第一章 51单片机系统概述

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2.1 Proteus与Keil μVision4 软件的安装方法 分别安装如下软件： （1）Proteus 7 Professional （2）Keil μVision4 IDE （3）vdmagdi.exe 对于proteus 6.9或更高的版本,在安装盘里 有vdmagdi插件或到LABCENTER公司下载该 插件，安装该插件后即可实现Proteus与Keil μVision4 IDE的联调。
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2. Proteus与Keil μVision4软件的安装和使 用简介
2.1 Proteus与Keil μVision4软件的安装方法 2.2 Keil C51高级语言集成开发环境简介 2.3 基于Proteus的单片机系统仿真简介 2.4 Proteus VSM与μVision4的联调
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也称为： 微控制器 MCU(MicroController Unit) 嵌入式控制器 EMCU （Embedded MicroController Unit） 在我国，习惯使用“单片机”这一名称。
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单片机的组成结构：
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1.2 单片机的发展概况
五个阶段: 第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。各种4
工业品： -40°C —+85°C
军品：
-65°C —+125°C。
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在下述的各个领域广泛的应用：
1、测控系统 2、智能仪器仪表 3．消费类电子产品 4．机电一体化产品
5．武器装备
6．终端及外部设备智能接口
7．通信技术
8．多机分布式系统
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单片机开发试验仪
单片机开发试验仪，是具有“实 验、编程、ISP （in-system programmable 系统在线可编程的） 下载线”多功能合一的新一代单片 机开发系统。
图1-8
编译连接程序
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如果没有错误，则编译连接成功，开发环境左下角 信息框会显示编译连接成功的信息，如图所示。
图1-9 编译连接成功
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（12）编译完毕之后，选择【Debug】/【Start/Stop Debug Session】选项，即就进入Debug调试环境， 如图所示。
图1-10 选择【Debug】/【Start/Stop Debug Session】选项 42
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图1-14 新设计模板选择
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选择“File”→“Save Design”命令，选择合适的 文件夹和文件名（例如LED），保存新设计。保存 后，新设计文件名将显示在Proteus窗口的标题栏， 如图所示。也可以先画原理图，然后再保存新设计 文件。
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2.2.2 µVision4 IDE集成开发环境
图1-1 µVision4 IDE集成开发环境
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2.2.3
μ Vision4 IDE的使用
µVision4 IDE包括一个项目管理器，它可以使 8x51 应用系统的设计变得简单。要创建一个应用，需 要按下列步骤进行操作： 启动µVision4 IDE，新建一个项目文件并从器件库中 选择一个CPU器件。 新建一个源文件并把它加入到项目中。 增加并设置选择的器件的启动代码。 针对目标硬件设置工具选项。 编译项目并生成可以编程ROM的HEX文件。
位单片机 ， 用于洗衣机、微波炉、高档玩具等。
第二阶段（1976年～1978年）:低性能单片机阶段。以
Intel 公司制造的MCS-48单即在一块芯片内含有8位CPU、
定时/计数器、并行I/O口、RAM和ROM等。不带串行
I/O接口，主要用于工业领域。
（13）装载代码之后，开发环境Output Window(在左下角)显示 如图所示的装载成功信息。
图1-11
成功装载代码
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2.3 基于Proteus的单片机系统仿真简介
开发单片机系统硬件投入比较大。在具体的工程 实践中，如果因为方案有误而要重新进行相应的开发 设计，就会浪费较多的时间和经费。
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Intel公司单片机系列典型产品：
MCS-48 （8035、8048、8748）
MCS-51（8031、8051、8751）
（8032、8052、8752）
MCS-96（8098、8398、8798）
注意：
这些产品在实际应用中已经淘汰，但其原理尚 存，并继续发扬光大。
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1.3
单片机的特点：
1．小巧灵活、成本低、易于产品化 2．面向控制，完成各种控制任务 3．抗干扰能力强，适应温度范围宽 4．可以很方便地实现多机和分布式控制
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利用Proteus与 Keil相结合软件相结合进行 实验仿真，可以实现全部的软件实验和极大多 数的硬件实验，这样的仿真实验投入硬件少， 经济优势明显，不仅可以弥补实验仪器和元器 件缺乏带来的不足，还可以克服原材料消耗和 仪器损坏等不足，可以帮助学生更快、更好地 掌握课堂讲述的内容，加深对概念、原理的理 解，弥补课堂理论教学的不足。学生通过仿真 实验，可以熟悉单片机系统的开发方法，提高 学习兴趣,进一步培养学生的综合分析能力、排 除故障能力和开发创新能力.
