实验一：闪烁灯电路的软件仿真和硬件仿真.ppt

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1、一、实验一内容一、实验一内容1、利用、利用Keil C51软件进行闪烁灯电路软件进行闪烁灯电路的软件仿真实验。的软件仿真实验。2、利用周立功单片机实验仿真仪进行、利用周立功单片机实验仿真仪进行闪烁灯电路的硬件仿真。闪烁灯电路的硬件仿真。二、闪烁灯电路原理图二、闪烁灯电路原理图三、软件仿真实验步骤三、软件仿真实验步骤Keil C51集成开发环境的安装及使用集成开发环境的安装及使用1、Keil C51的安装的安装1.1 系统要求系统要求安装安装Keil C51集成开发软件，必须满足最小的集成开发软件，必须满足最小的硬件和软件要求，才能确保编译器以及其它程硬件和软件要求，才能确保编译器以及其它程序功

2、能正常，至少应具有：序功能正常，至少应具有：（1）Pentium II或兼容处理器的或兼容处理器的PC；（2）Windows95、Windows98、Windows NT4.0；（3）至少）至少16MB RAM（4）至少）至少20MB硬盘空间硬盘空间1.2 软件的安装软件的安装以以keil C51完全破解版完全破解版7.06为例为例（1）双击）双击Setup.exe安装文件，出现安装文件，出现如图所示的安装初始化画面。如图所示的安装初始化画面。（2）稍后弹出一个安装向导对话框，询问用）稍后弹出一个安装向导对话框，询问用户是否安装、修复更新或是卸载软件，若是户是否安装、修复更新或是卸载软件，若是

3、第一次安装该软件应选择第一项第一次安装该软件应选择第一项“Install Support for Additional”。（3）单击）单击“Next”命令按钮，这时会出现下命令按钮，这时会出现下图所示的安装询问对话框，提示用户是安装图所示的安装询问对话框，提示用户是安装完全版还是评估版，评估版只支持完全版还是评估版，评估版只支持2K的程的程序代码的仿真调试。既然是破解软件，当然序代码的仿真调试。既然是破解软件，当然应该选择完全版，可支持应该选择完全版，可支持64K程序代码的仿程序代码的仿真调试。真调试。（4）在此后弹出几个确认对话框中选择）在此后弹出几个确认对话框中选择“NEXT”，这时会出现

4、下图所示的安装路径，这时会出现下图所示的安装路径设置对话框，默认路径是设置对话框，默认路径是C:KEIL。（5）接下来出现输入序列号的对话框。按照）接下来出现输入序列号的对话框。按照提示输入如下图所示序列号及相关文字。提示输入如下图所示序列号及相关文字。（6）一路按下）一路按下“NEXT”，可出现如下图所示，可出现如下图所示的安装进度指示画面。的安装进度指示画面。接下来就是等待安装，安装完毕后单击接下来就是等待安装，安装完毕后单击“Finish”加以确加以确认，此时在桌面上看到认，此时在桌面上看到Keil uVision2软件的快捷图标，软件的快捷图标，双击即可进入双击即可进入Keil C51

5、集成开发环境。集成开发环境。2、使用集成开发环境进行程序的软件仿真、使用集成开发环境进行程序的软件仿真2.1 创建灯闪烁电路的创建灯闪烁电路的Keil C51应用程序应用程序基本步骤：基本步骤：u 新建一个工程项目文件新建一个工程项目文件u 为工程选择目标器件（例如选择为工程选择目标器件（例如选择PHILIPS的的P89C52X2）u 为工程项目设置软硬件仿真调试环境为工程项目设置软硬件仿真调试环境u 创建源程序文件并输入程序代码创建源程序文件并输入程序代码u 保存创建的源程序项目文件保存创建的源程序项目文件u 把源程序文件添加到项目中把源程序文件添加到项目中（1）双击桌面的）双击桌面的Kei

6、l C51快捷图标，进快捷图标，进入下图所示的入下图所示的Keil C51集成开发环境。集成开发环境。如果不是第一次使用软件，如果不是第一次使用软件，uVision会打会打开打开用户前一次正确处理的工程，可开打开用户前一次正确处理的工程，可以点击工具栏的以点击工具栏的Project选项中的选项中的“Close Project”命令关闭该工程。命令关闭该工程。（2）点击工具栏的）点击工具栏的Project选项，弹出如选项，弹出如下图所示的下拉菜单。下图所示的下拉菜单。选择选择“New Project”命令，建立一个新的命令，建立一个新的uVision2工工程，可看到下图所示的项目文件保存对话框。

