《單片機(jī)原理及應(yīng)用》課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書北京理工大學(xué)珠海學(xué)院2010年8月

目錄第一部分：實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求和實(shí)驗(yàn)工具簡(jiǎn)介…………...……………..2實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式…………………...…….………......2KeiluVision2軟件簡(jiǎn)介………………...…………52.1建立第一個(gè)C51項(xiàng)目………...………………52.2生成HEX文件和最小化系統(tǒng)…………........82.3數(shù)據(jù)類型………………….....10Proteus軟件簡(jiǎn)介……...…………103.1基本界面…………………….103.2建立第一個(gè)Proteus文件……………………123.3KEIL和PROTEUS聯(lián)調(diào)…………………...16Keil和Proteus軟件安裝說明…………………..29

第一部分：實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求和實(shí)驗(yàn)工具簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式要求：手寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。使用學(xué)校規(guī)定的實(shí)驗(yàn)報(bào)告紙16開，左上角裝訂。用Proteus或Protel繪制電路圖，打印并粘貼到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。軟件有流程圖，源代碼，重要語(yǔ)句有注釋，函數(shù)需說明功能和入口、出口。認(rèn)真總結(jié)實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)，重點(diǎn)講還存在哪些問題，為什么？

實(shí)驗(yàn)一：Keil和Proteus軟件使用學(xué)院：專業(yè)：年級(jí)：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：姓名：學(xué)號(hào)：組：_______指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖煜eil和Proteus軟件的使用方法。熟悉C語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)閃爍燈程序的編制和調(diào)試…[根據(jù)自身體會(huì)和收獲，有針對(duì)性的總結(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模颂幰策M(jìn)行打分。]實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)原理[根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目填寫此項(xiàng)，無必要?jiǎng)t不填寫。]跑馬燈原理圖設(shè)計(jì)選擇AT89C51單片機(jī)，晶振12MHz，晶振外圍電路略。P1.0引腳作為輸出控制LED的亮滅，引腳為高電平時(shí)燈亮，引腳為低電平時(shí)燈滅。使用軟件延時(shí)的方法進(jìn)行不精確定時(shí)控制。[要求使用Proteus或Protel軟件繪制原理圖，打印并粘貼到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中。對(duì)原理和一些引腳作必要的說明。]程序編制/*P1.0引腳控制的LED間歇點(diǎn)亮*/#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitP1_0=P1^0;voiddelay(uchari);voidmain(){ while(1) { P1_0=~P1_0; delay(10); }}/*延時(shí)函數(shù)，輸入變量為無符號(hào)字符型，用來控制延時(shí)的長(zhǎng)短，無返回值*/voiddelay(uchari){ uchark; uintj; for(k=0;k<i;k++) for(j=0;j<30000;j++);}[程序要求繪制程序流程圖；重要語(yǔ)句有注釋；][函數(shù)說明功能、入口和出口。]