单片机应用技术-基于51单片机的智能小车设计与开发 课件 项目3：应用开发环境

单片机应用技术APPLICATIONTECHNIQUESFORMICROCONTROLLER《微控制器应用技术》课程团队模块一：开发应用基础项目3：应用开发环境项目3：应用开发环境应用开发流程1单片机开发遵循"需求→设计→实现→验证"的闭环流程在需求分析阶段：在明确功能、性能与可靠性等要求的基础上，拆解的功能需求和量化的技术指标。方案设计阶段：完成硬件模块划分与软件架构设计，搭建最小系统验证核心功能。功能实现阶段：设计原理图、绘制PCB、搭建开发环境、设计代码架构以及焊接调试实物，完成硬件与软件协同调试与性能优化。产品验证阶段：进行现场试运行，完成量产测试与技术文档归档。这个流程就像盖房子，先规划蓝图，再打地基，最后一层层搭建，完成一个项目的开发项目3：应用开发环境硬件设计工具2集原理图设计、PCB布局、3D仿真及信号完整性分析等功能与一体支持高频电路支持多层板支持阻抗控制适合于高可靠性领域完全免费，支与嘉立创PCB制造生态深度绑定支持云端协作适用于中小型项目项目3：应用开发环境硬件设计工具2以AltiumDesigner为例介绍软件使用AltiumDesigner是原Protel软件开发商Altium公司推出的一体化的电子产品开发系统，主要运行在Windows操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合。为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件使电路设计的质量和效率大大提高。项目3：应用开发环境硬件设计工具2硬件设计工具AltiumDesigner目前常用的版本为AltiumDesigner14AltiumDesigner除了全面继承包括Protel99SE、ProtelDXP在内的先前一系列版本的功能和优点外，还增加了许多改进和很多高端功能。由于AltiumDesigner在继承先前Protel软件功能的基础上，综合了FPGA设计和嵌入式系统软件设计功能，AltiumDesigner对计算机的系统需求比先前的版本要高一些。该平台拓宽了板级设计的传统界面，全面集成了FPGA设计功能和SOPC设计实现功能，从而允许工程设计人员能将系统设计中的FPGA与PCB设计及嵌入式设计集成在一起。项目3：应用开发环境硬件设计工具22.1AltiumDesigner简介菜单栏快捷按钮工作区面板区面板标签项目3：应用开发环境硬件设计工具22.1AltiumDesigner简介菜单栏DXP项目3：应用开发环境硬件设计工具22.1AltiumDesigner简介菜单栏File项目3：应用开发环境硬件设计工具22.1AltiumDesigner简介菜单栏View项目3：应用开发环境硬件设计工具22.1AltiumDesigner简介菜单栏Project项目3：应用开发环境硬件设计工具22.1AltiumDesigner简介菜单栏Window项目3：应用开发环境硬件设计工具22.1AltiumDesigner简介菜单栏Help项目3：应用开发环境硬件设计工具22.1AltiumDesigner简介快捷按钮OpenAnyDocumentOpenAnyExistingDocumentOpentheDeviceViewpageOpenthePCBReleaseViewOpentheWorkspaceControlpanel项目3：应用开发环境硬件设计工具22.1AltiumDesigner简介面板区项目3：应用开发环境硬件设计工具22.1AltiumDesigner简介面板标签FavoritesClipboardLibraries项目3：应用开发环境硬件设计工具22.2创建工程打开AltiumDesigner14开发环境后，单击“File”栏中“New”菜单栏下的“Project”，如右图所示。01项目3：应用开发环境硬件设计工具22.2创建工程然后会弹出“NewProject”窗口，如右图所示，在此可以选择工程的类型，工程模板；可以设置工程的文件名和工程的保存路径。新建的工程名称为“PCB_Project”，新工程保存的路径为C:\Users\Public\Documents\Altium\Projects02建议：每个工程放在独立的文件夹中，不要和其他文件混放。所以要勾选“CreateProjectFolder”项目3：应用开发环境硬件设计工具22.2创建工程点击Ok，面板区出现“Projects”窗口。03继续单击“File”栏中“New”菜单栏下的“Schematic”，如右下图所示。04项目3：应用开发环境硬件设计工具22.2创建工程新建的原理图如右上图所示。05继续单击“File”栏中“New”菜单栏下的“PCB”，如右下图所示。06项目3：应用开发环境2.3设计单片机最小系统STC15W4K32S4单片机最小系统硬件设计工具2项目3：应用开发环境软件开发工具3双击该快捷图标，即可启动该软件。KeilC51是美国KeilSoftware公司（属于ARM公司）出品的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。Keil提供了包括C编译器、宏汇编、链接器、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（μVision）将这些部分组合在一起。目前使用比较普遍的版本是μVision5，简称Keil5。