片机应用系统的研制与开发环境.ppt

单片机原理与应用 主讲教师 张东阳 沈阳理工大学装备工程学院 Email dongyangz Tel第二章单片机应用系统的研制与开发环境 2 1本专业学生应掌握开发工具2 2如何用单片机点亮一盏灯 2 3KeilC的使用方法2 4Proteus的使用方法 大学两年你学到了什么 什么也没学到 为什么 是否掌握了科学方法合理的学习方法 是否加强了对自己能力的锻炼和培养 是否掌握了应该掌握的设计工具 大学四年我们应该学习什么 知识的学习 阅览大量的人文科学 自然科学和社会科学书籍 能力的培养 表达能力 沟通能力 合作能力 自主学习能力 综合设计能力 创新创业能力及其它各方面能力 思想认识的升华 大学四年我们应该掌握哪些开发工具 综合设计能力 创新创业能力的培养 需要掌握足够的开发工具 程序设计基础 C语言程序设计开发工具 TurboC VB 机械设计基础 产品设计开发工具 UG CATIA PRO E 系统控制基础 控制系统设计开发工具 MATLAB Simulink FPGA设计基础 VHDL语言开发工具 QUARTUSII ISE 电子产品设计 各种电子产品开发工具 Proteus KeilC 虚拟仪器设计 各种控制系统开发工具 Labview 2 1本专业学生大学四年应该掌握的开发工具 掌握了这些开发工具 你就拥有了吃饭的饭碗 掌握了这些开发工具 你就具备了生存的技能 2 2如何用单片机点亮一盏灯 什么是单片机应用系统的研制与开发环境 单片机应用系统的设计一般分为硬件电路设计和软件系统设计 硬件电路设计 Protues 系统仿真平台 软件系统设计 KeilC 软件开发平台 软件开发平台 系统仿真平台 单片机应用系统的研制与开发环境 如何用单片机点亮一盏灯 最简单的单片机应用系统 最小的单片机系统 一盏灯 系统设计包括 硬件电路设计 软件系统设计 仿真调试 用单片机点亮一盏 硬件电路设计 图2 1shiyan1硬件电路原理图 所用元件 单片机 AT89C51晶振 CRYSTAL12MHz电阻 RES 100 10K 瓷片电容CAP30pf电解电容CAP ELEC按钮BUTTON发光二极管LED BIBY 用单片机点亮一盏灯 软件系统设计程序名 Test1 ASMORG0030HMOVA 0FFHMOVP1 ACLRP1 0END 硬件 软件 单片机应用系统 KeilC是德国Keil公司开发的单片机编译器 是目前最好的51单片机开发工具之一 可以用来编译C源代码和汇编源程序 连接和重定位目标文件和库文件 创建HEX文件 调试目标程序等 是一种集成化的文件管理编译环境 2 3KeilC的使用方法 KeilC中的源程序设计与编译 在KeilC集成开发环境下使用工程的方法来管理文件 而不是单一文件的模式 所有的文件包括源程序 如C程序 汇编程序 头文件等都可以放在工程项目文件里统一管理 具体如何建立应用程序并进行仿真调试 实例说明如下 2 3 1建立一个项目 1 双击桌面keilc快捷图标即可进入如图2 2所示的集成开发环境编辑操作界面 主要包括三个窗口 工程项目窗口 编辑窗口和输出窗口 图2 2编辑操作界面 单击Project菜单 在弹出的下拉菜单中选中 NewProject 选项 新建一个项目 如图2 3所示 图2 3Project界面 然后选择要保存的路径 本课程所有设计可设一个总目录 如 dpj 下面按设计项目设置目录 dpj test keil 输入工程文件的名字 比如保存到 dpj test keil目录里 工程文件的名字shiyan1 如图2 4所示 然后单击 保存 按钮 图2 4Project保存设置界面 2 选择单片机型号这时会弹出一个对话框 要求选择单片机的型号 这里可以根据所使用的单片机来选择 Keil几乎支持所有51核的单片机 这里以Atmel的89C51来说明 如图2 5所示 首先选择Atmel公司 然后单击左边的 号之后选择AT89C51 右边栏是对这个单片机的基本说明 然后单击 确定 图2 5选择公司和器件 在随后弹出的对话框单击 否 完成以上步骤后 屏幕如图2 6所示 图2 6初始化编辑界面 3 选项设置将鼠标指针指向 