设计成功后，设计说明书的撰写也非常重要，俗话说“文若其人”，一份好的设计说明书能较好地反映出学生的知识、能力和素质水平，设计说明书的撰写除了要求学生在文字结构方面用心揣摩、仔细斟酌外，还要用到Micro公司的Office软件、Visio软件等。132.2硬件工具2.2.1面包板面包板是电路实验中一种常用的具有多孔插座的插件板，使用者可以在上面通过插接导线、电子元件来搭建不同的电路，从而实现相应的功能。因为面包板无需焊接，只需要简单的插接，所以它广泛应用于电子制作与单片机的入门学习中。图2-2面包板最小单元外观图142.2硬件工具2.2.1面包板图2-3面包板窄条部分外观和结构图图2-4中间部分宽条外观及结构图152.2硬件工具2.2.1面包板用面包板搭建电路时，中间宽条用于连接电路，由于凹槽上下是不连通的，所以集成块一般跨插在凹槽上。上面的窄条取一行做电源，下面的窄条取一行做接地，使用时注意窄条的中间部分不通。插接芯片及电路的图片如图2-5所示。图2-5插接芯片及电路的图片162.2硬件工具2.2.2万用板

万用电路板(简称万用板)是一种按照标准IC间距(2.54mm)布满焊盘、可按自己的意愿插装元器件及连线的印刷电路板，简称万用板，又称“洞洞板”、“多孔板”，如图2-6所示。相比专业的PCB制版，万用板具有使用门槛低、成本低廉、使用方便、扩展灵活的优点，如在大学生电子设计竞赛中，作品通常需要在几天时间内争分夺秒地完成，大多使用万用板。图2-6万用板(a)铜板(b)锡板172.2硬件工具2.2.2万用板图2-7矩阵键盘原理图及其万用板焊接电路(b)矩阵键盘万用板正面(c)矩阵键盘万用板反面(a)

矩阵键盘电路原理图182.2硬件工具2.2.2万用板(6)充分利用双面板(1)初步确定电源、地线的布局(4)善于利用元器件自身的结构万用板的焊接技巧(2)善于利用元器件的引脚(3)善于设置跳线(5)善于利用排针(7)充分利用板上的空间192.2硬件工具2.2.3印刷电路板面包板和万用板一般只在电路设计、调试时使用，在成熟的电子产品中，电路的载体都是印刷电路板(PCB)，它是针对电路唯一设计出来的实现元器件焊装及电气连接的电路板。印刷电路板是功能电路的最终表现形式，是电路设计的终极目标。(b)焊接好的作品(a)印刷电路板图2-9模拟多台设备自动循环控制系统

202.2硬件工具2.2.4下载工具程序下载采用带有CH340芯片或PL2303芯片的USB转串口转换器完成。

USB转串口转换器全称为USBtoSerialPortModule，它可以实现将USB接口虚拟成一个串口，解决笔记本电脑无串口的苦恼。

图2-10USB转串口转换器212.2硬件工具2.2.5电源要使80C51单片机工作，必须提供直流5V电源供电，电源可以采用以下三种方案之一。

(b)焊接好的作品(1)自制直流稳压电源图2-11STC8952单片机系统直流稳压电源222.2硬件工具2.2.5电源

(2)电源适配器比较省事的方法是到电子市场或网上直接购买一个额定电流不小于500mA、额定电压5VDC的电源适配器，如图2-12所示。图2-12电源适配器232.2硬件工具2.2.5电源(3)USB接口供电单片机开发板的供电也可采用电脑的USB供电，USB接口