程序調(diào)試[總結(jié)實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，并說明是如何解決的。]變量超出范圍ucharj；j<30000；解決辦法，把變量j由uchar型改成uint型。思考題[按要求回答思考題]實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)[寫出本實(shí)驗(yàn)的新的體會(huì)，重點(diǎn)說明還存在哪些問題，對(duì)哪些知識(shí)掌握得不好，為什么。此處是評(píng)分的關(guān)鍵部分。]

KieluVision2軟件簡(jiǎn)介隨著單片機(jī)的不斷發(fā)展，以C為主流的單片機(jī)高級(jí)語(yǔ)言也不斷被更多的單片機(jī)愛好者和工程師所喜愛。使用C語(yǔ)言肯定要使用到C編譯器，以便把寫好的C程序編譯為機(jī)器碼，這樣單片機(jī)才能執(zhí)行編寫好的程序。KEILuVISION2是眾多單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)軟件中優(yōu)秀的軟件之一，它支持眾多不同公司的MCS51架構(gòu)的芯片，它集編輯，編譯，仿真等于一體，同時(shí)還支持，PLM，匯編和C語(yǔ)言的程序設(shè)計(jì)，它的界面和常用的微軟VC++的界面相似，界面友好，易學(xué)易用，在調(diào)試程序，軟件仿真方面也有很強(qiáng)大的功能。KEIL51是一個(gè)商業(yè)的軟件，其DEMO版可代碼規(guī)模在2K以下的工程項(xiàng)目。2.1建立第一個(gè)C51項(xiàng)目首先當(dāng)然是運(yùn)行KEIL51軟件，接著按下面的步驟建立第一個(gè)項(xiàng)目：（1）建立工程。點(diǎn)擊Project菜單，選擇彈出的下拉式菜單中的NewProject，如圖1-2。接著彈出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)Windows文件對(duì)話窗口，如圖1-3。在“文件名”中輸入您的第一個(gè)C程序項(xiàng)目名稱，這里我們用“test”。“保存”后的文件擴(kuò)展名為uv2，這是KEILuVision2項(xiàng)目文件擴(kuò)展名，以后可以直接點(diǎn)擊此文件以打開先前做的項(xiàng)目。圖1-2Project菜單圖1-3NewProject菜單（2）選擇單片機(jī)。這里選擇常用的Ateml公司的AT89C51。此時(shí)屏幕如圖1-4所示。AT89C51有什么功能、特點(diǎn)呢？看圖中右邊有簡(jiǎn)單的介紹。完成上面步驟后，就可以進(jìn)行程序的編寫了。注意，選擇CPU后，要選擇“是”來給項(xiàng)目中添加預(yù)配置文件。圖1-4選擇CPU圖1-5建立新文件（3）建立文件并編碼。首先在項(xiàng)目中創(chuàng)建新的程序文件或加入舊程序文件。如果您沒有現(xiàn)成的程序，則就要新建一個(gè)程序文件。點(diǎn)擊圖1-5中1的新建文件的快捷按鈕，在2中出現(xiàn)一個(gè)新的文字編輯窗口，這個(gè)操作也可以通過菜單File－New或快捷鍵Ctrl+N來實(shí)現(xiàn)。把第一個(gè)程序命名為test1.c，保存在項(xiàng)目所在的目錄中新建文件后，應(yīng)立即保存此文件，使用擴(kuò)展名如“test1.c”,保存后，可以使IDE環(huán)境中的語(yǔ)法高亮功能立即生效。好了，現(xiàn)在可以編寫程序了，下面是經(jīng)典的一段程序。#include<reg51.h>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitP1_0=P1^0;voiddelay(uchari);voidmain(){ while(1) { P1_0=~P1_0; delay(10); }}voiddelay(uchari){ uchark; uintj; for(k=0;k<i;k++) for(j=0;j<30000;j++);}//這是第一種注釋方式unsignedinta;//定義變量a為int類型/*這是第二種注釋方式*/寫代碼的時(shí)候注意代碼的對(duì)齊與縮進(jìn)。使用Tab鍵縮進(jìn)，而不是用空格鍵。（4）把文件加入工程中。如圖1-6鼠標(biāo)在屏幕左邊的SourceGroup1文件夾圖標(biāo)上右擊彈出菜單，在這里可以做在項(xiàng)目中增加減少文件等操作。