单片机原理与应用及C51编程技术-教学ppt课件-第5章-单片机应用系统仿真开发平台简介.ppt

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1、在线教务辅导网：http:/教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网QQ:349134187 或者直接输入下面地址：http:/2 2023/6/1单片机原理与应用电子课件第 5 章 单片机应用系统仿真开发平台简介2023/6/1 3本章主要内容：5.1 单片机软件仿真开发工具KeilC515.2 单片机硬件仿真工具Proteus2023/6/1 45.1 单片机软件仿真开发工具KeilC51 KEIL uVISION2 KEIL uVISION2是众多单片机应用开发软件中优秀 是众多单片机应用开发软件中优秀的软件之一，它支持众多不同公司的 的软件之一，它支持众多不同公司的MCS-51 MC

2、S-51架构的芯片，架构的芯片，它集编辑，编译，仿真等于一体，同时还支持 它集编辑，编译，仿真等于一体，同时还支持PLM PLM、汇编、汇编和 和C C语言的程序设计。界面友好，易学易用，在调试程序，语言的程序设计。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。软件仿真方面也有很强大的功能。5.1.1 KeilC51的工作环境安装Keil C51集成开发软件，必须满足最小的硬件和软件要求。但是它所要求的PC配置非常低，现在的主流PC机配置远远超过了所需配置，因此，一般情况下我们可以不关心它的配置要求。以uVISION2版本为例，当我们按照安装光盘中的说明文件安装好Keil C5

3、1 uVISION2软件后，就可以得到下图所示的工作环境。5.1 单片机软件仿真开发工具KeilC51Keil C51工作环境工作环境 uVision2 界面提供一个菜单、一个工具条以便你快速选择命令按钮。另外还有源代码的显示窗口、对话框和信息显示窗口。uVision2允许同时打开浏览多个源文件。菜单条提供各种操作菜单，如编辑操作、项目维护、开发工具选项、设置调试程序、窗口选择和处理在线帮助等。工具条按钮允许你快速地执行uVision2命令。用户可以自己配置键盘快捷键用以执行常用的uVision2命令。下表列出了最常用的uVision2菜单项命令。5.1 单片机软件仿真开发工具KeilC51菜

4、单 快捷键 功能描述 New Ctrl+N 创建新文件 Open Ctrl+O 打开已经存在的文件 Close 关闭当前文件 Save Ctrl+S 保存当前文件 Save all 保存所有文件 New Project 创建新项目 Open Project 打开一个已经存在的项目 Build Target F7 编译修改过的文件并生成应用 Rebuild Target 重新编译所有的文件并生成应用 Translate Ctrl+F7 编译当前文件 5.1 单片机软件仿真开发工具KeilC51 运行KEIL51软件，按下面的步骤可以建立一个简单的工程。如下图，点击Project菜单，选择弹出的下

5、拉式菜单中的New Project，接着弹出一个标准Windows文件对话窗口。在“文件名”中输入一个C程序项目名称，这里我们用“test”。“保存”后的文件扩展名为uv2，这是KEIL uVision2工程文件。5.1.2 工程的创建5.1 单片机软件仿真开发工具KeilC515.1 单片机软件仿真开发工具KeilC51创建工程 选择所要的单片机，这里选择常用的Atmel公司的AT89C51。现在要在项目中创建新的程序文件或加入旧程序文件。如果没有现成的程序，那么就要新建一个程序文件。点下图中的新建文件的快捷按钮（图中1标志），会出现一个新的文字编辑窗口（图中2标志），这个操作也可以通过菜单

6、FileNew或快捷键Ctrl+N来实现。现在可以编写程序了。5.1 单片机软件仿真开发工具KeilC515.1 单片机软件仿真开发工具KeilC51创建源程序文件 当文件编辑完成后，点上图中的3保存新建的文件，也可以用菜单FileSave或快捷键Ctrl+S进行保存。因是新文件所以保存时会弹出一个文件操作窗口，把第一个程序命名为test1.c，保存在项目所在的目录中，这时您会发现文件中单词有了不同的颜色，说明KEIL的C语法检查生效了。如下图，鼠标在屏幕左边的Source Group1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“Add File to GroupSo

7、urce Group 1”弹出文件窗口，选择刚刚保存的文件，按ADD按钮，关闭文件窗，程序文件已加到项目中了。这时在Source Group1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。5.1 单片机软件仿真开发工具KeilC515.1 单片机软件仿真开发工具KeilC51向工程中添加文件 首先点击左边Projiect窗口的Target1，然后使用菜单“Projiect-Options for target target1”，即出现对工程设置的对话框，这个对话框非常复杂，有很多页面。下面介绍几个最常用的选项。5.1.3 工程的设置5.1 单片机软件仿真开发工具Ke

