单片机上机试验讲解

3.Keil
Keil是一个公司的名字。是由德国慕尼黑的Keil Elektronik GmbH 和美国德克萨斯的Keil Software组成，现已被ARM公司收购。Keil软件 是目前最流行的开发51系列单片机的软件。支持c语言，汇编语言编程。 Keil 软件是目前最流行开发 MCS-51 系列单片机的软件，这从近年来 各仿真机厂商纷纷宣布全面支持 Keil 即可看出。 Keil 提供了包括 C编译 器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完 整开发方案，通过一个集成开发环境（ uVision）将这些部份组合在一起。 运行 Keil 软件需要 Pentium 或以上的 CPU，16MB 或更多 RAM、20M 以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。 掌握这一软件的使用对于使用 51 系列单片机的爱好者来说是十分必要 的，如果你使用 C 语言编程，那么 Keil 几乎就是你的不二之选（目前在 国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件），即 使不使用 C 语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的 软件仿真调试工具也会令你事半功倍。
为什么要进行单片机仿真？
仿真的概念其实使用非常广，最终的含义 就是使用可控的手段来模仿真实的情况。 在嵌入式系统的设计中，仿真应用的范围 主要集中在对程序的仿真上。例如，在单片 机的开发过程中，程序的设计是最为重要的 但也是难度最大的。一种最简单和原始的开 发流程是：编写程序－烧写芯片－验证功能， 这种方法对于简单的小系统是可以对付的， 但在大系统中使用这种方法则是完全不可能 的。
2、建立工程文件
在项目开发中，并不是仅有一个源程序就行 了，还要为这个项目选择 CPU（ Keil 支持数 百种 CPU，而这些 CPU 的特性并不完全相 同），确定编译、汇编、连接的参数，指定调 试的方式，有一些项目还会有多个文件组成等， 为管理和使用方便， Keil 使用工程（ Project） 这一概念，将这些参数设置和所需的所有文件 都加在一个工程中， 只能对工程而不能对单一 源程序进行编译（汇编）和连接等操作。
工程窗口的文件页中，出现了“ Target1”，前面 有“ +”号，点击“ +”号展开，可以看到下一层的 “ Source Group1”，这时的工程还是一个空的工程， 里面什么 文件也没有，需要手动把刚才编写好的源程序加入， 点击“ Source Group1”使其反白显示，然后，点击 鼠标右键，出现一个下拉菜单，如图所示。选中其中 的“ Add file to Group” Source Group1”，出现一个 对话框，要求寻找源文件，注意，该对话框下面的 “文件类型” 默认为 C source file(*.c)，也就是以 C 为扩展名的文件，而我们的文件是以 asm 为扩展名 的，所以在列表框中找不到 exam1.asm，要将文件 类型改掉，点击对话框中“文件类型”后的下拉列表， 找到并选中“ Asm Source File(*.a51,*.asm)，这样， 在列表框中就可以找到 exam1.asm 文件.
但是更多的调查表明，使用以上方法的工程师总的看 来所设计的程序不是很庞大或很复杂。因为在做简单的 项目时，我们可以通过一个发光二极管就可以表达出内 部的信息；如果程序复杂，可能需要更多的信息来表示 内部的状态，这样可能就需要串口协助调试；如果程序 更复杂，硬件更多，实时性更强，那工程师就要更多的 增强调试手段，串口可能就不能满足了，需要类似于断 点的功能，因为人们想知道在某一个时刻单片机内部的 状态究竟是怎样？ 如果用户程序的修改非常频繁，可能一次又一次地 的烧写芯片占用的时间就很多，这时用户就会想能下载 程序并运行的装置。到这里，您会看到，随着用户要求 的越来越高，调试装置已经越来越象一个通用的仿真器 了。因此不要回避使用仿真器，因为使用仿真器能提高 您的开发速度。
硬件仿真和软件仿真有何区别？
硬件仿真是通过硬件和相应的软件对单片 机进行仿真，可以直接接在用户板上运行程序， 还可以进行程序调试（单步、断点等），它不 需要每次修改程序都烧写芯片，更没有来回拆、 装芯片的麻烦，是学习单片机极其方便的工具。 不过一般情况下，价格较高。
单片机仿真软件
1.Proteus
点击“ Project->New Project… ”菜单，出现一个对话框， 要求给将要建立的工程起一个名字， 你可以在编缉框中输入一个名字 （设为 exam1），不需要扩展名。 点击 “保存”按钮，出现第二个对 话框，如图所示，这个对话框要求 选择目标 CPU （即你所用芯片的 型）， Keil 支持的 CPU很多，我们 选择 Atmel 公司的 89C51 芯片。点 击ATMEL 前面的“ +”号，展开该层， 点击其中的 89C51，然后再点击 “确定”按钮，回到主界面.