Target1 并单击右键 再从弹出的右键菜单中单击 OptionsforTarget 选项 如图2 7所示 图2 7选择 OptionsforTarget 选项 从弹出的 Options 对话框中选择 Output 标签栏 并按如图2 8所示设置其中各项 图2 8 Output 标签栏 2 3 2建立一个新的ASM汇编语言程序并编译 1 在菜单栏中 单击 File 菜单 再单击 New 选项 或直接单击工具栏的快捷图标来建立了一个新的编辑窗口 此时光标在编辑窗口里闪烁 这时可以输入用户的应用程序了 建议首先保存该空白文件 单击菜单上的 File 在下拉菜单中选中 SaveAs 选项 在弹出对话框的 文件名 栏右侧编辑框中 输入欲使用的文件名 同时 必须输入正确的扩展名 如 Test1 asm 然后单击 保存 按钮 如图2 9所示 图2 9保存源程序 注意 如果用 语言编写程序 则扩展名为 c 如果用汇编语言编写程序 则扩展名为 asm 且必须添加扩展文件名 2 回到编辑界面后 单击 Target1 前面的 号 然后在 SourceGroup1 上单击右键 弹出如图2 10所示的快捷菜单 然后单击 AddFiletoGroup SourceGroup1 图2 10弹出右键菜单 打开如图2 11所示对话框 在 文件类型 处默认为 CSourcefile c 因为前面我们保存的是汇编语言的文件 故需要选择 AsmSourcefile s src a 这样在上面就可以看到刚才保存的汇编语言文 Test1 asm 双击该文件则自动添加至项目 单击 Close 关闭对话框 单击 SourceGroup1 文件夹前面的 号 就看到了刚才添加的 Test1 asm 文件 如图2 12所示 图2 11弹出右键菜单 图2 12添加文件后工程栏的变化 3 然后就可以在右侧的编辑区输入源程序了 在输入指令时 可以看到事先保存待编辑文件的好处 Keil会自动识别关键字 并以不同的颜色提示用户加以注意 这样会使用户少犯错误 有利于提高编程效率 程序输入完毕后别忘了再次保存 如图2 13所示 图2 13程序输入完毕后状态 4 程序文件编辑完毕后 单击 Project 菜单 选中 Builttarget 选项 或者使用快捷键F7 或者单击工具栏的快捷图标来进行编译 如图2 14所示 图2 14编译菜单 5 如果有错误 则在最后的输出窗口中会出现所有错误所在的位置和错误的原因 并有 Targetnotcreated 的提示 双击该处的错误提示 在编辑区对应错误指令处左面出现蓝色箭头提示 然后对当前的错误指令进行修改 如图2 15所示 图2 15错误提示 6 将所有提示过的错误进行修改 然后再次重复 4 的操作进行编译 直至出现 shiyan1 0Error s 0Warning s 说明编译完全通过 如图2 16所示 图2 16编译通过提示 至此 keil软件就生成了 hex目标文件 待电路版焊接或原理图设计完成后 可以把该文件写入单片机或连接到原理图的单片机中 作为单片机的 大脑 控制单片机系统的运行 软件设计与编译也就完成了 Proteus软件是英国Labcenterelectronics公司出版的EDA工具软件 它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能 还能仿真单片机及外围器件 它也是目前最好的仿真单片机及外围器件的工具之一 2 4Proteus使用方法 进入ProteusISIS 双击桌面上的ISIS7Professional图标或者单击屏幕左下方的 开始 程序 Proteus7Professional ISIS7Professional 出现如图2 17所示屏幕 表明进入ProteusISIS集成环境 图2 17启动时的屏幕 工作界面ProteusISIS的工作界面是一种标准的Windows界面 如图2 18所示 包括 标题栏 主菜单 标准工具栏 绘图工具栏 状态栏 对象选择按钮 预览对象方位控制按钮 仿真进程控制按钮 预览窗口 对象选择器窗口 图形编辑窗口 图2 18proteus工作界面 原理图设计下面我们将以图2 