7、程，可看到下图所示的项目文件保存对话框。上图所示的对话窗口，需要完成下列事情：上图所示的对话窗口，需要完成下列事情：l 为你的工程取一个名称，工程名应便于记为你的工程取一个名称，工程名应便于记忆且文件名不宜太长忆且文件名不宜太长l 选择工程存放的路径，最好为每个工程单选择工程存放的路径，最好为每个工程单独建立一个目录，并且工程中需要的所有独建立一个目录，并且工程中需要的所有文件都放在这个目录下文件都放在这个目录下l 选择桌面上的工程目录选择桌面上的工程目录“led_light”后，后，点击点击“保存保存”返回返回（3）工程建立完毕，会立即弹出如下图）工程建立完毕，会立即弹出如下图所示的器件选择

8、窗口。器件选择的目的所示的器件选择窗口。器件选择的目的是告诉是告诉uVision2最终使用的最终使用的80C51芯片芯片的型号是哪一个公司的哪一个型号，因的型号是哪一个公司的哪一个型号，因为不同型号的为不同型号的51芯片内部的资源是不同芯片内部的资源是不同的，的，uVision2可以根据选择进行可以根据选择进行SFR的的预定义，在软硬件仿真中提供易于操作预定义，在软硬件仿真中提供易于操作的外设浮动窗口等。的外设浮动窗口等。在实验室里面使用的实验仪单片机芯片都是在实验室里面使用的实验仪单片机芯片都是PHILIPS公司的公司的P87C52X2系列或系列或P89C52X2系列，故软硬件系列，故软硬件

9、仿真都选用这两种型号，其实都是仿真都选用这两种型号，其实都是MCS-51的内核。的内核。器件选择完毕，按器件选择完毕，按“确定确定”后出现如下图所示后出现如下图所示的对话框，提示是否将标准的对话框，提示是否将标准8051的初始化文的初始化文件加入到工程中，如果源程序文件是用件加入到工程中，如果源程序文件是用C语言语言编写的，点编写的，点“是是”，若是汇编语言程序，则点，若是汇编语言程序，则点“否否”。此时便建立了一个空白的工程项目文。此时便建立了一个空白的工程项目文件件，并为工程项目选好了目标器件。，并为工程项目选好了目标器件。如果在选择完目标器件后想重新改变如果在选择完目标器件后想重新改变目

10、标器件，可点击工具栏目标器件，可点击工具栏“Profect”选选项，在弹出的如下图所示的下拉菜单项，在弹出的如下图所示的下拉菜单中选择中选择“Select Device for Target Target 1”命令，也将出现上图所示命令，也将出现上图所示的对话窗口后重新加以选择。的对话窗口后重新加以选择。（4）下面进行软件仿真环境的设）下面进行软件仿真环境的设置。点击置。点击ProjectOptions for TargetTarget 1，如下图所示。，如下图所示。弹出如下图所示窗口：弹出如下图所示窗口：点击点击Output选项卡在出现的窗口中选中选项卡在出现的窗口中选中Create Hex

11、 File选项，在编译时系统会自动选项，在编译时系统会自动生成目标代码文件生成目标代码文件*.hex，如下图所示。，如下图所示。选择选择“Debug”选项会出现下图所示的工作模选项会出现下图所示的工作模式式选择窗口，选中选择窗口，选中“use simulator”，即将，即将uVision2调试器设置成软件模拟仿真模式。调试器设置成软件模拟仿真模式。默认状态下选中默认状态下选中Use Simulator选项，在此模式选项，在此模式下不需要实际的下不需要实际的目标硬件就可以目标硬件就可以模拟微控制器的模拟微控制器的很多功能，在准很多功能，在准备硬件之前就可备硬件之前就可以测试应用程序。以测试应用

