《MCS-51單片機原理與應用》第2章 單片機開發(fā)快速入門

2023/1/2MCS-51單片機原理與應用1本章導讀本章以AT89C2051單片機控制的單燈閃爍實驗為例，來闡述集編輯、編譯、連接、調試、仿真于一體的著名51工具軟件KeilμVision3的設置和使用，讓讀者一開始就初步掌握單片機開發(fā)過程，在動手中迅速入門，建立起單片機軟硬件控制的整體概念。第2章單片機開發(fā)快速入門2023/1/2MCS-51單片機原理與應用2用AT89C2051單片機控制一個LED燈的亮與滅。2.1.1AT89C2051引腳功能AT89C2051是Atmel公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS八位單片機,20個引腳的雙列直式芯片,其實物外形如圖2.1〔a〕所示。單片機的根本功能部件都集成在這個小小的芯片中,AT89C2051是40個引腳AT89C51的簡化版，電氣特性都與AT89C51根本一樣,2.1初識單片機12023/1/2MCS-51單片機原理與應用3只是FEPROM容量減少到2KB,I/O口線,減少到15個。AT89C2051是PDIP封裝,引腳排列如圖2.1〔b〕。比照上面兩個圖,容易看出引腳的排列規(guī)律。引腳功能說明：〔1〕VCC:電源輸入,12MHz下電壓范圍為2.7V～6.0V?！?〕GND:接地端?！?〕RST:復位輸入。晶振工作時，RST引腳持續(xù)保持2個機器周期高電平將使單片機復位。〔4〕XTAL1:振蕩器反相放大器和內(nèi)部時鐘發(fā)生電路的輸入端?！?〕XTAL2:振蕩器反相放大器的輸出端。〔6〕P1.0～P1.7，P3.0～P3.5、P3.7共15個I/O引腳。引腳的第二功能,在圖2.1〔b〕中是用括號括起來的。2.1初識單片機22023/1/2MCS-51單片機原理與應用41.單燈閃爍的硬件線路AT89C2051控制單燈閃爍的完整電路如以下圖2.2所示,只需一個引腳P1.0控制LED燈的亮與滅。在圖2.2中,電源電壓是5V,即第20腳VCC接正極,第10腳2.1.2AT89C2051控制的單燈閃爍12023/1/2MCS-51單片機原理與應用5GND接負極。單片機振蕩電路：在4腳和5腳間接12MHz晶振T1,T1兩端分別接兩只20pF小電容到地,以保證振蕩器穩(wěn)定。C3和R2組成了高電平復位電路。P1.0引腳與LED陰極相連,采用了P1.0低電平直接驅動LED電路。當P1.0為高電平時,LED沒有正向偏壓而不會點亮;只有當P1.0為低電平時,LED因正向偏置而點亮。R1是LED的限流電阻,流過LED的電流I可以用以下公式估算：I=〔5V-VD〕/R1,其中VD是LED的導通壓降,在1.5～1.8V之間。2.單燈閃爍的匯編源程序控制要求:單燈閃爍間隔為0.1s。P1.0置1:SETBP1.0,并延時0.1s使LED熄滅。P1.0清0:CLRP1.0,延時0.1s使LED點亮。2.1.2AT89C2051控制的單燈閃爍22023/1/2MCS-51單片機原理與應用6 ORG 0000H LJMP START ORG 0030H START:CLR P1.0 ;使P1.0=0，LED點亮

ACALLDELAY ;調用0.1秒延時子程序，等待0.1秒

SETB P1.0 ;使P1.0=1，LED熄滅

ACALLDELAY ;調用0.1秒延時子程序，等待0.1秒

LJMP START ;返回到標號START處再循環(huán)DELAY:MOVR0,#255 ;延時子程序，延時0.1秒D1: MOV R1,#195 DJNZ R1,$ DJNZ R0,D1 RET END START2.1.2AT89C2051控制的單燈閃爍32023/1/2MCS-51單片機原理與應用7匯編源程序需要在KeilμVision3軟件中編輯、匯編,直到最后得到對應的十六進制代碼的目的文件,然后用編程器將該文件寫入到89C2051中。將固化好的芯片插入用戶板的座子上,就可以進行本實驗了。KeilμVision3是KeilC51〔V8.02〕工具包中的一個重要組件,μVision3是用于多種8051MCU的集成開發(fā)環(huán)境(IDE，IntegratedDevelopmentEnvironment),集編輯、編譯、連接、調試、仿真于一體，支持匯編和C語言的程序設計。μVision3提供對多種最新的8051類MCU支持,其內(nèi)嵌的仿真器不但可以對目標系統(tǒng)進行實時在線仿真,而且允許模擬仿真,從而對沒有仿真器的用戶帶來了便利。2.2

