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1、本章導(dǎo)讀本章導(dǎo)讀本章以AT89C2051單片機控制的單燈閃爍實驗為例，來闡述集編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真于一體的著名51工具軟件Keil Vision3的設(shè)置和使用，讓讀者一開始就初步掌握單片機開發(fā)過程，在動手中迅速入門，建立起單片機軟硬件控制的整體概念。第第2章章 單片機開發(fā)快速入門單片機開發(fā)快速入門12/31/20221MCS-51單片機原理與應(yīng)用用AT89C2051單片機控制一個LED燈的亮與滅。2.1.1 AT89C2051引腳功能引腳功能AT89C2051是Atmel公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS八位單片機,20個引腳的雙列直式芯片,其實物外形如圖2.1（a）所示。單片機的基

2、本功能部件都集成在這個小小的芯片中,AT89C2051是40個引腳AT89C51的簡化版，電氣特性都與AT89C51基本一樣,2.1 初識單片機初識單片機 112/31/20222MCS-51單片機原理與應(yīng)用只是FEPROM容量減少到2KB,I/O口線,減少到15個。AT89C2051是PDIP封裝,引腳排列如圖2.1（b）。對比上面兩個圖,容易看出引腳的排列規(guī)律。引腳功能說明：（1）VCC:電源輸入,12MHz下電壓范圍為2.7V6.0V。（2）GND:接地端。（3）RST:復(fù)位輸入。晶振工作時，RST引腳持續(xù)保持2個機器周期高電平將使單片機復(fù)位。（4）XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘

3、發(fā)生電路的輸入端。（5）XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。（6）P1.0P1.7，P3.0P3.5、P3.7共15個I/O引腳。引腳的第二功能,在圖2.1（b）中是用括號括起來的。2.1 初識單片機初識單片機 212/31/20223MCS-51單片機原理與應(yīng)用1.單燈閃爍的硬件線路單燈閃爍的硬件線路AT89C2051控制單燈閃爍的完整電路如下圖2.2所示,只需一個引腳P1.0控制LED燈的亮與滅。在圖2.2中,電源電壓是5V,即第20腳VCC接正極,第10腳2.1.2 AT89C2051控制的單燈閃爍控制的單燈閃爍 112/31/20224MCS-51單片機原理與應(yīng)用GND接負極。單片機

4、振蕩電路：在4腳和5腳間接12MHz晶振T1,T1兩端分別接兩只20pF小電容到地,以保證振蕩器穩(wěn)定。C3和R2組成了高電平復(fù)位電路。P1.0引腳與LED陰極相連,采用了P1.0低電平直接驅(qū)動LED電路。當P1.0為高電平時,LED沒有正向偏壓而不會點亮;只有當P1.0為低電平時,LED因正向偏置而點亮。R1是LED的限流電阻,流過LED的電流I可以用以下公式估算：I=（5V-VD）/R1,其中VD是LED的導(dǎo)通壓降,在1.51.8V之間。2.單燈閃爍的匯編源程序單燈閃爍的匯編源程序控制要求:單燈閃爍間隔為0.1s。P1.0置1:SETBP1.0,并延時0.1s使LED熄滅。P1.0清0:CL

5、R P1.0,延時0.1s使LED點亮。2.1.2 AT89C2051控制的單燈閃爍控制的單燈閃爍 212/31/20225MCS-51單片機原理與應(yīng)用ORG 0000HLJMP STARTORG 0030HSTART:CLR P1.0;使P1.0=0，LED點亮ACALL DELAY;調(diào)用0.1秒延時子程序，等待0.1秒SETB P1.0;使P1.0=1，LED熄滅ACALL DELAY;調(diào)用0.1秒延時子程序，等待0.1秒LJMP START;返回到標號START處再循環(huán)DELAY:MOV R0,#255;延時子程序，延時0.1秒D1:MOV R1,#195DJNZ R1,$DJNZ R0

6、,D1RETEND START2.1.2 AT89C2051控制的單燈閃爍控制的單燈閃爍 312/31/20226MCS-51單片機原理與應(yīng)用匯編源程序需要在Keil Vision3軟件中編輯、匯編,直到最后得到對應(yīng)的十六進制代碼的目的文件,然后用編程器將該文件寫入到89C2051中。將固化好的芯片插入用戶板的座子上,就可以進行本實驗了。Keil Vision3是Keil C51（V8.02）工具包中的一個重要組件,Vision3是用于多種8051MCU的集成開發(fā)環(huán)境(IDE，Integrated Development Environment),集編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真于一體，支持匯編