1为例 介绍ProteusISIS原理图的绘制方法 图2 1shiyan1硬件电路设计图 1 新建设计文件 单击菜单 File NewDesign 弹出如图2 19所示的图纸模板选择窗口 选中 DEFAULT 再单击 OK 则新建了一个DEFAULT模板 执行菜单命令 File SaveDesign 在弹出的对话框中 选择保存目录 dpj test proteus 并保存文件名为 shiyan1 DSN 如图2 20所示 图2 19模板选择 图2 20文件保存显示 2 设定图之大小执行菜单命令 System SetSheetSize 在弹出的 SheetSizeConfigura 对话框中选择 A4 选项 单击 ok 按钮完成图纸的设置 3 添加元器件本例中使用的元器件如表2 1所示 表2 1本例中使用的元件 在器件选择按钮中单击 P 按钮 或执行菜单命令 Library PickDevice Symbol 弹出如图2 21所示的对话框 在关键字中输入元件名称 如AT89C51 则出现与关键字匹配的元件列表 如图2 22所示 选中并双击AT89C51所在后 单击 OK 按钮或按Enter键 便将器件AT89C51加入到ISIS对象选择器中 按照以上方法将元件添加到isis对象选择器中 图2 21pickdevices对话框 图2 22输入元件名称 4 放置及编辑对象 将元件添加到ISIS对象选择器 在对象选择器中 单击要放置的元件 蓝色条出现在该元件名上 再在原理图编辑窗口中单击就放置了一个元件 也可以在按住鼠标左键的同时 移动鼠标 在合适位置释放左键 将元件放置在预定位置 这时鼠标右键单击元器件 即可编辑元器件 可以移动 旋转 删除 就可将各元件放置在合适位置上 如图2 23所示 图2 23将各期间摆放在合适位置 5 放置电源 地 单击工具箱中的 元件终端 图标 在对象选择器中单击 POWER 再在原理图编辑窗口的合适位置单击鼠标就将 电源 放置在原理图中 同样操作 也可将 地 放置在原理图中 6 布线 在ISIS中系统默认自动布线有效 因此可直接画线 1 在两个对象之间连线将光标靠近一个对象的引脚 该处会出现一个光点 左键单击 拖动鼠标 放在另一个对象的引脚末端 此时也会出现一个光点 再单击就可以完成一个连线了 默认情况下 连线都是与网格线垂直或者平行的 在拖动鼠标过程中 按住Ctrl键就可以手动画一条任意角度的连线 2 移动画线 更改线型单击鼠标左键选中连线 将指针靠近该画线 当出现双箭头时就可以按住鼠标左键拖动鼠标改变线的位置 也可以框选多根线拖动 3 总线及支线的画法单击工具箱中的 总线模式 图标 此时在原理图编辑区就可以画出总线了 然后将元器件相应管脚与总线连线就可以了 此时通过总线连接的管脚实际上并没有连接在一起 必须要对各管脚进行标注 单击工具箱中的图标 再在各个分支线上单击 出现如图2 24所示的对话框 键入线路标号 然后在另一个要与之对应连接分支线上标志相同的线路标号 此时两个管脚才实际连接在一起 图2 24标注对话框 7 设置 修改元器件 在需要修改的元件上左键双击鼠标 出现如图2 25所示的对话框 在此对话框设置元器件属性 图2 25设置元件属性 图2 1shiyan1硬件电路设计图 8 建立网络表 网络就是一个设计中有电气连接的电路 执行菜单命令 Tools NetlistCompiler 弹出如图2 26所示的对话框 在此对话框中 可以设置网络表的输出形式 模式 范围 深度和格式等 然后单击 OK 输出如图2 27所示的内容 图2 26网络表设置对话框 图2 27输出网络表内容 9 电器检测 画出电路图并生成网络表后 可进行电气检测 单击按钮 弹出如图2 28所示的电气检测窗口 此窗口中 前面是文本信息 接下来就是检测结果 若有错 会有详细说明 从窗口内容可以看出 网络表已产生 并且无电气错误 图3 28电气检测窗口 10 存盘及输出报表 此时保存设计 生成BOM文档 至此一个简单的原理图设计就完成了 接下来就可以将由Keil生成的 hex文件下载到单片中进行仿真了 方法如下 按鼠标左键点击AT89C51 弹出如图2 29所示程序文件调用图