项目3：应用开发环境3.1创建工程软件开发工具3KeilμVision5把用户的每一个应用程序设计都当作一个工程，用户也可以在KeilμVision5上开发了多个工程。采用工程管理，很容易区分不同工程中所用到的程序文件和库文件，因此，在使用μVision5对程序进行编辑、调试与编译之前，需要首先创建一个新的工程。打开KeilμVision5集成开发环境后，单击菜单栏中的“Project”（工程），再点击下拉菜单选项“NewμVisionProject…”（新建μVision工程），如图所示。01项目3：应用开发环境3.1创建工程软件开发工具3单击“NewμVisionProject…”（新建μVision工程），选项后，如图所示，就会弹出“CreateNewProject”窗口。02在该窗口中，需在“文件名（N）”窗口中输入新建工程的名字，工程输入文件名后，单击“保存（S）”即可。建议：每个工程都放在专门的文件夹中，不要和其他文件混放。项目3：应用开发环境3.1创建工程软件开发工具3单击“保存（S）”后，会提示选择使用的微控制器，弹出“SelectDeviceforTarget”（选择MCU）窗口，如图所示。按照界面的提示选择相应的MCU。选择“STCMCUdatabase”里“STC”目录下的“STC89C52RCSeries。03项目3：应用开发环境3.1创建工程软件开发工具3点击“确定”按钮后，会出现如图所示的对话框。如果需要复制启动代码到新建的工程，单击“是”，不需要就单击“否”。单击“是”后，新的工程已经建立完毕。04项目3：应用开发环境3.2工程设置软件开发工具3工程创建后，还需对工程进一步设置右键单击工程窗口的“Target1”，选择“OptionsforTarget‘Target1”，即出现工程设置对话框，如图所示。该对话框下有多个页面，通常需要设置的有两个，一个是Target页面，另一个是Output页面，其余设置取默认值就可。项目3：应用开发环境3.2工程设置软件开发工具33.2.1Target页面Xtal(MHz)—设置晶振频率值，默认值是所选目标CPU的最高可用频率值，可根据需要重新设置。该设置与最终产生的目标代码无关，仅用于软件模拟调试时显示程序执行时间。正确设置该数值可使显示时间与实际所用时间一致，一般将其设置成与硬件目标样机所用的频率相同，如果没必要了解程序执行的时间，也可以不设置。01项目3：应用开发环境3.2工程设置软件开发工具33.2.1Target页面02MemoryModel—设置RAM的存储器模式，有3个选项。（1）Small—所有变量都在单片机的内部RAM中。（2）Compact—可以使用1页外部RAM。（3）Large—可以使用全部外部的扩展RAM。项目3：应用开发环境3.2工程设置软件开发工具33.2.1Target页面03CodeRomSize—设置ROM空间的使用，即程序的代码存储器模式，有3个选项。（1）Small—只使用低于2K的程序空间。（2）Compact—单个函数的代码量不超过2K，整个程序可以使用64K程序空间。（3）Large—可以使用全部64K程序空间。项目3：应用开发环境3.2工程设置软件开发工具33.2.1Target页面04Useon-chipROM—是否仅使用片内ROM选项。注意，选中该项并不会影响最终生成的目标代码量。05Operation—操作系统选项。Keil提供了两种操作系统：Rtxtiny和Rtxfull。通常不选操作系统，所以选用默认项None。06off-chipCodMemory—用以确定系统扩展的程序存储器的地址范围。07off-chipXdataMemory—用以确定系统扩展的数据存储器的地址范围。4、6和7三个选项必须根据所用硬件来决定，如果是最小应用系统，4需要勾选，6和7不进行任何扩展，按默认值设置。项目3：应用开发环境3.2工程设置软件开发工具33.2.2Output页面点击“OptionsforTarget‘Target1’”窗口的“Output”选项，会出现Output页面，如图所示。1CreateHEXFile—生成可执行文件代码文件。勾选此项生成单片机可以运行的二进制文件的扩展名为.hex。23SelectFolderforobjects—选择最终的目标文件所在的文件夹，默认与工程文件在同一文件夹中，通常选默认。NameofExecutable—用于指定最终生成的目标文件的名字，默认与工程文件相同，通常选默认。项目3：应用开发环境3.3添加用户源程序文件软件开发工具33.3.1添加已创建的文件在一个新的工程创建完成后，就需要将自己编写的用户源程序代码添加到这个工程中，添加用户程序文件通常有两种方式：一种是新建文件添加，另一种是已创建的文件添加。在工程窗口中，右键单击“SourceGroup1”，选择“AddExistingFiletoGroup‘SourceGroup1’”选项，如图所示。01项目3：应用开发环境3.3添加用户源程序文件软件开发工具3完成上述操作后会出现如图的对话框“AddFileto‘SourceGroup1’”。在该窗口中选择要添加的文件，这里选择已建立的文件“Led.c”，点击这个文件后，单击“Add”按钮，再单击“Close”按钮，文件添加已经完成了，这时的工程窗口如图所示，“Led.c”文件已经出现在“SourceGroup1”目录下了。023.3.1添加已创建的文件1单击新建文件快捷按钮（或单击菜单栏“File”→“New”选项），这时会出现如图所示窗口。在这个窗口会出现一个空白的文件编辑画面，用户可在这里输入编写的程序源代码。