選“AddFiletoGroup‘SourceGroup1”彈出文件窗口，選擇剛剛保存的文件，按ADD按鈕，關(guān)閉文件窗，程序文件已加到項(xiàng)目中了。這時(shí)在SourceGroup1文件夾圖標(biāo)左邊出現(xiàn)了一個(gè)小+號(hào)說明，文件組中有了文件，點(diǎn)擊它可以展開查看。圖1-6把文件加入工程圖1-7編譯工程（5）編譯工程。圖1-6中1、2、3都是編譯按鈕，不同是1是用于編譯單個(gè)文件。2是編譯鏈接當(dāng)前項(xiàng)目，如果先前編譯過一次之后文件沒有做動(dòng)編輯改動(dòng)，這時(shí)再點(diǎn)擊是不會(huì)再次重新編譯的。3是重新編譯，每點(diǎn)擊一次均會(huì)再次編譯鏈接一次，不管程序是否有改動(dòng)。在3右邊的是停止編譯按鈕，只有點(diǎn)擊了前三個(gè)中的任一個(gè)，停止按鈕才會(huì)生效。5是菜單中的它們。在4中可以看到編譯的錯(cuò)誤信息和使用的系統(tǒng)資源情況等，以后我們要查錯(cuò)就靠它了。6是有一個(gè)小放大鏡的按鈕，這就是開啟\關(guān)閉調(diào)試模式的按鈕，它也存在于菜單Debug－Start\StopDebugSession，快捷鍵為Ctrl+F5。（6）進(jìn)入調(diào)試模式。軟件窗口樣式大致如圖1-8所示。圖中1為運(yùn)行，當(dāng)程序處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)才有效，2為停止，程序處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)才有效。3是復(fù)位，模擬芯片的復(fù)位，程序回到最開頭處執(zhí)行。按4可以打開5中的串行調(diào)試窗口，這個(gè)窗口可以看到從51芯片的串行口輸入輸出的字符，這里的第一個(gè)項(xiàng)目也正是在這里看運(yùn)行結(jié)果。這些在菜單中也有。首先按4打開串行調(diào)試窗口，再按運(yùn)行鍵，這時(shí)就可以看到串行調(diào)試窗口中不斷的打印“HelloWorld！”。最后要停止程序運(yùn)行回到文件編輯模式中，就要先按停止按鈕再按開啟\關(guān)閉調(diào)試模式按鈕。然后就可以進(jìn)行關(guān)閉KEIL等相關(guān)操作了。圖1-8調(diào)試運(yùn)行程序生成HEX文件和最小化系統(tǒng)建立了第一個(gè)單片機(jī)C語(yǔ)言項(xiàng)目，但為了讓編譯好的程序能通過編程器寫入51芯片中，要先用編譯器生成HEX文件，下面來看看如何用KEILuVISION2來編譯生成用于燒寫芯片的HEX文件。HEX文件格式是Intel公司提出的按地址排列的數(shù)據(jù)信息,數(shù)據(jù)寬度為字節(jié),所有數(shù)據(jù)使用16進(jìn)制數(shù)字表示,常用來保存單片機(jī)或其他處理器的目標(biāo)程序代碼。它保存物理程序存儲(chǔ)區(qū)中的目標(biāo)代碼映象。一般的編程器都支持這種格式。我們先來打開第一個(gè)項(xiàng)目，打開它的所在目錄，找到test.Uv2的文件就可以打開先前的項(xiàng)目了。然后右擊圖2-1中的1項(xiàng)目文件夾，彈出項(xiàng)目功能菜單，選OptionsforTarget，Target1,彈出項(xiàng)目選項(xiàng)設(shè)置窗口，同樣先選中項(xiàng)目文件夾圖標(biāo)，這時(shí)在Project菜單中也有一樣的菜單可選。打開項(xiàng)目選項(xiàng)窗口，轉(zhuǎn)到Output選項(xiàng)頁(yè)圖2-2所示，圖中1是選擇編譯輸出的路徑，2是設(shè)置編譯輸出生成的文件名，3則是決定是否要?jiǎng)?chuàng)建HEX文件，選中它就可以輸出HEX文件到指定的路徑中。選好了？好，我們?cè)賹⑺匦戮幾g一次，很快在編譯信息窗口中就顯示HEX文件創(chuàng)建到指定的路徑中了，如圖2-3。這樣我們就可用自己的編程器所附帶的軟件去讀取并燒到芯片。HEX文件類似于Windows中的EXE文件，它也可以在其他仿真軟件中使用。圖2-1項(xiàng)目右鍵菜單圖2-2項(xiàng)目選項(xiàng)圖2-3編譯信息選項(xiàng)2.3數(shù)據(jù)類型表2-1中列出了KEILuVision2C51編譯器所支持的數(shù)據(jù)類型。