单片机仿真实验讲解
太原科技大学机电教研室 刘畅
单片机仿真

为什么要进行单片机仿真 硬件仿真和软件仿真有何区别 软件仿真软件使用说明
早期的单片机内部没有ROM，比如8031、 8032，这种单片机只能外部扩展紫外擦除的 EPROM存储器，就是芯片上带窗口的ROM。紫外 擦除的ROM需要用紫外灯照射较长时间（10分钟或 者更多）才能擦掉芯片中的内容以便写入新的程序。 还有的单片机内部ROM是一次写入成型的，比如 8751，程序写入单片机的ROM之后就不能被擦除。 因此，如果这样直接用单片机来调试，怎么调试呢？ 把程序写入ROM然后运行，出问题了就修改程序在 写道ROM中再运行？但写一次ROM需要不少时间, 如果是8751单片机，写一次程序不对，那这个单片 机就报废了，而当时的单片机价格比较贵。因此出 现了仿真器，这仿真器用RAM当充当单片机的程序 存储器，这样就可以快速的反复写入程序进行运行 测试，通过插入其他代码来观察寄存器和RAM中数 据的变化，以判断程序运行是否正确。这样就可以 高效快速的设计程序了。
1、源文件的建立
使用菜单“ File->New”或者点击工具栏的新建文件按钮，即可在项 目窗口的右侧打开一个新的文本编缉窗口，在该窗口中输入以下汇编 语言源程序： MOV A， #0FEH MAIN: MOV P1， A RL A LCALL DELAY AJMP MAIN DELAY: MOV R7,#255 D1: MOV R6,#255 DJNZ R6,$ DJNZ R7,D1 RET END 保存该文件，注意必须加上扩展名（汇编语言源程序一般用 asm 或 a51 为扩展名），这里假定将文件保存为 exam1.asm。需要说明的 是，源文件就是一般的文本文件，不一定使用 Keil 软件编写，可以使 用任意文本编缉器编写.
双击 exam1.asm 文件，将文件加入项目，注意， 在文件加入项目后，该对话框并不消失，等待继续加入 其它文件，但初学时常会误认为操作没有成功而再次双 击同一文件，这时会出现如图所示的对话框，提示你所 选文件已在列表中，此时应点击 “确定”，返回前一 对话框，然后点击“ Close”即可返回主界面，返回后， 点击“ Source Group 1”前的加号，会发现 exam1.asm 文件已在其中。双击文件名，即打开该源 程序。
仿真的种类
软件仿真：这种方法主要是使用计算机软件来模拟运行实 际的单片机运行，因此仿真与硬件无关的系统 具有一定的优点。用户不需要搭建硬件电路就 可以对程序进行验证，特别适合于偏重算法的 程序。软件仿真的缺点是无法完全仿真与硬件 相关的部分，因此最终还要通过硬件仿真来完 成最终的设计。 硬件仿真：使用附加的硬件来替代用户系统的单片机并完 成单片机全部或大部分的功能，使用了附加硬 件后用户就可以对程序的运行进行控制，例如 单步，全速，查看资源，断点等。硬件仿真是 开发过程中所必须的。
二、工程的详细设置
首先点击左边 Project 窗口的 Target 1， 然后使用菜单“ Project->Option for target ‘ target1’ ”即出现对工程设置的对 话框，这个对话框可谓非常复杂，共有 8 个页面，绝大部份设置项取默认值就行了。
Proteus 是由英国Labcenter electronics 公司开发的EDA 工具 软件。它从1989 年出现到现在已经有十多年的历史，在全球广泛 使用。Proteus 安装以后，主要由两个程序组成：Ares和Isis。前 者主要用于PCB 自动或人工布线及其电路仿真，后者主要采用原 理布图的方法绘制电路并进行相应的仿真。除了上述基本应用之外， Proteus 革命性的功能在于它的电路仿真是互动的，针对微处理器 的应用，可以直接在基于原理图的虚拟原型上编程，并实现软件代 码级的调试，还可以直接实时动态地模拟 按钮、键盘的输入，LED、 液晶显示的输出，同时配合虚拟工具如示波器、逻辑分析仪等进行 相应的测量和观测。 其处理器模型支持： 8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、 8086和MSP430等，2010年又增加了Cortex和DSP系列处理器， 并持续增加其他系列处理器模型。
一些有经验的工程师在开发中不使用或很少仿真器。 他们是如何解决程序开发中遇到的问题呢？
(1) 根据自己的设计建立一个符合要求的硬件平台，如果该平台涉及的程序比 较复杂，还要搭建一个人机交流的通道。人机交流通道可能是一个简单的发 光二极管，蜂鸣器，复杂的可能是串口通讯口，LCD显示屏。 (2) 写一个最简单的程序，例如只是将发光二极管连续的闪烁。程序编译后烧 写到单片机芯片中，验证硬件平台是否工作正常。 (3) 硬件平台正常工作后编写系统最低层的驱动程序，每次程序更改后都重新 烧写单片机芯片验证。如果在程序验证中遇到问题，则可能在程序中加入一 些调试手段，例如通过串口发送一些信息到 PC 端的超级终端上，用于了解 程序的运行情况。 (4) 系统低层驱动程序完成后再编写用户框架程序，由于这部分已经不涉及到 硬件部分，所以程序中的问题用户一般能够发现。