KeilμVision3軟件的安裝與界面2023/1/2MCS-51單片機原理與應用82.2.1KeilμVision3軟件的安裝1

1.KeilμVision3軟件的安裝供學習目的用的KeilC51最新版V8.02的安裝步驟：（1）雙擊安裝執(zhí)行文件c51v802.exe,出現(xiàn)安裝向導,一路按提示進行,直到結束。若選用默認的安裝路徑,μVision3就安裝在c:\keil\uv3目錄中,同時在桌面會出現(xiàn)一個μVision3的執(zhí)行圖標：。（2）雙擊μVision3的執(zhí)行圖標,首次運行此軟件時,要選擇菜單命令：“File_LicenseManagement”,在彈出窗口的“NewLicenseIDCode”中輸入注冊碼,然后單擊AddLIC；成功的標志是在此窗口中注冊碼行的末端可以看到軟件的使用期限。（3）復制ccKeilVxx.exe文件到c:\keil\c51\bin\下面并2023/1/2MCS-51單片機原理與應用92.2.1KeilμVision3軟件的安裝2

運行它,以修正0xFD的BUG。（4）雙擊keilC51的漢化執(zhí)行文件“漢化程序.exe”,執(zhí)行完后,就可以在中文環(huán)境中使用此軟件了。2KeilμVision3軟件的啟動雙擊桌面上KeilμVision3圖標,先出現(xiàn)的是軟件的Logo窗,如圖2.3所示。幾秒后即出現(xiàn)μVision3的IDE窗口,如圖2.4所示。2023/1/2MCS-51單片機原理與應用102.2.2KeilμVision3軟件的界面12023/1/2MCS-51單片機原理與應用112.2.2KeilμVision3軟件的界面22023/1/2MCS-51單片機原理與應用122.2.2KeilμVision3軟件的界面3表2.1列出了幾個常用按鈕的功能,以及對應的快捷鍵和菜單命令,這些按鈕以后會陸續(xù)用到的。2023/1/2MCS-51單片機原理與應用13以單燈閃爍程序說明KeilμVision3集成開發(fā)環(huán)境使用。如何創(chuàng)立一個新工程1.創(chuàng)立新工程選擇菜單命令：“工程_新建工程〞,如圖2.5所示。在彈出的如圖2.6所示“CreateNewProject〞窗口中,選擇工程文件存放的路徑并輸入文件名2.3

KeilμVision3集成開發(fā)環(huán)境使用之一12023/1/2MCS-51單片機原理與應用14oneled.Uv2,單擊“保存〞按鈕。單燈閃爍工程文件就建立了,可以看到在工程區(qū)創(chuàng)立了缺省的目標target1和文件組SourceGroup1,如圖2.7所示。假設看不到此目錄結構,可以單擊工程區(qū)下部的File標簽。2.3

KeilμVision3集成開發(fā)環(huán)境使用之一22023/1/2MCS-51單片機原理與應用15接著,會彈出如圖2.8所示選擇CPU廠家和型號的對話框,應選擇Atmel公司的89C2051,在窗口的右邊欄中將同時顯示所選的單片機的簡要說明,然后單擊“確定〞按鈕。2.選擇CPU廠家和型號2023/1/2MCS-51單片機原理與應用163.復制啟動代碼到工程這時會彈出如圖2.9所示的對話框,對于大多數(shù)器件μVision3會詢問是否將CPU的特殊啟動代碼拷貝到工程中。如果工程中需要使用這些啟動代碼,選擇“是〔Y〕〞；如果不使用Keil編寫啟動代碼,或者是庫工程文件以及附加工程文件,那么選擇“否〔N〕〞。這里單擊“否〔N〕〞，工程創(chuàng)立完成。2.3