在標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言中基本的數(shù)據(jù)類型為char,int,short,long,float和double，而在C51編譯器中int和short相同，float和double相同表2-1KEILuVision2C51編譯器所支持的數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型長(zhǎng)度值域unsignedchar單字節(jié)0～255signedchar單字節(jié)-128～+127unsignedint雙字節(jié)0～65535signedint雙字節(jié)-32768～+32767unsignedlong四字節(jié)0～4294967295signedlong四字節(jié)-2147483648～+2147483647float四字節(jié)±1.175494E-38～±3.402823E+38*1～3字節(jié)對(duì)象的地址bit位0或1sfr單字節(jié)0～255sfr16雙字節(jié)0～65535sbit位0或1變量取值超過此類型所能表示的范圍，將會(huì)產(chǎn)生不可預(yù)料的錯(cuò)誤，并且此種錯(cuò)誤不會(huì)被編譯器提示。例如unsignedchari；i=500；i++；在能滿足要求的前提下，應(yīng)盡可能減小變量所占用的存儲(chǔ)器空間，即盡可能使用“小類型”。Proteus軟件簡(jiǎn)介3.1基本界面。基本安裝完P(guān)roteus后，運(yùn)行ISIS7Professional,如圖3-1所示。圖3-1ProteusISIS界面原理圖編輯窗口（TheEditingWindow）：顧名思義，它是用來繪制原理圖的。藍(lán)色方框內(nèi)為可編輯區(qū)，元件要放到它里面。注意，這個(gè)窗口是沒有滾動(dòng)條的，你可用預(yù)覽窗口來改變?cè)韴D的可視范圍。預(yù)覽窗口（TheOverviewWindow）：它可顯示兩個(gè)內(nèi)容，一個(gè)是：當(dāng)你在元件列表中選擇一個(gè)元件時(shí)，它會(huì)顯示該元件的預(yù)覽圖；另一個(gè)是，當(dāng)你的鼠標(biāo)焦點(diǎn)落在原理圖編輯窗口時(shí)（即放置元件到原理圖編輯窗口后或在原理圖編輯窗口中點(diǎn)擊鼠標(biāo)后），它會(huì)顯示整張?jiān)韴D的縮略圖，并會(huì)顯示一個(gè)綠色的方框，綠色的方框里面的內(nèi)容就是當(dāng)前原理圖窗口中顯示的內(nèi)容，因此，你可用鼠標(biāo)在它上面點(diǎn)擊來改變綠色的方框的位置，從而改變?cè)韴D的可視范圍。模型選擇工具欄（ModeSelectorToolbar）：主要模型（MainModes）：1*選擇元件（components）（默認(rèn)選擇的）2*放置連接點(diǎn)3*放置標(biāo)簽（用總線時(shí)會(huì)用到）4*放置文本5*用于繪制總線6*用于放置子電路7*用于即時(shí)編輯元件參數(shù)（先單擊該圖標(biāo)再單擊要修改的元件）配件（Gadgets）：1*終端接口（terminals）：有VCC、地、輸出、輸入等接口2*器件引腳：用于繪制各種引腳3*仿真圖表（graph）：用于各種分析，如NoiseAnalysis4*錄音機(jī)5*信號(hào)發(fā)生器（generators）6*電壓探針：使用仿真圖表時(shí)要用到7*電流探針：使用仿真圖表時(shí)要用到8*虛擬儀表：有示波器等2D圖形（2DGraphics）：1*畫各種直線2*畫各種方框3*畫各種圓4*畫各種圓弧5*畫各種多邊形6*畫各種文本7*畫符號(hào)8*畫原點(diǎn)等元件列表（TheObjectSelector）：用于挑選元件（components）、終端接口（terminals）、信號(hào)發(fā)生器（generators）、仿真圖表（graph）等。舉例，當(dāng)你選擇“元件（components）”，單擊“P”按鈕會(huì)打開挑選元件對(duì)話框，選擇了一個(gè)元件后（單擊了“OK”后），該元件會(huì)在元件列表中顯示，以后要用到該元件時(shí)，只需在元件列表中選擇即可。方向工具欄（OrientationToolbar）：旋轉(zhuǎn)：旋轉(zhuǎn)角度只能是90度的整數(shù)倍。翻轉(zhuǎn)：完成水平翻轉(zhuǎn)和垂直翻轉(zhuǎn)。使用方法：先右鍵單擊元件，再點(diǎn)擊（左擊）相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圖標(biāo)。仿真工具欄仿真控制按鈕1*運(yùn)行2*單步運(yùn)行3*暫停4*停止3.2建立第一個(gè)Proteus文件（1）繪制原理圖：具體操作見下面例子。