7、和C語言的程序設(shè)計。Vision3提供對多種最新的8051類MCU支持,其內(nèi)嵌的仿真器不但可以對目標系統(tǒng)進行實時在線仿真,而且允許模擬仿真,從而對沒有仿真器的用戶帶來了便利。2.2Keil Vision3軟件的安裝與界面軟件的安裝與界面12/31/20227MCS-51單片機原理與應(yīng)用2.2.1 Keil Vision3軟件的安裝軟件的安裝 1 1.Keil Vision3軟件的安裝軟件的安裝供學(xué)習目的用的Keil C51最新版V8.02的安裝步驟：（1）雙擊安裝執(zhí)行文件c51v802.exe,出現(xiàn)安裝向?qū)?一路按提示進行,直到結(jié)束。若選用默認的安裝路徑,Vision3就安裝在c:keiluv

8、3目錄中,同時在桌面會出現(xiàn)一個Vision3的執(zhí)行圖標：。（2）雙擊Vision3的執(zhí)行圖標,首次運行此軟件時,要選擇菜單命令：“File_License Management”,在彈出窗口的“New License ID Code”中輸入注冊碼,然后單擊Add LIC；成功的標志是在此窗口中注冊碼行的末端可以看到軟件的使用期限。（3）復(fù)制ccKeilVxx.exe文件到c:keilc51bin下面并12/31/20228MCS-51單片機原理與應(yīng)用2.2.1 Keil Vision3軟件的安裝軟件的安裝 2 運行它,以修正0 xFD的BUG。（4）雙擊keil C51的漢化執(zhí)行文件“漢化程序

9、.exe”,執(zhí)行完后,就可以在中文環(huán)境中使用此軟件了。2 Keil Vision3軟件的啟動軟件的啟動雙擊桌面上Keil Vision3圖標 ,先出現(xiàn)的是軟件的Logo窗,如圖2.3所示。幾秒后即出現(xiàn)Vision3的IDE窗口,如圖2.4所示。12/31/20229MCS-51單片機原理與應(yīng)用2.2.2 Keil Vision3 軟件的界面軟件的界面 112/31/202210MCS-51單片機原理與應(yīng)用2.2.2 Keil Vision3 軟件的界面軟件的界面 212/31/202211MCS-51單片機原理與應(yīng)用2.2.2 Keil Vision3 軟件的界面軟件的界面 3表2.1列出了幾

10、個常用按鈕的功能,以及對應(yīng)的快捷鍵和菜單命令,這些按鈕以后會陸續(xù)用到的。12/31/202212MCS-51單片機原理與應(yīng)用以單燈閃爍程序說明Keil Vision3集成開發(fā)環(huán)境使用。2.3.1如何創(chuàng)建一個新工程如何創(chuàng)建一個新工程1.創(chuàng)建新工程創(chuàng)建新工程選擇菜單命令：“工程工程_新建工程新建工程”,如圖2.5所示。在彈出的如圖2.6所示“Create New Project”窗口中,選擇工程文件存放的路徑并輸入文件名2.3Keil Vision3集成開發(fā)環(huán)境使用之一集成開發(fā)環(huán)境使用之一 112/31/202213MCS-51單片機原理與應(yīng)用oneled.Uv2,單擊“保存”按鈕。單燈閃爍工程文

11、件就建立了,可以看到在工程區(qū)創(chuàng)建了缺省的目標target1和文件組Source Group1,如圖2.7所示。若看不到此目錄結(jié)構(gòu),可以單擊工程區(qū)下部的File標簽。2.3Keil Vision3集成開發(fā)環(huán)境使用之一集成開發(fā)環(huán)境使用之一 212/31/202214MCS-51單片機原理與應(yīng)用接著,會彈出如圖2.8所示選擇CPU廠家和型號的對話框,應(yīng)選擇Atmel公司的89C2051,在窗口的右邊欄中將同時顯示所選的單片機的簡要說明,然后單擊“確定”按鈕。2.選擇選擇CPU廠家和型號廠家和型號12/31/202215MCS-51單片機原理與應(yīng)用3.復(fù)制啟動代碼到工程復(fù)制啟動代碼到工程這時會彈出如圖

12、2.9所示的對話框,對于大多數(shù)器件Vision3會詢問是否將CPU的特殊啟動代碼拷貝到工程中。如果工程中需要使用這些啟動代碼,選擇“是（Y）”；如果不使用Keil編寫啟動代碼,或者是庫工程文件以及附加工程文件,則選擇“否（N）”。這里單擊“否（N）”，工程創(chuàng)建完成。2.3Keil Vision3集成開發(fā)環(huán)境使用之一集成開發(fā)環(huán)境使用之一 412/31/202216MCS-51單片機原理與應(yīng)用1.創(chuàng)建新源文件創(chuàng)建新源文件選擇菜單命令：“文文件件_新新建建”,在主工作區(qū)打開一個空源文件編輯窗。建議先保存該空白的文件,用菜單命令：“文文件件_另另存存為為”,在彈出的如圖2.10所示“另存為”窗口中,輸