8、ilC51 设置对话框中的Target页面，如下图所示。Xtal后面的数值是晶振频率值，一般将其设置成与所使用的硬件相同的晶振频率值。Memory Model用于设置RAM使用情况，有三个选项：Small是所有变量都在单片机的内部RAM中；Compact是可以使用一页外部扩张RAM；而Large则是可以使用全部外部的扩张RAM。Code Model用于设置ROM空间的使用，同样也有三个选择项：Small 模式，只用低于2K的程序空间；Compact模式，单个函数的代码量不能超过2K，整个程序可以使用64K程序空间；Large模式，可以使用全部64K空间。5.1 单片机软件仿真开发工具KeilC

9、515.1 单片机软件仿真开发工具KeilC51设置工程中Target属性属性 设置对话框中的output页面，如下图所示。其中Creat Hex file用于生成可执行代码文件（可以用编程器写入单片机芯片的HEX格式文件，文件的扩展名为HEX），如果要做硬件实验，就必须选中该项目。Name of Executable项用于设置可执行文件的文件名，本例题为test。点击Project-Build target菜单，就可以生成指定文件名的HEX文件，即test.hex。5.1 单片机软件仿真开发工具KeilC515.1 单片机软件仿真开发工具KeilC51设置工程中Output属性属性5.1.4

10、 工程的调试运行 如下图所示，图中1、2、3都是编译按钮。不同的是1用于编译单个文件，2是编译链接当前项目，如果先前编译过一次之后文件没有做编辑改动，这时再点击是不会再次重新编译的。3是重新编译，每点击一次均会再次编译链接一次，不管程序是否有改动。在3右边的是停止编译按钮，只有点击了前三个中的任一个，停止按钮才会生效。5是在菜单中的同一功能选项。在4中可以看到编译的错误信息和使用的系统资源情况等，以后我们要查错就靠它了。6是有一个小放大镜的按钮，这就是开启关闭调试模式的按钮。5.1 单片机软件仿真开发工具KeilC515.1 单片机软件仿真开发工具KeilC51工程编译 进入调试模式后，如下图

11、所示。图中1为运行，当程序处于停止状态时才有效。2为停止，程序处于运行状态时才有效。3是复位，模拟芯片的复位，程序回到最开头处执行。按4可以打开5中的调试窗口。在嵌入式系统中，printf函数所打印的信息一般是送往串行口，而在调试时，调试窗口就代表了串口，所以调试程序中的printf函数所打印信息被送往该窗口。因此，调试窗口又称作串行调试窗口。按运行键后，这时就可以看到串行调试窗口中的打印信息。按停止按钮再按开启关闭调试模式按钮，可以停止程序调试运行，又回到文件编辑模式中，然后就可以进行关闭KEIL等相关操作了。5.1 单片机软件仿真开发工具KeilC515.1 单片机软件仿真开发工具Keil

12、C51调试运行 Keil软件在调试程序时提供了多个窗口，主要包括输出窗口（Output Windows）、观察窗口（Watch&Call Statck Windows）、存储器窗口（Memory Window）、反汇编窗口（DissamblyWindow）串行窗口（Serial Window）等。进入调试模式后，可以通过菜单View下的相应命令打开或关闭这些窗口。下图是输出窗口、观察窗口和存储器窗口，各窗口的大小可以使用鼠标调整。进入调试程序后，输出窗口自动切换到Command页。该页用于输入调试命令和输出调试信息。对于初学者，可以暂不学习调试命令的使用方法。5.1 单片机软件仿真开发工具Ke

13、ilC515.1 单片机软件仿真开发工具KeilC51输出窗口、观察窗口和存储器窗口5.1.5 存储空间资源的查看和修改 存储器窗口中可以显示系统中各种内存中的值，通过在Address 后的编缉框内输入“字母：数字”即可显示相应内存值，其中字母可以是C、D、I、X，分别代表代码存储空间、直接寻址的片内存储空间、间接寻址的片内存储空间、扩展的外部RAM空间，数字代表想要查看的地址。如下图。输入D：0即可观察到地址0开始的片内RAM单元值；键入C：0 即可显示从0开始的ROM单元中的值，即查看程序的二进制代码。该窗口的显示值可以以各种形式显示，如十进制、十六进制、字符型等。5.1 单片机软件仿真开

