单片机结构及开发设计流程

40
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务二 keil C51仿真软件
图1-28
µVision2初次启动后的界面
41
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务二 keil C51仿真软件
2．创建一个项目并选择单片机 选择“Project”（项目）→“New Project”（新 建项目）命令，如图1-29所示，将弹出“Greate New Project”（新建项目）对话框，如图1-30所示
6
图1-2 AT89C51单片机引脚图
第1节 单片机结构 任务一 单片机组成
3．单片机发展概况 单片机的发展历史不长，自1976年9月， Intel公司推出MCS-48八位单片机后，已有上百家 生产厂商加入单片机的生产和研发行列，生产出 几百个系列上万个品种的单片机。除51系列单片 机（MCS-51及其兼容机）以外，其他一些公司如 ROKWELL公司、NEC公司、Motorola公司以及德 州仪器公司等都推出一些各具特色的单片机。51 系列单片机曾在世界单片机市场占有50%以上的 份额，多年来国内也一直以51系列单片机作为教 学的主要机型，因此本书以51系列单片机作为目 标机型学习单片机原理及应用。
图1-24 项目编译
34
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
如程序正确，编译后将产生两种格式的目标文件：二进 制格式（BIN）目标文件和英特尔格式（HEX）目标文件， 如图1-25所示。如程序有错误，则将在信息窗口指出错误指 令所在的源程序、行号、错误代码及错误原因。
图1-25 编译正确信息窗口
5．项目中加入模 块文件 选择“项 目”→“加入模块 文件”命令，可以 将更多源文件加入 到项目中，以建立 源文件与项目的联 系，如图1-23所示。
图1-23 加入模块文件
33
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
6．文件编译 选择“ 项目”→“ 编译”命令 ，对当前窗 口的程序进 行编译。选 择“项目 ”→“全部 编译”命令 可对项目中 的所有程序 进行编译， 如图1-24所 示。
5
第1节 单片机结构 任务一 单片机组成
2．单片机的引脚 （1）电源：40号引脚VCC是芯片电源，接+5V。20号引 脚VSS为电源接地端。 （2）时钟引脚：XTAL2（18号脚）采用内部时钟电路时， 外接晶体振荡器；采用外部时钟电路时，此引脚接地。 XTAL1（19号脚）采用内部时钟电路时，外接晶体振 荡器；采用外部时钟电路时，此引脚接外部时钟源。 （3）控制引脚 ALE/为地址锁存允许信号，用来把低8位地址锁存到外 部地址锁存器。ALE引脚以不变的1/6振荡频率周期性 地发出正脉冲信号，可用做对外输出的时钟信号。 （4）I/O口线 P0口（32～39号脚）为双向输入/输出端口。 P1口（1～8号脚）为准双向输入/输出端口。 P2口（21～28号脚）为准双向输入/输出端口。 P3口（10～17号脚）为准双向输入/输出端口。
图1-3 内部时钟电路
图1-4 外部时钟电路
10
第1节 单片机结构 任务二 单片机工作条件
2．复位电路
图1-5 51系列单片机上电复位电路
图1-6 51系列单片机外部按键复位电路
11
第1节 单片机结构 任务二 单片机工作条件
四、任务实施
图1-7 51系列单片机基本工作条件接线图
12
第1节 单片机结构 任务三 单片机输入/输出端口
一、任务目标 掌握单片机的并行I/O端口的结构及其应用。 二、任务分析 51系列单片机有4个8位的并行输入/输出端口， 51 4 8 / 即P0，P1口，P2口和P3口。各个端口的功能有所 不同，其结构也略有差异。在本任务中，将分别学 习各个端口的结构、功能及其应用。
13
第1节 单片机结构 任务三 单片机输入/输出端口
17
第1节 单片机结构 任务三 单片机输入/输出端口
四、任务实施
图1-12 输入/输出应用实例仿真运行图
18
第1节 单片机结构 思考与练习
1．掌握单片机基本工作条件，用面包板搭建单片机基本工 作电路。 2．设计简单的输入/输出电路，要求：一个开关作为输入 设备，8个发光二极管作为输出设备。
19
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
图1-31 选择单片机型号
44
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务二 keil C51仿真软件
3．创建一个新的源程序文件，并把这个源文件添加 到项目中 单击工具栏中的新建文件图标（或选择“File” （文件）→“New”（新建）命令），文件操作窗口 即可出现新建文件。保存该空白文件，单击工具栏 中的保存图标（或选择“File”（文件）→“Save” （保存）命令），弹出如图1-32所示的“Save as” （保存为）对话框，在“文件名”文本框中输入欲 保存的文件名，保存时注意加上正确的后缀名。
21
，
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
图1-13 伟福E2000/L型仿真器
22
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
四、任务实施 1．仿真器连接
图1-14 仿真器的连接
23
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
2．仿真器设置
图1-15
39
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务二 keil C51仿真软件
三、任务实施 1．启动µVision µVision2是一个标准的Windows应用程序，双 击Keil µVision2图标即可启动，也可以选择“开 始”→“程序”Keil µVision2”命令来启动运行。其 主界面如图1-28所示。
三、相关知识 伟福仿真器有多种不同型号，其主要功能大同小 异，其中E2000/L型仿真器外观如图1-13所示。 伟福仿真器采用主机+POD（仿真头）组合。通 过更换不同的POD，可仿真Intel公司的8031/32， 8051/52，8751/52/54/55/58，89C51/52/55/58， 89C1051/2051/4051；华邦公司的78E51/52/54/58； LG公司的97C51/52/1051/2051。传福E2000/L配有 40脚DIP封装的转接座，可选配44脚PLCC封装的转 接座。
3
第1节 单片机结构 任务一 单片机组成
三、相关知识 1．单片机的内部结构 51系列单片机主要包括CPU、程序存储器、数 据存储器以及接口电路等各组成部分。
图1-1 单片机内部结构框图
4
第1节 单片机结构 任务一 单片机组成
