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

1,2019/5/25,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,2019/5/25,2,本章主要内容： 5.1 单片机软件仿真开发工具Keil C51 5.2 单片机硬件仿真工具Proteus,2019/5/25,3,§5.1 单片机软件仿真开发工具Keil C51,KEIL uVISION2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MCS-51架构的芯片，它集编辑，编译，仿真等于一体，同时还支持PLM、汇编和C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。,5.1.1 Keil C51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 C51 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Keil C51,Keil C51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Keil C51,§5.1 单片机软件仿真开发工具Keil C51,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Keil C51,§5.1 单片机软件仿真开发工具Keil C51,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Keil C51,§5.1 单片机软件仿真开发工具Keil C51,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 GroupSource 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Keil C51,§5.1 单片机软件仿真开发工具Keil C51,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Keil C51,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Keil C51,§5.1 单片机软件仿真开发工具Keil C51,设置工程中Target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Keil C51,§5.1 单片机软件仿真开发工具Keil C51,设置工程中Output属性,5.1.4 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Keil C51,§5.1 单片机软件仿真开发工具Keil C51,工程编译,进入调试模式后，如下图所示。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Keil C51,§5.1 单片机软件仿真开发工具Keil 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Keil C51,§5.1 单片机软件仿真开发工具Keil C51,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 单片机软件仿真开发工具Keil C51,§5.1 单片机软件仿真开发工具Keil C51,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Keil C51,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Keil C51,2019/5/25,28,§5.2 单片机硬件仿真工具Proteus,Proteus是英国Labcenter Electronics公司开发的EDA工具软件。该软件具有原理布图、PCB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计连同所有的周围器件一起仿真。,5.2.1 Proteus ISIS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Proteus,5.2.2 Proteus ISIS的用户界面,安装完Proteus后，就可以运行ISIS Professional。下面简单介绍各部分的功能。,§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