12、程序。（5）到现在用户已经建立了一个空白的）到现在用户已经建立了一个空白的工程项目文件，并为工程选择好了目标工程项目文件，并为工程选择好了目标器件，但是这个工程里没有任何程序文件器件，但是这个工程里没有任何程序文件。程序文件的添加必须人工进行，但如果。程序文件的添加必须人工进行，但如果程序文件在添加前还没有建立，用户还必程序文件在添加前还没有建立，用户还必须建立它。点击菜单须建立它。点击菜单FileNew，出现下图，出现下图所示文件窗口所示文件窗口Text1。点击点击FileSave，出现下图所示对话框，将该，出现下图所示对话框，将该文件保存在工程项目所在的文件夹内，并给文件保存在工程项目所在

13、的文件夹内，并给文件取名为文件取名为led_light.asm，点击，点击“保存保存”按钮，按钮，即创建了一个汇编语言源程序文件，保存后即创建了一个汇编语言源程序文件，保存后的文件在输入汇编语言源程序后，关键字会自的文件在输入汇编语言源程序后，关键字会自动变成蓝颜色。动变成蓝颜色。（6）在此源程序编辑窗口输入源代码，）在此源程序编辑窗口输入源代码，在在uVision2中，文件的编辑方式同其它中，文件的编辑方式同其它文本编辑器是一样的，用户可以执行输文本编辑器是一样的，用户可以执行输入、删除、选择、拷贝、粘贴等基本文入、删除、选择、拷贝、粘贴等基本文字处理命令，当然你也可以使用其它编字处理命令，

14、当然你也可以使用其它编辑工具来编写源程序，然后拷贝到辑工具来编写源程序，然后拷贝到uVision2源程序编辑窗口。下图是灯闪源程序编辑窗口。下图是灯闪烁程序的汇编语言源程序。烁程序的汇编语言源程序。（7）输入完毕后再次点击）输入完毕后再次点击FileSave保存文件。保存文件。此时，这个程序文件仅仅是建立了而已，还未此时，这个程序文件仅仅是建立了而已，还未跟跟led_light.uV2工程建立起任何关系。此时同工程建立起任何关系。此时同学们应该把学们应该把led_light.asm源程序添加到工程源程序添加到工程中，构成一个完整的工程项目，方法是在中，构成一个完整的工程项目，方法是在“Proj

15、ect Windows”窗口内，选中窗口内，选中“Source Group1”后点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单后点击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择中选择“Add files to Group“Source Group1”命令，出现下图所示的添加源程序文件窗口。命令，出现下图所示的添加源程序文件窗口。在上图窗口中选择刚才创建的源程序文件在上图窗口中选择刚才创建的源程序文件Led_light.asm，单击，单击ADD命令即可把源命令即可把源程序文件添加到项目中。由于添加源程序程序文件添加到项目中。由于添加源程序文件窗口中的默认文件类型是文件窗口中的默认文件类型是C语言文件，语言文件，故应先改变搜

16、索文件类型为故应先改变搜索文件类型为“ASM Source File(*.a”;*.src)。至此程序的创建告一段落。至此程序的创建告一段落。2.2 程序文件的编译、连接及软件仿真、调试（1）点击ProjectBuild Target命令对源程序文件进行编译，当然也可以选择ProjectRebuild All Target Files命令对所有的工程文件进行重新编译，如下图所示。此时会在此时会在“Output Windows”信息输出窗口输出信息输出窗口输出一些相关信息。一些相关信息。其中第其中第2行行assembling led_light.asm表示此时正在表示此时正在编译编译led_li

17、ght.asm源程序，第源程序，第3行行linking表示此时表示此时正在连接工程项目文件，第正在连接工程项目文件，第5行行Creating hex file from led_light说明已生成目标文件说明已生成目标文件led_light.hex，最后，最后一行说明一行说明led_light.uV2项目在编译过程中不存在错误项目在编译过程中不存在错误和警告，编译连接成功。若在编译过程中出现错误，和警告，编译连接成功。若在编译过程中出现错误，系统会给出错误所在的行和该错误提示信息，以便更正系统会给出错误所在的行和该错误提示信息，以便更正。（2）点击DebugStart/stop Debug