13、入文件名oneled.asm。注意,對對于于匯編源程序匯編源程序,其擴展名其擴展名asm也也必須輸入必須輸入；單擊“保存保存”按鈕,將此文件保存在同一工程文件夾中。新文件成功創(chuàng)建。2.3.2如何創(chuàng)建新源文件如何創(chuàng)建新源文件 112/31/202217MCS-51單片機原理與應(yīng)用2.將源文件添加到工程將源文件添加到工程輸入完源程序后,移動鼠標到工程區(qū),單擊“Target 1”前面的“+”號,展開后在“Source Group 1”上單擊鼠標右鍵,將彈出一個快捷菜單,屏幕如圖2.11所示。2.3.2如何創(chuàng)建新源文件如何創(chuàng)建新源文件 212/31/202218MCS-51單片機原理與應(yīng)用在快捷菜單中

14、選擇并單擊“Add File to Group Source Group 1”命令,在出現(xiàn)如圖2.12所示“Add File to Group Source Group 1”窗中,選擇要加入的文件oneled.asm,單擊“Add”按鈕,再單擊“Close”按鈕,關(guān)閉此窗口。2.3.2如何創(chuàng)建新源文件如何創(chuàng)建新源文件 312/31/202219MCS-51單片機原理與應(yīng)用如果源文件已存在,同樣可用此法把它添加到工程中。添加源程序文件后的Vision3窗口如圖2.13所示。2.3.2如何創(chuàng)建新源文件如何創(chuàng)建新源文件 412/31/202220MCS-51單片機原理與應(yīng)用2.4.1如何編譯連接工程

15、如何編譯連接工程程序代碼編寫完成后需要編譯連接生成目的代碼,然后進行模擬仿真或硬件調(diào)試。選擇菜單命令：“工工程程_創(chuàng)創(chuàng)建建目目標標”,就會對源文件進行編譯、連接。如果有錯誤或警告產(chǎn)生,就會在輸出區(qū)顯示出錯信息提示。用戶可據(jù)此來糾錯,直至把程序調(diào)試出來,成功的標志是在輸出區(qū)顯示：“0 Error(s),0 Warning(s).”,同時也會顯示系統(tǒng)資源占用情況，如圖2.14所示。2.4Keil Vision3集成開發(fā)環(huán)境使用之二集成開發(fā)環(huán)境使用之二 112/31/202221MCS-51單片機原理與應(yīng)用2.4Keil Vision3集成開發(fā)環(huán)境使用之二集成開發(fā)環(huán)境使用之二 2表2.1中的最后三個

16、按鈕都可用來編譯，須注意區(qū)別:第10號按鈕 用于單個源文件編譯,沒有產(chǎn)生應(yīng)用,不能進入調(diào)試模式中運行。第11號按鈕 是用于編譯修改過的源文件并生成應(yīng)用,如果源文件編譯后,在沒有改變的情況下再次單擊它,將不會重新執(zhí)行編譯、連接的操作,原來生成的目標文件oneled.obj將不會變化。第12號按鈕 是用于重新編譯所有的文件并生成應(yīng)用,不管源文件是否改動過,只要單擊它,就會重新執(zhí)行編譯、連接的操作。12/31/202222MCS-51單片機原理與應(yīng)用2.4.2如何調(diào)試運行程序如何調(diào)試運行程序 11.進入調(diào)試模式進入調(diào)試模式單擊調(diào)試模式按鈕 ,系統(tǒng)進入調(diào)試模式。選擇菜單命令：“外外圍圍設(shè)設(shè)備備_I/O

17、-Ports_Port 1”,出現(xiàn)P1口的調(diào)試窗口如圖2.15所示。因程序尚未運行,圖2.15中顯示了上電復(fù)位后的狀態(tài),P10 xFF,表示P1口初始狀態(tài)輸出全1,所以P1.7P1.0各位均是打“”的。這里以“”表示“1”,否則表示“0”。圖中也有Ins=xFF,其對應(yīng)各位也均是打“”的,表示P1口中還未發(fā)現(xiàn)受指令控制的引腳位,這也是因為程序尚未運行之故。12/31/202223MCS-51單片機原理與應(yīng)用2.單步運行方式單步運行方式以單步運行的方式來調(diào)試程序,可選擇菜單命令：“調(diào)調(diào)試試_單單步步”,或用快捷鍵F10,系統(tǒng)進入運行時,源程序調(diào)試窗口如圖2.16所示。這時出現(xiàn)一個指令指針PC,P