KeilμVision3集成開發(fā)環(huán)境使用之一42023/1/2MCS-51單片機原理與應用171.創(chuàng)立新源文件選擇菜單命令：“文件_新建〞,在主工作區(qū)翻開一個空源文件編輯窗。建議先保存該空白的文件,用菜單命令：“文件_另存為〞,在彈出的如圖2.10所示“另存為〞窗口中,輸入文件名oneled.asm。注意,對于匯編源程序,其擴展名asm也必須輸入；單擊“保存〞按鈕,將此文件保存在同一工程文件夾中。新文件成功創(chuàng)立。如何創(chuàng)立新源文件12023/1/2MCS-51單片機原理與應用182.將源文件添加到工程輸入完源程序后,移動鼠標到工程區(qū),單擊“Target1〞前面的“+〞號,展開后在“SourceGroup1〞上單擊鼠標右鍵,將彈出一個快捷菜單,屏幕如圖2.11所示。如何創(chuàng)立新源文件22023/1/2MCS-51單片機原理與應用19在快捷菜單中選擇并單擊“AddFiletoGroup‘SourceGroup1’〞命令,在出現(xiàn)如圖2.12所示“AddFiletoGroup‘SourceGroup1’〞窗中,選擇要參加的文件oneled.asm,單擊“Add〞按鈕,再單擊“Close〞按鈕,關閉此窗口。如何創(chuàng)立新源文件32023/1/2MCS-51單片機原理與應用20如果源文件已存在,同樣可用此法把它添加到工程中。添加源程序文件后的μVision3窗口如圖2.13所示。如何創(chuàng)立新源文件42023/1/2MCS-51單片機原理與應用21如何編譯連接工程程序代碼編寫完成后需要編譯連接生成目的代碼,然后進行模擬仿真或硬件調試。選擇菜單命令：“工程_創(chuàng)立目標〞,就會對源文件進行編譯、連接。如果有錯誤或警告產(chǎn)生,就會在輸出區(qū)顯示出錯信息提示。用戶可據(jù)此來糾錯,直至把程序調試出來,成功的標志是在輸出區(qū)顯示：“0Error(s),0Warning(s).〞,同時也會顯示系統(tǒng)資源占用情況，如圖2.14所示。2.4

KeilμVision3集成開發(fā)環(huán)境使用之二12023/1/2MCS-51單片機原理與應用222.4

KeilμVision3集成開發(fā)環(huán)境使用之二2表2.1中的最后三個按鈕都可用來編譯，須注意區(qū)別:第10號按鈕用于單個源文件編譯,沒有產(chǎn)生應用,不能進入調試模式中運行。第11號按鈕是用于編譯修改過的源文件并生成應用,如果源文件編譯后,在沒有改變的情況下再次單擊它,將不會重新執(zhí)行編譯、連接的操作,原來生成的目標文件oneled.obj將不會變化。第12號按鈕是用于重新編譯所有的文件并生成應用,不管源文件是否改動過,只要單擊它,就會重新執(zhí)行編譯、連接的操作。2023/1/2MCS-51單片機原理與應用23如何調試運行程序11.進入調試模式單擊調試模式按鈕,系統(tǒng)進入調試模式。選擇菜單命令：“外圍設備_I/O-Ports_Port1”,出現(xiàn)P1口的調試窗口如圖2.15所示。因程序尚未運行,圖2.15中顯示了上電復位后的狀態(tài),P1＝0xFF,表示P1口初始狀態(tài)輸出全1,所以P1.7～P1.0各位均是打“√”的。這里以“√”表示“1”,否則表示“0”。圖中也有Ins=xFF,其對應各位也均是打“√”的,表示P1口中還未發(fā)現(xiàn)受指令控制的引腳位,這也是因為程序尚未運行之故。2023/1/2MCS-51單片機原理與應用242.單步運行方式以單步運行的方式來調試程序,可選擇菜單命令：“調試_單步〞,或用快捷鍵F10,系統(tǒng)進入運行時,源程序調試窗口如圖2.16所示。這時出現(xiàn)一個指令指針PC,PC首先指向第一條指令LJMPSTART,每按一次F10,系統(tǒng)就會執(zhí)行一條指令，同時PC指向下一條指令。如何調試運行程序22023/1/2MCS-51單片機原理與應用25當PC指向指令CLRP1.0,且尚未按下F10時,觀察到P1口調試窗的屏幕如圖2.17〔a〕,即P1.0輸出高電平,模擬LED燈不亮。接著按下F10,P1.0清零的指令就會被執(zhí)行,觀察到P1口調試窗的屏幕變?yōu)槿鐖D2.17〔b〕,即P1.0輸出低電平,模擬LED燈亮。繼續(xù)按F10,將執(zhí)行調用延遲子程序ACALLDELAY。F10單步會穿越子程序的,這時PC指向指令SETBP1.0,當按下F10時,P1.0置1的指令就會被執(zhí)行,調試窗回到圖2.17〔a〕,模擬LED燈變暗。如何調試運行程序32023/1/2MCS-51單片機原理與應用26如何調試運行程序4當程序運行到LJMPSTART后,程序將循環(huán)重復。3.全速運行方式