18、Session 菜单命令，工程项目进入到软件仿真的调试界面。调试界面如下图所示：在仿真调试窗口点击PeripheralsI/O-PortsPort 1，出现下图所示P1口观察窗口。由于是软件仿真，我们只能通过观察由于是软件仿真，我们只能通过观察P1口口各位的电平变化来模拟灯的亮灭，如上图所各位的电平变化来模拟灯的亮灭，如上图所示，打示，打“”者表示者表示P1口该位为高电平，空格口该位为高电平，空格则表示该位为低电平。则表示该位为低电平。（3）点击）点击DebugGo 菜单命令，菜单命令，即可实现全即可实现全速运行程速运行程序，此时看序，此时看到到P1口观察口观察窗口各位的窗口各位的“”不断不断

19、闪闪烁变化，证烁变化，证明程序编写明程序编写无误。无误。这就是该闪烁灯最简单的软件仿真这就是该闪烁灯最简单的软件仿真调试过程，如果我们要理解这段程序每调试过程，如果我们要理解这段程序每一条汇编指令执行后各寄存器、存储器一条汇编指令执行后各寄存器、存储器单元数据的变化或各标号现在的地址，单元数据的变化或各标号现在的地址，还应学会使用还应学会使用View菜单打开各种观察菜单打开各种观察窗口并交替使用软件的各种调试命令及窗口并交替使用软件的各种调试命令及调试方法。下图为各调试命令的调试工调试方法。下图为各调试命令的调试工具栏。具栏。（4）几种常用调试命令及方法介绍）几种常用调试命令及方法介绍u 断点

20、 巧妙的设置一些断点，能够更好帮助用户分析程序的运行机制、程序中变量的变化状况，提高工作效率。若要在某行设置断点，将鼠标光标指向该行，然后点击工具栏 图标即可设置成功，在该行的行首将出现红颜色的断点标志。若要取消断点，可点击工具栏 图标，可将所有断点取消。u 复位复位CPU 用用Debug菜单或工具栏的菜单或工具栏的Reset CPU命令。在命令。在不改变程序的情况下，若想使程序重新开始运行，不改变程序的情况下，若想使程序重新开始运行，这时执行此命令即可，执行此命令后程序指针返回这时执行此命令即可，执行此命令后程序指针返回到到0000H地址单元，另外，一些内部地址单元，另外，一些内部SFR在复

21、位期在复位期间也将重新赋值，例如间也将重新赋值，例如A将变为将变为00H，DPTR为为0000H，SP为为07H，I/O口变为口变为0FFH。u 单步跟踪（单步跟踪（F11）用用Debug工具栏的工具栏的Step或快捷命令或快捷命令StepInto命命令按钮可以单步跟踪程序，每执行一次此命令，程令按钮可以单步跟踪程序，每执行一次此命令，程序将运行一条指令（以指令为基本执行单元），当序将运行一条指令（以指令为基本执行单元），当前的指令用黄色箭头标出，每执行一步箭头都会移前的指令用黄色箭头标出，每执行一步箭头都会移动，已执行过的语句呈现绿色。在汇编语言调试状动，已执行过的语句呈现绿色。在汇编语言调

22、试状态下，可以跟踪到每一个汇编指令的执行。态下，可以跟踪到每一个汇编指令的执行。u 单步运行（单步运行（F10）用用Debug工具栏的工具栏的Step Over或快捷命令或快捷命令Step Over按钮即可实现单步运行程序，此时单步运行按钮即可实现单步运行程序，此时单步运行命令将把函数和函数调用当作一个实体来看待，因命令将把函数和函数调用当作一个实体来看待，因此单步运行是以语句（这一条语句不管是单一命令此单步运行是以语句（这一条语句不管是单一命令行还是函数调用）为基本执行单元。行还是函数调用）为基本执行单元。u 执行返回（执行返回（Ctrl+F11）在用单步跟踪命令跟踪到了子函数或子程序内在用

23、单步跟踪命令跟踪到了子函数或子程序内部时，可以使用部时，可以使用Debug菜单栏中的菜单栏中的Step Out of Current Function或快捷命令按钮或快捷命令按钮Step Out即可即可实现程序的实现程序的PC指针返回到调用此子程序或函数的下指针返回到调用此子程序或函数的下一条语句。一条语句。u 执行到光标所在命令行（执行到光标所在命令行（Ctrl+F11）用工具栏或快捷菜单命令用工具栏或快捷菜单命令Run to Cursor Line即可执行此命令，使程序执行到光标所在行，但不即可执行此命令，使程序执行到光标所在行，但不包括此行，其实质是把当前光标所在的行当作临时包括此行，其