18、C首先指向第一條指令LJMP START,每按一次F10,系統(tǒng)就會執(zhí)行一條指令，同時PC指向下一條指令。2.4.2如何調(diào)試運行程序如何調(diào)試運行程序 212/31/202224MCS-51單片機原理與應(yīng)用當PC指向指令CLRP1.0,且尚未按下F10時,觀察到P1口調(diào)試窗的屏幕如圖2.17（a）,即P1.0輸出高電平,模擬LED燈不亮。接著按下F10,P1.0清零的指令就會被 執(zhí) 行,觀 察 到 P1口 調(diào) 試 窗 的 屏 幕 變 為 如 圖2.17（b）,即P1.0輸出低電平,模擬LED燈亮。繼續(xù)按F10,將執(zhí)行調(diào)用延遲子程序ACALL DELAY。F10單步會穿越子程序的,這時PC指向指令S

19、ETB P1.0,當按下F10時,P1.0置1的指令就會被執(zhí)行,調(diào)試窗回到圖2.17（a）,模擬LED燈變暗。2.4.2如何調(diào)試運行程序如何調(diào)試運行程序 312/31/202225MCS-51單片機原理與應(yīng)用2.4.2如何調(diào)試運行程序如何調(diào)試運行程序 4當程序運行到LJMP START后,程序?qū)⒀h(huán)重復(fù)。3.全速運行方式全速運行方式 選擇菜單命令：“調(diào)調(diào)試試_ 運運行行”,或單擊全速運行按鈕 ,或用快捷鍵F5。系統(tǒng)進入全速運行狀態(tài),在P1口調(diào)試窗口中可以看到如圖2.17（a）和(b)交替出現(xiàn)的屏幕。在 這 兩 個 圖 中 均 有 ins 0 xFE,即 對 應(yīng) P1.0沒 有 打“”,表示受指

20、令控制的只有P1.0引腳。4.停止程序的運行停止程序的運行要停止程序運行回到文件編輯狀態(tài),分如下兩種情況。（1）停止程序的單步運行再單擊調(diào)試模式按鈕 ,就可退出調(diào)試模式,停止單步運行?？梢?，調(diào)試模式按鈕是一個乒乓開關(guān)。12/31/202226MCS-51單片機原理與應(yīng)用2.4.3如何產(chǎn)生十六進制文件如何產(chǎn)生十六進制文件 1（2）停止程序的全速運行要先單擊停止按鈕 ,再單擊調(diào)試模式按鈕 ,才能退出全速運行,回到文件編輯狀態(tài)。Intel HEX文件格式是按地址排列的數(shù)據(jù)信息,數(shù)據(jù)寬度為字節(jié),所有數(shù)據(jù)均采用十六進制表示,常用來保存單片機的目的代碼。通用編程器都支持Intel HEX格式。Vision

21、3的缺省設(shè)置將不會產(chǎn)生十六進制文件,可按以下步驟設(shè)置編譯器。（1）用菜單命令：“工工程程_ 打打開開工工程程”，選擇前面做好的工程oneled.Uv2,并打開它。（2）在工程區(qū)單擊“Target 1”前面的“”號，展開后在“Source Group 1”上單擊鼠標右鍵,在彈出的快捷菜12/31/202227MCS-51單片機原理與應(yīng)用單中選擇命令“Options for Target Target 1”,屏幕如圖2.18所示。（3）出現(xiàn)如圖2.19所示“Options for Target Target 1”選項設(shè)置窗口,單擊“輸出”標簽,按如下步驟設(shè)置:在“創(chuàng)創(chuàng)建建HEX文文件件”的復(fù)選項前

22、打“”,這樣編譯后就能得到十六進制文件；單擊“選擇目標路徑”按鈕,選擇目標輸出的路徑在同一個工程文件夾中；2.4.3如何產(chǎn)生十六進制文件如何產(chǎn)生十六進制文件 212/31/202228MCS-51單片機原理與應(yīng)用 在“執(zhí)行文件名”欄中,可以設(shè)置編譯生成的執(zhí)行文件名,這里是oneled。設(shè)置好后,單擊“確定”按鈕。2.4.3如何產(chǎn)生十六進制文件如何產(chǎn)生十六進制文件 312/31/202229MCS-51單片機原理與應(yīng)用現(xiàn)在按前面介紹的方法,重新編譯源文件,完成后注意觀察輸出窗口的編譯信息,HEX文件已經(jīng)創(chuàng)建到指定的路徑中了,如圖2.20所示。打開工程文件夾,會發(fā)現(xiàn)多了一個oneled.hex文件