選擇菜單命令：“調試_運行”,或單擊全速運行按鈕,或用快捷鍵F5。系統(tǒng)進入全速運行狀態(tài),在P1口調試窗口中可以看到如圖2.17（a）和(b)交替出現(xiàn)的屏幕。在這兩個圖中均有ins＝0xFE,即對應P1.0沒有打“√”,表示受指令控制的只有P1.0引腳。4.停止程序的運行要停止程序運行回到文件編輯狀態(tài),分如下兩種情況。（1）停止程序的單步運行再單擊調試模式按鈕,就可退出調試模式,停止單步運行?？梢?，調試模式按鈕是一個乒乓開關。2023/1/2MCS-51單片機原理與應用27如何產(chǎn)生十六進制文件1（2）停止程序的全速運行要先單擊停止按鈕,再單擊調試模式按鈕,才能退出全速運行,回到文件編輯狀態(tài)。IntelHEX文件格式是按地址排列的數(shù)據(jù)信息,數(shù)據(jù)寬度為字節(jié),所有數(shù)據(jù)均采用十六進制表示,常用來保存單片機的目的代碼。通用編程器都支持IntelHEX格式。μVision3的缺省設置將不會產(chǎn)生十六進制文件,可按以下步驟設置編譯器。（1）用菜單命令：“工程_打開工程”，選擇前面做好的工程oneled.Uv2,并打開它。（2）在工程區(qū)單擊“Target1”前面的“＋”號，展開后在“SourceGroup1”上單擊鼠標右鍵,在彈出的快捷菜2023/1/2MCS-51單片機原理與應用28單中選擇命令“OptionsforTarget‘Target1’〞,屏幕如圖2.18所示?！?〕出現(xiàn)如圖2.19所示“OptionsforTarget‘Target1’〞選項設置窗口,單擊“輸出〞標簽,按如下步驟設置:①在“創(chuàng)立HEX文件〞的復選項前打“√〞,這樣編譯后就能得到十六進制文件；②單擊“選擇目標路徑〞按鈕,選擇目標輸出的路徑在同一個工程文件夾中；如何產(chǎn)生十六進制文件22023/1/2MCS-51單片機原理與應用29③在“執(zhí)行文件名〞欄中,可以設置編譯生成的執(zhí)行文件名,這里是oneled。設置好后,單擊“確定〞按鈕。如何產(chǎn)生十六進制文件32023/1/2MCS-51單片機原理與應用30現(xiàn)在按前面介紹的方法,重新編譯源文件,完成后注意觀察輸出窗口的編譯信息,HEX文件已經(jīng)創(chuàng)立到指定的路徑中了,如圖2.20所示。翻開工程文件夾,會發(fā)現(xiàn)多了一個oneled.hex文件。將此十六進制代碼下載到通用編程器,并寫入到89C2051。再將固化好的89C2051插入用戶板的芯片座上,并給用戶板加上電源的,就可看單燈閃爍實際效果了。如何產(chǎn)生十六進制文件42023/1/2MCS-51單片機原理與應用31有時會出現(xiàn)不能進行模擬仿真的對話框,如圖2.22所示。這是因為編譯器已經(jīng)被設置在硬件仿真后引起的。用菜單命令：“工程_OptionsforTarget'Target1'〞,出現(xiàn)圖2.19編譯器設置窗口后,單擊“調試〞標簽,在出現(xiàn)的如圖2.22所示對話框中,選中“使用模擬仿真〞單項選擇框,再單擊“確定〞按鈕。這樣就可以進行模擬仿真了。如何進行模擬仿真的設置12023/1/2MCS-51單片機原理與應用322.5如何用編程器寫入芯片用煒煌WH-500APU編程器將oneled.hex的內(nèi)容寫入到89C2051中的步驟如下：（1）用USB通訊電纜將計算機與編程器連接好,接通編程器電源,指示燈閃亮。（2）雙擊桌面執(zhí)行圖標,啟動WH-500APU編程器軟件,編程器初始化成功后的界面參看圖2.23。（3）用菜單命令：“芯片選擇_手動選擇型號”,出現(xiàn)如2023/1/2MCS-51單片機原