新建文件并保存為test1.dsn圖3-2新建仿真工程原理圖在原理圖編輯窗口中的藍(lán)色方框內(nèi)的電路圖才有效。用左鍵放置元件；右鍵選擇元件；雙擊右鍵刪除元件；右鍵拖選多個(gè)元件；先右鍵后左鍵編輯元件屬性；先右鍵后左鍵拖動(dòng)元件；連線用左鍵，刪除用右鍵；改連接線：先右擊連線，再左鍵拖動(dòng)；中鍵放縮原理圖，按住中建可拖動(dòng)窗口。（2）加入元器件點(diǎn)擊圖3-3中左上角的P按鈕拾取元件，出現(xiàn)PickDevices對(duì)話框，輸入關(guān)鍵字，在合適的元件名字上雙擊，可添加相應(yīng)的元件進(jìn)入元件庫(kù)。可以在右側(cè)的預(yù)覽窗口中看到相應(yīng)元件的原理圖和封裝圖。圖3-3拾取元件圖3-4添加元件后左鍵單擊圖3-4中所示元件，然后在原理圖編輯窗口中單擊左鍵，選擇適當(dāng)?shù)奈恢茫俅螁螕糇箧I以放置元件。在TerminalsMode中選擇地或電源，如圖3-5所示，添加到原理圖編輯窗口中。左鍵連線，如圖3-6所示。圖3-5TerminalsMode圖3-6繪制好的原理圖表3-1Proteus元件庫(kù)（2）裝入HEX文件：右鍵點(diǎn)擊單片機(jī)，EditProperties，在ProgramFiles處選擇所要仿真的HEX文件（此處為之前在KEIL中編譯生成的HEX文件），確定。圖3-7裝入HEX文件（3）開始仿真：可以連續(xù)執(zhí)行，也可單步執(zhí)行。仿真結(jié)果如圖3-8所示。點(diǎn)擊開始仿真。可以看到LED燈閃爍。圖3-8仿真結(jié)果在Proteus中藍(lán)色代表低電平，紅色代表高電平，灰色代表不確定。3.3KEIL和PROTEUS聯(lián)調(diào)（1）打開Keil軟件，在當(dāng)前工程中打開下面的對(duì)話框圖3-9，（如何找到此對(duì)話框，參考圖2-1）選擇UseProteusVSMSimulator，確定。打開Proteus軟件，在Debug菜單下選中UseRemoteDebugMonitor，如圖3-10所示。圖3-9KEIL中設(shè)置Keil與Proteus聯(lián)調(diào)圖3-10Proteus中設(shè)置遠(yuǎn)程調(diào)試（2）在Keil軟件中，進(jìn)入Debug菜單，單擊StartDebugSession開始調(diào)試，如圖3-11所示。如果之前的設(shè)置一切正確，通過在Keil中啟動(dòng)調(diào)試，令Proteus軟件自動(dòng)開始仿真運(yùn)行。圖3-11Keil軟件中開始聯(lián)調(diào)圖3-12聯(lián)調(diào)成功Keil和Proteus中都可以連續(xù)運(yùn)行和單步運(yùn)行。在Keil中單步運(yùn)行，可以在Proteus中看到單步運(yùn)行的結(jié)果。（3）在Keil軟件中單步調(diào)試Keil中點(diǎn)擊Debug菜單下StartDebugSession開始調(diào)試，此時(shí)有可能進(jìn)入反匯編窗口[Disassembly]如圖3-13所示,通過ctrl+tab鍵切換當(dāng)前窗口到C源文件編輯窗口，如圖3-14所示（也可通過Window菜單切換）圖3-13反匯編窗口圖3-14C源文件編輯窗口將光標(biāo)放置到main函數(shù)開始的第一行，如圖3-14所示，然后選擇執(zhí)行到光標(biāo)所在行，黃色光標(biāo)箭頭表示執(zhí)行到當(dāng)前行，如圖3-15所示。此時(shí)可切換到Proteus中查看相應(yīng)語(yǔ)句的執(zhí)行結(jié)果，如圖3-16所示（本例中Proteus中Led的狀態(tài)）。出現(xiàn)反匯編窗口的解決辦法：首先切換到C文件窗口，然后將光標(biāo)放置在C文件main函數(shù)中的第一行（或其他目標(biāo)位置），選擇“RuntoCursorLine”的命令，再逐步進(jìn)行單步運(yùn)行。圖3-15單步調(diào)試指示的當(dāng)前行圖3-16Proteus中單步運(yùn)行的結(jié)果請(qǐng)思考各按鈕的用途。KEIL和PROTEUS軟件安裝先安裝Keiluvision2進(jìn)入setup目錄點(diǎn)擊setup.exe進(jìn)行安裝；選擇InstallSupport....全新安裝選擇Full安裝，Next->Yes(接受版權(quán)信息)->選擇安裝目錄->Next->輸入序列號(hào)、姓名、公司等，除了序列號(hào)（見下面）以外，都隨意，可以如實(shí)輸入你的姓名等。->next->....直到安裝完成