23、。將此十六進制代碼下載到通用編程器,并寫入到89C2051。再將固化好的89C2051插入用戶板的芯片座上,并給用戶板加上電源的,就可看單燈閃爍實際效果了。2.4.3如何產(chǎn)生十六進制文件如何產(chǎn)生十六進制文件 412/31/202230MCS-51單片機原理與應(yīng)用有時會出現(xiàn)不能進行模擬仿真的對話框,如圖2.22所示。這是因為編譯器已經(jīng)被設(shè)置在硬件仿真后引起的。用菜單命令：“工工程程_ Options for Target Target 1”,出現(xiàn)圖2.19編譯器設(shè)置窗口后,單擊“調(diào)調(diào)試試”標簽,在出現(xiàn)的如圖2.22所示對話框中,選中“使使用用模模擬擬仿仿真真”單選框,再單擊“確確定定”按鈕。這樣

24、就可以進行模擬仿真了。2.4.4如何進行模擬仿真的設(shè)置如何進行模擬仿真的設(shè)置 112/31/202231MCS-51單片機原理與應(yīng)用2.5 如何用編程器寫入芯片如何用編程器寫入芯片用煒煌WH-500APU編程器將oneled.hex的內(nèi)容寫入到89C2051中的步驟如下：（1）用USB通訊電纜將計算機與編程器連接好,接通編程器電源,指示燈閃亮。（2）雙擊桌面執(zhí)行圖標,啟動WH-500APU編程器軟件,編程器初始化成功后的界面參看圖2.23。（3）用菜單命令：“芯片選擇_手動選擇型號”,出現(xiàn)如12/31/202232MCS-51單片機原理與應(yīng)用2.5 如何用編程器寫入芯片如何用編程器寫入芯片 2

25、12/31/202233MCS-51單片機原理與應(yīng)用圖2.24所示“芯片選擇”對話框，在“生產(chǎn)廠家”列表框中選擇ATMEL,在“芯片型號”列表框中選擇AT89C2051,單擊“OK”按鈕。（4）確認所選擇的芯片正確無誤后,將待編程的芯片按正確的方向放入20芯鎖緊插座,推平鎖緊扳手。2.5 如何用編程器寫入芯片如何用編程器寫入芯片 312/31/202234MCS-51單片機原理與應(yīng)用（5）用菜單命令“文文件件_打打開開INTEL格格式式文文件件”,在出現(xiàn)的如圖2.25所示“打打開開文文件件選選項項”對話框中選擇“oneled.hex”文件,單擊“OK”按鈕。這時,在圖2.23窗口中可以看到已經(jīng)

26、裝載到文件緩沖區(qū)的十六進制代碼內(nèi)容。如有需要,可用菜單命令“緩緩沖沖區(qū)區(qū)_編編輯輯”,來編輯十六進制代碼。2.5 如何用編程器寫入芯片如何用編程器寫入芯片 412/31/202235MCS-51單片機原理與應(yīng)用（6）用菜單命令“芯芯片片編編程程_自自動動編編程程操操作作”，在出現(xiàn)的如圖2.26所示“MCU/MPU自動編程選擇”對話框中的“操操作作選選項項”中選擇“擦擦除除”、“全全空空檢檢查查”、“固固化化”、“校校驗驗”，單擊“確確認認”按鈕。幾秒后就完成了自動編程的全過程。2.5 如何用編程器寫入芯片如何用編程器寫入芯片 512/31/202236MCS-51單片機原理與應(yīng)用本章通過AT89C2051控制單燈閃爍項目,講述用Keil Vision3的IDE開發(fā)過程。建議讀者必須要動手做用戶板,必須用Vision3來完成這一項目的開發(fā)的全過程。要求會用Vision3來完成：（1）創(chuàng)建一個新工程。（2）創(chuàng)建新源文件,并將源文件添加到工程。（3）編譯連接工程。（4）調(diào)試運行程序,包括會以單步運行方式和全速運行方式調(diào)試程序。（5）會對Vision3編譯器進行模擬仿真的設(shè)置和產(chǎn)生十六進制文件輸出的設(shè)置。（6）會用編程器將十六進制代碼文件內(nèi)容寫入到單片機芯片中。本章小結(jié)本章小結(jié)12/31/202237MCS-51單片機原理與應(yīng)用