项目3：应用开发环境3.3添加用户源程序文件软件开发工具33.3.2新建文件并添加2单击保存快捷按钮（或单击“File”→“Save”选项），保存文件，这时会弹出如图所示窗口。项目3：应用开发环境3.3添加用户源程序文件软件开发工具33.3.2新建文件并添加3如图的对话框中，在“文件名（N）”窗口中输入新建文件的名字，由于使用C51语言编程，则文件名的扩展名应为“.c”，这里我们新建的文件名为“Led.c”。完成上述步骤后单击“保存”，即可，这时新文件创建完成。4将这个新文件添加到刚才创建的工程中，操作步骤与上面的“添加已创建文件”步骤相同。项目3：应用开发环境3.4程序的编译与调试软件开发工具3将自己编写的用户源程序代码添加到这个工程后，然后需将文件编译和调试，最终生成单片机能够执行的.hex文件。3.4.1程序编译单击快捷按钮中的‘build’或‘Rebuild’按钮，对当前文件进行编译，在输出窗口会出现提示信息，如图所示。从输出窗口中的提示信息可以看到，程序中编译情况，如果有错误，按照认真检查程序找到错误并改正，改正后再次单击进行编译，直至提示信息显示没有错误为止。1.“Build”按钮，用来编译、连接当前工程；2.“Rebuild”按钮，用于在工程文件有改动时，来全部重建整个工程。项目3：应用开发环境3.4程序的编译与调试软件开发工具33.4.1程序编译在程序编译时，产生如图所示的提示信息，就是编译调试信息。该信息不仅可以提示程序是否存在错误或者告警，编译通过之后还能知道程序占用的存储空间。比如：Led程序占用片内RAM共9字节，片外RAM共0字节，程序存储器40字节。编译最后在”Objects”文件夹里生成工程名为文件名为”.hex”文件，至此，整个程序编译过程就结束了。生成的”.hex”文件，既可以下载到实际系统里，也可以下载到仿真系统里运行。项目3：应用开发环境3.4程序的编译与调试软件开发工具33.4.2程序调试单击开始/停止调试的快捷按钮（或在主界面点击“Debug”菜单中的“Start/StopDebugSession”选项），进入程序调试状态。01程序编译没有错误后，就可以进行调试与仿真。项目3：应用开发环境3.4程序的编译与调试软件开发工具33.4.2程序调试进入调试状态后，点击“Run”按钮，程序就开始运行了，在界面的右下角是存储器窗口，可查看单片机片内程序存储器的内容，单元地址前有“C：”，表示程序存储器；单元地址前有“D：”，表示数据存储器。02RUN项目3：应用开发环境3.4程序的编译与调试软件开发工具33.4.2程序调试在调试状态下，可以通过左面的工程窗口查看程序运行时常用的寄存器R0~R7以及A、B、SP、DPTR、PC、PSW等特殊功能寄存器的值，这些值会随着程序的执行发生相应的变化。03在调试程序时，也可运用单步、跟踪、断点、全速运行等方式对程序进行调试。项目3：应用开发环境仿真开发技术4Proteus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。它是比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然国内起步较晚，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。安装8.15及以上版本从原理图布图、代码调试到单片机与外围电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。是世界上唯一将电路仿真软件、PCB设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台，其处理器模型支持8051、HC11、PIC系列、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。在编译方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多种编译器。借助软件中必要的虚拟仪器，观察与运行效果给设计做"彩排"，提前发现问题项目3：应用开发环境仿真开发技术44.1Proteus8Professional简介菜单栏文件系统帮助项目3：应用开发环境仿真开发技术44.1Proteus8Professional简介菜单栏文件项目3：应用开发环境仿真开发技术44.1Proteus8Professional简介菜单栏系统项目3：应用开发环境仿真开发技术44.1Proteus8Professional简介菜单栏帮助项目3：应用开发环境仿真开发技术44.1Proteus8Professional简介快捷键栏新建工程打开工程保存工程关闭工程主页原理图设计PCB设计项目3：应用开发环境仿真开发技术44.2创建工程01打开Proteus8Professional开发环境后，单击文件栏中的“新建工程”，如右图所示。然后会弹出“新建项目向导”窗口，如右下图所示，在此可以设置工程的文件名和工程的保存路径。新建的工程名称为“test.pdsprj”，新工程保存的路径为“D:\Proteus\test”。项目3：应用开发环境仿真开发技术44.2创建工程点击Next之后，在弹出窗口的选项卡中选择“从选中的模版中创建原理图”，在此可选择DEFAULT(默认)，如果不需要绘制原理图，可选择“不创建原理图”。02项目3：应用开发环境仿真开发技术44.2创建工程继续点击Next，选择“基于所选模板，创建PCB布版设计”，此处可以继续选择默认(