图1-6 a) 将源程序文件加入到项目中
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图1-6
b) 将源程序文件加入到项目中
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（8）这时在Source Group 1里就有 McuTimer.c 文件和事先 建立项目时已经加入的文件STARTUP.A51
图1-7 µVision4 界面图
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（9）至（10）是编译环境设置
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（11）编译连接程序，选择【Project】/【Rebuild all target files】选项，如图所示。
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51系列单片机在我国广泛应用；AT89S51 、 AT89S52 8051单片机品种多、兼容性好、性价比高； 51系列的软、硬件设计资料丰富齐全； 51系列单片机及其衍生兼容机型仍将是主流产品，是现 代工业检测、控制应用的重要机型。
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1.5
单片机的应用
单片机卓越的性能，得到了广泛的应用，已深入 到各个领域。 使用温度： 民品： 0°C —+70°C
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• 图1-2（a） Project 菜单 Create New Project 对话框
（b ）
图1-2
Create New Project 对话框
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这时会弹出一个对话框，要求选择单片机的型号。以常用的 AT89C52为例来说明，先选择ATMEL公司，再选择AT89C52 之后，
图1-3 选择单片机的型号
图1-5 新建一个源程序文件
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（6）选择【File】/【Save As】选项，或者单击工具栏 按钮，保存文件。
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（7）然后要将McuTimer.c文件加入到项目中，鼠 标右键点左边项目窗口中“Source Group 1”在弹出 的菜单中选择“Add Files to Group’Source Group 1’”，选择刚才建立的文件 McuTimer.c。
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然后单击“确定”按钮,弹出将8051初始化代码拷贝到项目中 的询问窗口，如图所示。单击“Y”按钮。
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新建项目后µVision4 界面图
图1-4 新建项目后µVision4 界面图
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新建一个源程序文件。建立一个汇编或 C 文件，如果已经有源程序文件，可以忽略 这一步。选择【File】/【New】选项，在弹 出的程序文本框中输入一个简单的程序。
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下面通过创建项目实例介绍一个简单的软件开发流程 示例程序中，整个程序只包含一个源文件 McuTimer.c，这个小型的应用程序帮助读者确定 Keil µVision4可以编译、链接和调试一个应用程序。 设项目名MyProject，采用标准的AT89C52芯 片。
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（1）选择【Project】/【New Project】选项，如图 1-2 所示。 （2）在弹出的“Create New Project”对话框中选择 要保存项目文件的路径，比如保存到McuPort目录里， 在“文件名”文本框中输入项目名为MyProject，如图 1-2所示，然后单击“保存”按钮。
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Keil C51是51系列兼容单片机C语言 软件开发系统,与汇编相比,C语言在功能 上、结构性、可读性、可维护性上有明 显的优势,因而易学易用。用过汇编语言 后再使用C来开发,体会更加深刻。 Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的 集成开发调试工具,全Windows界面。
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Keil C51软件是目前最流行开发80C51系列单片 机的软件工具，这从近年来各单片机仿真机厂商纷纷 宣布全面支持Keil C51即可看出。Keil C51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（µVision4 IDE）将这些部份组合在一起。 掌握这一软件的使用对于使用80C51系列单片机的爱 好者来说是十分必要的，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 真调试工具也会令开发者事半功倍。
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2.2 Keil C51高级语言集成开发环境－ µVision4 IDE
单片机系统的编程语言有汇编语言和高级语 言两种。汇编语言优点是可直接操作硬件，可 执行文件比较小，而且执行速度很快。汇编语 言的缺点是软件的维护性和可移植性差。
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单片机的高级语言包括：Basic语言、PL/M 语言和C/C++语言。Basic语言主要应用在MCS51系列单片机上，效果不是很理想，现在已经 不再使用。PL/M语言对硬件的控制能力和代码 效率都很好，但局限于Intel公司的单片机系列， 移植性差。 C/C++语言是目前单片机的主流编 程语言。
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2.3.1 实例原理图 在P1.0 端口上接一个发光二极管 L1， 使 L1 不停地一亮一灭.
图1-12
实例原理图
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2.3.2.原理图绘制
• 安装完Proteus后，运行ISIS 7Professional，会 出现以下窗口界面：
图1-13 Proteus窗口界面
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进入Proteus ISIS 编辑环境后，选 择“File”→“New Design”命令，弹出如 图所示的新设计模板选择对话框。
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第三阶段(1978年～现在)：高性能单片机阶段。
Intel公司的MCS-51系列、Mortorola公司的 6801系列等。
第四阶段(1982年～现在)：8位单片机巩固发展及16 位单片机、32位单片机推出阶段。 第五阶段（1990至今）：微控制器的全面发展阶段。 ARM公司的ARM系列嵌入式处理器 32位单片机
第 1章 单片机系统概述
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1、单片机简单介绍
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 什么是单片机 单片机的发展概况 单片机的特点 8位单片机的主要生产厂家和机型 单片机的应用
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1.1
什么是单片机
单片微型计算机简称单片机。 单片微型计算机就是将CPU、RAM、 ROM、定时/计数器和多种接口电路都 集成到一块集成电路芯片上的微型计算 机。 一块芯片就构成了一台计算机。
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2.2.1 Keil µVision4 IDE 简介
Keil µVision4集成开发环境(IDE)，用来在微 控制器和智能卡设备上创建、仿真和调试嵌入式应 用。µVision4 IDE是为增强开发人员的工作效率设 计的，有了它可以更快速、更高效地开发和检验程 序。 Keil µVision4 IDE内嵌多种符合当前工业标准 的开发工具，可以完成从工程建立、管理、编译连 接、目标代码的生成、软件仿真、硬件仿真等完整 的开发流程。
英国Labcenter Electronics公司推出的的Proteus 套件，可以对基于微控制器的设计连同所有的周围电子 器件一起仿真。用户甚至可以实时采用诸如LED/LCD、 键盘、RS232 终端等动态外设模型来对设计进行交互 仿真。目前在单片机的教学过程中，已越来越受到重视。 Proteus支持的微处理芯片（Microprocessors Ics）包 括8051系列、AVR系列、PIC系列、HC11系列、 ARM7/LPC2000系列以及Z80等。
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1.4
8位单片机的主要生产厂家和机型
（1）美国Intel公司 MCS-51系列及其增强型、扩展型 系列。 （2）中国STC宏晶科技的STC89C系列 和STC12xxxx 系列
（3）台湾Winbond的W78C52和W78C54系列
（4）美国Atmel公司AT89和AT90系列 以及PIC系列、AVR系列、 MSP430系列、C8051F系 列等等。