24、实质是把当前光标所在的行当作临时断点。断点。u 全速运行（全速运行（F5）用用Debug工具栏的工具栏的Go快捷命令快捷命令Run命令按钮命令按钮即可实现全速运行程序，当然若程序中已经设置断即可实现全速运行程序，当然若程序中已经设置断点，程序将执行到断点处，并等待调试命令；若程点，程序将执行到断点处，并等待调试命令；若程序中没有设置任何断点，当序中没有设置任何断点，当uVision2处于全速运行处于全速运行期间，期间，uVision2不允许任何资源的查看，也不接受不允许任何资源的查看，也不接受其它的命令。将鼠标箭头移到一个变量上可以看到其它的命令。将鼠标箭头移到一个变量上可以看到它们的值。它们

25、的值。按钮可以启动按钮可以启动/停止调试（停止调试（Ctrl+F5）程序调试完毕可执行程序调试完毕可执行DEBUG菜单栏中的菜单栏中的Start/Stop Debug Session命令停止调试。命令停止调试。四、硬件仿真实验四、硬件仿真实验基于基于DP-51PRO实验仪的闪烁灯调试实验仪的闪烁灯调试实验室的硬件仿真是指实验室的硬件仿真是指DP-51PRO单片机综合单片机综合仿真实验仪运行单片机仿真实验仪运行单片机P87C52X2（或（或P89C52X2）内部了）内部了MON51监控程序，把用户监控程序，把用户的应用程序装载到外部的应用程序装载到外部SRAM中，从而实现运中，从而实现运用用Ke

26、il C51集成开发环境所提供的所有调试命集成开发环境所提供的所有调试命令来调试用户的应用程序或仿真用户的应用系令来调试用户的应用程序或仿真用户的应用系统。统。1、实实验验仪仪电电路路外外观观（1）闪烁灯电路的连接）闪烁灯电路的连接用用40针把排线把针把排线把DP-51PRO实验仪上的实验仪上的A1区区J76接口和接口和A2区区J79接口相连，然后使用接口相连，然后使用8孔导线把孔导线把A2区的区的J61接口与接口与D1区的区的J52接口接口相连。相连。打开实验仪电源开关，电源指示灯（红光）打开实验仪电源开关，电源指示灯（红光）点亮。点亮。2、调试前的准备工作、调试前的准备工作（2）将）将MO

27、N51监控程序写入外部监控程序写入外部FLASH将将A1区中区中SRAM_E和和FLASH_E两个跳线座的短两个跳线座的短路器拔走（即不短接），把路器拔走（即不短接），把MON_SW1开关拨到开关拨到LOAD模式，然后将专用模式，然后将专用P89C52X2单片机芯片单片机芯片插入到仿真实验仪的锁紧座上，拔走插入到仿真实验仪的锁紧座上，拔走ISP跳线跳线JP14，短接，短接JP15的的1、2两个跳线（两个跳线（TXD、RXD），然后按下复位按键），然后按下复位按键“RESET”。此时，。此时，单片机仿真仪进入下载状态。单片机仿真仪进入下载状态。接上串口线，在接上串口线，在PC机桌面上双击机桌面上

28、双击DPFLSH快捷键，快捷键，出现如下图所示的操作界面。出现如下图所示的操作界面。在主界面中点击在主界面中点击“编程编程”命令按钮，在命令按钮，在下下图所示的编程窗口选择图所示的编程窗口选择“其它编程选择其它编程选择”栏的栏的“编程编程MON51”选项，单击选项，单击“编程编程”命令即可自动把命令即可自动把MON51.HEX监控程序监控程序到仿真实验仪的外部到仿真实验仪的外部FLASH中。若无异中。若无异常，则提示编程正常结束，这时关闭该常，则提示编程正常结束，这时关闭该窗口退出窗口退出DPFLSH软件。软件。提示：下载监控程序到外部提示：下载监控程序到外部FLASH这一步在初次使这一步在初

