最小系统与应用系统开发过程实验

课程：微处理器原理与应用

课时：4学时

教学环境：单片机实验室

教学方法：讲解相关内容，指导学生实验

实验一最小系统与应用系统开发过程实验

一、目的、任务和要求

1.1 实验目的

1.熟悉Keil51集成开发软件μVision4的基本内容及其使用方法。

2.熟悉Protues电路仿真软件的基本内容及其使用方法。

3.掌握80C51单片机最小系统电路构成。

4.掌握80C51单片机汇编语言程序的编辑、汇编（编译）、调试和烧录的一般过程和基

本操作步骤。

1.2 实验任务

1.Keil51集成开发软件μVision4的使用方法。

（1）源程序的编辑、汇编（编译）、调试

在Keil51集成开发软件μVision4的文件编辑窗口内编写一个简单的单片机汇编语言程序（保存为*.asm文件），完成该程序的编辑、汇编（编译）、调试。掌握基本的操作步骤。

（2）目标程序的生成及烧录

利用Keil51集成开发软件μVision4将汇编语言程序（*.asm文件）生成目标程序(*.hex 文件)，通过单片机开发箱（板）将目标程序烧录到单片机内。掌握基本的操作步骤。

2. Protues电路仿真软件的使用方法。

（1）电路的建立

通过Protues电路仿真软件搭建一个简单的单片机控制系统。首先画出单片机的最小系统，再画出I/O接口电路，形成一个简单的单片机应用系统。本实验利用I/O口(P1口)控制8个LED灯的亮、灭，产生一种流水灯的现象。掌握基本的操作步骤。

(2)程序的仿真调试

将编辑、汇编（编译）好的源程序生成目标程序后装载到Protues仿真软件内。或者利用Protues仿真软件直接编辑源程序。掌握基本的操作步骤。

（3）程序运行调试。

通过运行进行电路仿真，观察现象，分析问题，经过调试，直到达到目的为止。

1.3实验要求

通过Keil51集成开发软件μVision4编辑、汇编（编译）、调试单片机开发系统的应用程序。通过Protues仿真软件搭建一个简单的单片机系统电路，进行电路仿真分析。

通过完成本项目的实验任务，要求掌握8051汇编语言程序的基本结构，会作简单的软件设计和调试操作。同时掌握安全用电、安全使用相关芯片和开发系统器件的操作方法。以此认识和掌握单片机应用系统的开发过程。

二、实验设备和器件

2.1实验设备

（1）微型计算机（PC机）(装配相关软件)，（2）单片机实验箱或开发板。

2.2电路元器件

本实验采用Protues仿真软件搭建一个简单的单片机系统电路，进行电路仿真分析，不需要实际的元器件。若实验采用万能板(或面包板)搭建电路，则需要如下元器件：万能板(或面包板)，+5V直流电源(或9V电源配合7805三端稳压器)，AT89C51芯片(或兼容芯片)，6MHz(或11.0592 MHz)晶振，20P电容，2.2μF电容，1KΩ电阻，10KΩ电阻，LED发光二极管，软导线等。

学生可自己在课后搭建电路进行实验，并与仿真实验比较。

三、实验内容及步骤

3.1软件操作方法

（1）Keil51集成开发软件μVision4的操作方法

Keil51集成开发软件μVision4编辑、汇编（编译）、调试的操作方法见教材相关内容。

（2）Protues仿真软件的操作方法

Protues仿真软件的操作方法见教材相关内容。

3.2基本I/O接口与流水灯控制系统

1电路原理图

利用Protues仿真软件画出单片机实验电路原理图，参考电路图如图1.1所示。

其中搭建电路需要做好以下三个环节：

1) 识别器件。怎样在Protues元件库中找元件。

2) 确定元件参数值。根据实验电路图作电路布局设计，然后确定元件参数值。

3) 检查电路。重点检查80C51单片机的基本工作条件，即检查芯片电源和地、晶振电路、复位电路、I/O接口等引脚及其电路连接的正确性。

2软件编译和仿真调试

先在Keil51集成开发软件μVision4中编写出P1口控制流水灯(或其它彩灯形式)的程序，再通过μVision4仿真器进行编译和仿真。参考程序如下所示。

本次实验按照以下四个基本步骤来操作：

1) 在PC机桌面建立一个文件夹，如“LED001”，待本次实验结束后删除它。

2) 双击打开“μVision4”软件，点击“Project”建立工程文件并保存，如“LED01”。在“File/New”菜单下创建上述*.asm文件，并存入桌面的上述新文件夹中，然后进行程序的录入和编辑操作。

3) 在“Project /Build target”下进行汇编。编译成功后将在上述桌面的新目录中生成*.obj(目标文件)和*.lst(列表文件)等文件；若汇编不成功，则会弹出一个提示原因的新界面，可根据提示信息来修改错漏语句。

汇编成功后，在“调试”主菜单下开始仿真调试。仿真调试需要重点查看的对象是：Code 区程序代码存储区间、PC值及其变化量、指令周期长度、P1口输出值、工作寄存器和及其它有关的SFR之值。通过它们分别可以看到程序段的存储空间、指令的存储地址和字长、指令的执行时间长度、有关指令和程序段的运行结果等等，这些都是调试者评估程序段功能、修改和完善程序代码的基本依据。

特别提示：编译成功只说明程序语法正确，不证明程序功能已经达到了设计目标。

4）在“Project /Rebuild all target file”下生成可烧入单片机程序存储器的机器语言程序文件*.hex。

3烧录软件和试运行

μVision4生成的机器语言代码文件，其扩展名为HEX；利用编程器(配合PC机内相关软件)可将它直接烧写（即烧录）到AT89C51芯片之中。再将烧有软件的AT89C51芯片插入在