14、发工具KeilC515.1 单片机软件仿真开发工具KeilC51观察存储内容 改变显示方式的方法是点鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择，该菜单用分隔条分成三部份，其中第一部份与第二部份的三个选项为同一级别，选中第一部份的任一选项，内容将以整数形式显示，而选中第二部份的ASCII项则将以字符型式显示。选中Float项将相邻四字节组成的浮点数形式显示，选中Double项则将相邻8字节组成双精度形式显示。5.1 单片机软件仿真开发工具KeilC51 第一部份又有多个选择项，其中Decimal项是一个开关，如果选中该项，则窗口中的值将以十进制的形式显示，否则按默认的十六进制方式显示。Unsigned 和

15、Signed 后分别有三个选项：Char、Int、Long，分别代表以单字节方式显示、将相邻双字节组成整型数方式显示、将相邻四字节组成长整型方式显示，而Unsigned 和Signed 则分别代表无符号形式和有符号形式，究竟从哪一个单元开始的相邻单元则与你的设置有关，以整型为例，如果你输入的是I:0，那么00H 和01H 单元的内容将会组成一个整型数，而如果你输入的是I：1，01H和02H 单元的内容全组成一个整型数，以此类推。5.1 单片机软件仿真开发工具KeilC512023/6/1 295.2 单片机硬件仿真工具Proteus Proteus Proteus是英国 是英国Labcente

16、r Labcenter Electronics Electronics公司开发的 公司开发的EDA EDA工具软件。该软件具有原理布图、工具软件。该软件具有原理布图、PCB PCB设计及自动布 设计及自动布线和电路的分析和仿真功能，可以对基于微控制器的设 线和电路的分析和仿真功能，可以对基于微控制器的设计连同所有的周围器件一起仿真。计连同所有的周围器件一起仿真。5.2.1 ProteusISIS的功能简介Proteus系统包括ISIS、ARES（印刷电路板设计）两个主要程序三大基本功能。其中最优秀的是电路原理仿真功能。除有普通分离器件、小规模集成器件的仿真功能以外，还具有多种带有CPU的可编程

17、序器件的仿真功能，如51系列、68系列、PIC系列等；具有多种总线、存储器、RS232终端仿真功能；具有电动机、液晶显示器等特殊器件的仿真功能。功能包括：1)电路原理实验。2)模拟电子技术实验。3)数字电子技术实验。4)单片机与接口实验。5)为课程设计和毕业设计提供综合系统仿真。Proteus系统具有程序短小，安装快捷等特点，可以在电路图上用箭头显示电流方向、用颜色显示电流的大小等信息，大量的快捷图标和单独的仿真按钮使操作直观方便。5.2 单片机硬件仿真工具Proteus5.2.2 ProteusISIS的用户界面 安装完Proteus后，就可以运行ISIS Professional。下面简单

18、介绍各部分的功能。5.2 单片机硬件仿真工具Proteus 预览窗口（The Overview Window）：如下图，它可显示两个内容。当你在元件列表中选择一个元件时，它会显示该元件的预览图；另一个是，当你的鼠标焦点落在原理图编辑窗口时（即放置元件到原理图编辑窗口后或在原理图编辑窗口中点击鼠标后），它会显示整张原理图的缩略图，并会显示一个绿色的方框，绿色的方框里面的内容就是当前原理图窗口中显示的内容，因此，你可用鼠标在它上面点击来改变绿色的方框的位置，从而改变原理图的可视范围。原理图编辑窗口（The Editing Window）：如下图，顾名思义，它是用来绘制原理图的。蓝色方框内为可编辑区

19、，元件要放到它里面。注意，这个窗口是没有滚动条的，你可用预览窗口来改变原理图的可视范围。5.2 单片机硬件仿真工具Proteus5.2 单片机硬件仿真工具ProteusISIS运行界面主要模型工具栏（Main Modes）：如下图所示 其功能包括：1)选择元件（components）（默认选择的）。2)放置连接点。3)放置标签（用总线时会用到）。4)放置文本。5)用于绘制总线。6)用于放置子电路。7)用于即时编辑元件参数（先单击该图标再单击要修改的元件）。5.2 单片机硬件仿真工具Proteus配件工具栏（Gadgets）：如下图所示 其功能包括：1)终端接口（terminals）：有VCC、