29、次使用实验仪时一般都已完成，再次做实验可不操作，用实验仪时一般都已完成，再次做实验可不操作，但同学们可做了解。但同学们可做了解。（3）进入调试状态）进入调试状态把实验仪把实验仪A1区的工作模式选择开关区的工作模式选择开关（MOD_SW1）切换到）切换到RUN处，然后按一下复处，然后按一下复位键（位键（RESET），），MON51程序就开始运行程序就开始运行了。此时，实验仪即进入调试状态。了。此时，实验仪即进入调试状态。注意：监控程序运行时，注意：监控程序运行时，A1区的区的“运行运行”指示灯将点亮。指示灯将点亮。（4）软件调试环境的设置）软件调试环境的设置u 双击双击Keil C51快捷图标，

30、进入快捷图标，进入Keil C51集成集成开发环境，这时开发环境，这时Keil C51集成环境自动打开集成环境自动打开上次正确退出时所编辑的工程项目文件。上次正确退出时所编辑的工程项目文件。在硬件仿真调试时，用户的代码是从在硬件仿真调试时，用户的代码是从8000H单元开始存放的，因此应修改源程序文件单元开始存放的，因此应修改源程序文件中的程序代码定位伪指令语句中的程序代码定位伪指令语句“ORG 0000H”为为“ORG 8000H”，伪指令语句，伪指令语句“ORG 0030H”修改为修改为“ORG 8030H”，然后重新进行编译。，然后重新进行编译。u 点击点击ProjectOption fo

31、r target target 1，将出现下图所示的调试环境设置界面。，将出现下图所示的调试环境设置界面。点按钮点按钮Target,由于由于MON51监监控程序已经占控程序已经占用了从用了从0000H-7FFFH地址单地址单元的程序存储元的程序存储空间，因此用空间，因此用户的程序必须户的程序必须从从8000H单元单元开始存放，如开始存放，如左图所示设置。左图所示设置。u 点按钮点按钮C51项，进入下图所示的设置界面。项，进入下图所示的设置界面。在此在此设置界面选择设置界面选择Interupt Vectors at a为为0 x8000。然后。然后确定。确定。u 点按钮点按钮Debug项，进入下

32、图所示的设置界项，进入下图所示的设置界面。面。在此设置界面在此设置界面选择选择Keil Monitor-51 Driver选项选项并进行串口通信并进行串口通信环境设置，方法环境设置，方法点点Use右边的右边的Settings按钮，按钮，波特率必须设为波特率必须设为9600bps，图见，图见下页。下页。Output选项可仿照软件仿真调试界面设置，选项可仿照软件仿真调试界面设置，给给Create Hex File选项前打选项前打“”，其余选项，其余选项则可按默认值进行设置或不用设置，最后点则可按默认值进行设置或不用设置，最后点击击“确定确定”加以确认。加以确认。（5）硬件仿真调试）硬件仿真调试u

33、至此后面的步骤与软件仿真调试的步骤基至此后面的步骤与软件仿真调试的步骤基本相同，不同的是，进入到硬件仿真调试界本相同，不同的是，进入到硬件仿真调试界面后，两次点击面后，两次点击DubugGo，可观察到，可观察到8个个LED灯开始闪烁发光。可依照软件仿真调试灯开始闪烁发光。可依照软件仿真调试的步骤进行单步调试、断点设置、打开的步骤进行单步调试、断点设置、打开P1口口观察窗口，体验该程序调试的妙用。观察窗口，体验该程序调试的妙用。思考题思考题（1）计算延时子程序延时时间为多少？）计算延时子程序延时时间为多少？（2）如果没有延时子程序会产生什么结果，为）如果没有延时子程序会产生什么结果，为什么？什么？（3）在闪烁灯程序的基础上编写一段程序）在闪烁灯程序的基础上编写一段程序,利利用用P1口作为控制端口口作为控制端口,使使LED轮流点亮（即实现跑轮流点亮（即实现跑马灯）。马灯）。（4）在闪烁灯程序的基础上编写一段程序）在闪烁灯程序的基础上编写一段程序,利利用用P1口作为控制端口口作为控制端口,使使LED从两头分别向中从两头分别向中间间点亮点亮,并且在中间相遇后变为从中间向两边点亮。并且在中间相遇后变为从中间向两边点亮。