单片机的内部结构: ① 1个8位的CPU。 ② 时钟电路。 ③ 程序存储器。 ④ 数据存储器。 ⑤ 定时器/计数器。 ⑥ 4个并行口。 ⑦ 1个全双工串行口。 ⑧ 5个中断源。
37
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
图1-27 “窗口”菜单
38
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务二 keil C51仿真软件
一、任务目标 掌握Keil软件在单片机仿真中的应用，为开发、 调试单片机应用系统做准备。 二、任务分析 Keil C51软件集成了文件编辑处理、编译连接、 项目管理、窗口、工具引用和软件仿真调试等多种 功能，是非常强大的C51开发工具，在Keil C51的 仿真功能中，提供了两种仿真模式：软件模拟仿真 和目标板调试。下面将通过一个实际项目的创建、 编译及调试来学习Keil软件的使用。
第1章 单片机结构及开发设计流程
第1节 单片机结构 任务一 单片机组成 任务二 单片机工作条件 任务三 单片机输入/输出端口 第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器 任务二 keil C51仿真软件 任务三 仿真软件Proteus 任务四 编程器SUPERPRO 第3节 单片机开发设计流程
仿真器设置菜单
24
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
图1-16
“仿真器设置”对话框
25
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
3．建立、编辑及保存文件 （1）新建文件:选择“文件”→“新建文件”命令 ，建立一个新文件。 （2）输入程序:在新建文件窗口中输入源程序，如 图1-17所示。
26
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
27
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
（3）编辑程序
图1-18 “编辑”菜单
28
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
图1-19 “搜索”菜单
29
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
7
第1节 单片机结构 任务一 单片机组成
4．单片机的特点 ① 单片机的引脚多为复用引脚。 ② 单片机内部集成有小容量的存储器。 ③ 单片机的程序存储器和数据存储器严格分工。 ④ 单片机的有很强的位处理功能，可以满足工业 控制的需要。
8
第1节 单片机结构 任务二 单片机工作条件
一、任务目标 理解单片机的工作条件，掌握单片机的时钟 电路和复位电路的设计。
三、相关知识 1．P0口
图1-8 P0口的位结构图
14
第1节 单片机结构 任务三 单片机输入/输出端口
2．P1口
图1-9 P1口的位结构图
15
第1节 单片机结构 任务三 单片机输入/输出端口
3．P2口
图1-10 P2口的位结构图
16
第1节 单片机结构 任务三 单片机输入/输出端口
4．P3口
图1-11 P3口的位结构图
二、任务分析 单片机的电源部分，只要将51系列单片机的第40脚接 +5V电源，第20脚接地即可。注意电压过高或过低都会 引起单片机CPU不能正常工作。 时钟电路分为内部方式和外部方式两种电路，复位电 路又可以分为上电复位和外部按键复位两种方式。
9
第1节 单片机结构 任务二 单片机工作条件
三、相关知识 1．时钟电路 ① 内部方式时钟电路 ② 外部时钟方式
1
第1节 单片机结构 任务一 单片机组成
一、任务目标 掌握单片机的内部结构及单片机的外部引脚 及其功能，并且了解单片机的发展概况及单片机 的常见类型等相关知识。
2
第1节 单片机结构 任务一 单片机组成
二、任务分析 51系列单片机包括许多类型，它们的内部 结构基本相同。89C51/89C52是目前应用比较广 泛的51系列兼容单片机中的代表产品，因此本 任务主要以89C51为目标机型，介绍单片机的内 部结构、各组成部分的功能及外部引脚。在后 续章节中将通过具体的设计实例进一步介绍。
（4）文件保存
选择“文件 ”→“保存文件” 命令，在弹出的对 话框中输入源文件 名及扩展名.ASM（ 文件类型）。文件 保存后，在程序输 入窗口的标题栏将 显示文件的路径和 文件名，如图1-20 所示。
图1-20 文件保存后源文件窗口显示文件名
30
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
图1-29 “Project”菜单
42
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务二 keil C51仿真软件
图1-30 建立项目文件
43
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务二 keil C51仿真软件
随后会弹出一个对话框，要求选择单片机的型号，如 图1-31所示。在该对话框中显示了µVision2的器件数据库， 从中可以根据使用的单片机来选择。
35
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
7．程序调试 在程序调试时，可选择“执行”→“全速执行”、“跟 踪”、“单步”、“执行到光标处”等命令运行程序，如图 1-26所示。
图1-26 “执行”菜单
36
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
在调试运行的过程中，通过“窗口”菜单（见 图1-27），可以选择打开CPU窗口、数据窗口等窗 口以观察系统运行过程中有关寄存器的状态、存储 器的内容等信息，从而判断程序执行是否正确。
一、任务目标 学习单片机常用仿真器的使用。 二、任务分析 单片机仿真器品种很多，本书实例采用伟福仿 真器进行应用系统仿真，因此本任务介绍伟福仿真 器的一些基本使用方法，通过进一步阅读使用手册 以及动手实践，相信大家可以轻松掌握其更丰富的 实用功能。其他仿真器的使用方法请参考相应的使 用手册。
20
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
4．新建及保存项目 （1）新建项目、保存 项目 选择“文 件”→“新建项目” 命令，建立一个项目 文件，如图1-21所示。
图1-21
新建项目
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ31
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器
项目保存后，标题栏上显示项目名，如图1-22所示。
图1-22 项目保存后标题栏上显示项目名称
32
第2节 单片机开发设计常用工具软件 任务一 单片机仿真器