20、地、输出、输入等接口。2)器件引脚：用于绘制各种引脚。3)仿真图表（graph）：用于各种分析，如Noise Analysis。4)录音机。5)信号发生器（generators）。6)电压探针：使用仿真图表时要用到。7)电流探针：使用仿真图表时要用到。8)虚拟仪表：有示波器等。5.2 单片机硬件仿真工具Proteus2D图形工具栏（2D Graphics）：如下图所示 其功能包括：1)画各种直线。2)画各种方框。3)画各种圆。4)画各种圆弧。5)画各种多边形。6)画各种文本。7)画符号。8)画原点等。5.2 单片机硬件仿真工具Proteus 方向工具栏（Orientation Toolbar）

21、：如下图所示。使用方法：先右键单击元件，再点击（左击）相应的旋转图标。其功能包括：1)旋转,旋转只能是90的整数倍。2)翻转，完成水平和垂直翻转。5.2 单片机硬件仿真工具Proteus仿真工具栏是由仿真按钮组成：如下图所示。其功能包括：1)运行。2)单步运行。3)暂停。4)停止。5.2 单片机硬件仿真工具Proteus5.2.3 Proteus.ISIS的单片机系统仿真 通过建立一个简单的单片机仿真例子，学习Proteus.ISIS的最基本的单片机系统仿真应用操作。本例题是利用单片机AT89C51制作一个099计数的手动计数器，用其P2.0P2.7接一个共阴极数码管，输出显示099计数值的个

22、位，用P0.0P0.7接数码管输出显示计数值的十位数。P3.3引脚外接一轻触开关，要求每按下一次按键，计数值加1，当计数值超出99后自动返回0重新开始循环计数。5.2 单片机硬件仿真工具Proteus 建立一个单片机仿真系统的第一步是绘制原理图。绘制原理图要在原理图编辑窗口中的蓝色方框内完成。原理图编辑窗口的操作方法是：用左键放置元件；右键选择元件；双击右键删除元件；右键拖选多个元件；先右键后左键编辑元件属性；先右键后左键拖动元件；连线用左键，删除用右键；改连接线：先右击连线，再左键拖动；中键放缩原理图。5.2 单片机硬件仿真工具Proteus本例题所用的元件如下表所示：元件名称 所属类 所属

23、子类 AT89C51 Micrpprocessor ICs 8051 Family CAP Capacitors Generic CAP-ELEC Capacitors GenericCRYSTAL Miscellaneous GenericRES Resistors Generic7SEG-COM-CAT-GRN Optoelectronics 7-Segment Displays BUTTON Switches&Relays Switches 5.2 单片机硬件仿真工具Proteus 首先进入Proteus ISIS编辑环境。选择File-New Design菜单项，在弹出的模板对话框中选

24、择DEFAULT模板，并将新建的设计保存的特定的目录下，保存文件名为test。接下来的工作是添加所需要的元件。Proteus ISIS库提供了大量的元器件的原理图符号，在绘制原理图之前，必须知道元器件对应的库。可以利用ISIS提供的强大的搜索功能来完成元件的查找。查找元器件的步骤如下（以AT89C51为例）：5.2 单片机硬件仿真工具Proteus1.单击“P”按钮，出现挑选元件对话框，如下图。5.2 单片机硬件仿真工具Proteus2.在对话框的KEYWORDS中输入AT89C51，如下图。在Results栏中选择Device名为AT89C51项，然后点击OK按钮，这时元件列表中列出AT89

25、C51。5.2 单片机硬件仿真工具Proteus3.按同样方法拾取表中所有元器件于元件列表中，然后按照例题要求放置在设计图中，得到如下的电路原理图如下图。5.2 单片机硬件仿真工具Proteus4.使用Keil C51工具，生成一个工程项目，该项目只有一个汇编语言文件，文件名为test.asm。将程序编写完整后，生成一个名test.hex的执行文件。程序清单如下：LJMP STARTORG 0030HSTART:MOV DPTR,#TABLE;设置段码表首地址MOV R0,#00H;计数初值存R0MOV P0,#3FH MOV P2,#3FH;复位时数码管显示0S1:INC R0 CJNE R0,#100,S2MOV R0,#00HS2:JB P3.3,$;等待按键5.2 单片机硬件仿真工具ProteusLCALL DELAY;消抖动延时JB P3.3,S2S3:MOV A,R0MOV B,#10DIV AB;分离计数值的个位和十位MOVC A,A+DPTR;差表求数字的七段码值MOV P0,AMOV A,BMOVC A,A+DPTRMOV P2,AJB P3.3,S1;等待按键抬起LJMP S35.2 单片机硬件仿真工具Proteus