第2章-常用软件介绍.pptx

2019/8/5,#,单片机入门篇,单片机原理及应用,2019/8/5,#,2,3,使用单片机作为开发平台，具体的开发流程如下：,（,1,）在,Keil,软件中使用汇编语言或,C,语言编写程序。,（,2,）程序编译通过后，生成目标文件（,HEX,文件）。,（,3,）使用串口线或,USB,转串口线连接单片机硬件电路和计算机，连接完成后，安装相应的驱动程序。,（,4,）使用下载软件将目标文件写入单片机中。,（,5,）运行程序。若运行结果未能达到预期目标，可以通过人工检查、仿真软件,Protues,、串口调试等方法逐一排查错误并修改程序，然后再重新编译、下载和运行。重复该过程直至单片机上的程序能够完成既定的功能。,4,2.1.1,Keil,环境简介,2.1.2,串行口的设置与驱动程序安装,2.1.3,STC,程序下载软件,5,访问,Vision4,软件（,Keil3,或,Keil5,均可）进行安装，安装后桌面出现,Keil,图标 。,6,1,启动,Keil,为了能够在创建工程时选用,STC,系列芯片，我们需要先对,STC,程序下载软件进行配置，以便将该系列芯片添加到,Keil,中。配置过程如下：在,STC,提供的下载工具 中选择“,Keil,仿真设置”选项卡，单击 按钮（见图,2-1,），打开“浏览文件夹”对话框。,图,2-1,添加,STC,仿真器驱动,图,2-2,“浏览文件夹”对话框,选择,Keil,的安装目录“,C:Keil,”，单击“确定”按钮（见图,2-2,），即可将,STC,系列芯片添加到,Keil,工程中。,7,双击桌面上的,Keil,图标，打开工作界面，如图,2-3,所示。窗口的顶部为主菜单栏。,图,2-,3,Keil,工程界面,1,启动,Keil,Keil菜单简介,File,为文件菜单,Edit,为编辑菜单,View,菜单为视图菜单，主要为状态栏，工具栏、工程窗口、存储输出窗口,Project,为工程栏，具有创建工程、打开工程等功能,Flash,栏主要包含,Flash,的下载、擦除、配置等功能,Debug,为调试栏，主要包含断点设置、单步运行、全速运行等功能,Peripherals 主要在仿真调试时使用，用于观察输出口及中断、串行口数据传输时相关寄存器的数值,Tools 为工具栏,SVCS 主要为Keil的版本信息,Window 主要为窗口栏,Help 为帮助菜单栏，提供关于Keil的用法信息,8,1,启动,Keil,单击,“ProjectNew Project”选项，在弹出的对话框中选择工程保持路径及工程名，如图2,-,4,所,示,。,图,2-4,创建一个 Keil 工程,图 2,-5,选择单片机型号为 STC MCU,9,2,创建,Keil,工程,然后单击“保存”按钮后出现如图2-,5,所示对话框，单击其中的下拉菜单按钮，选择“STC MCU Database”选项。,打开“,Select Device for Target Target1,”对话框，在对话框左侧的列表中选择,STC89C52RC,芯片，单击“,OK,”按钮，如图,2-6,所示。,10,图 2,-,6,芯片选择窗口,图 2,-,7,是否拷贝启动代码到工程选择窗口,打开“,Vision,”对话框，该对话框用于选择是否将启动代码拷贝到工程中。一般情况下，采用汇编语言编程时选择“否”，采用,C,语言编程时选择“是”。此处单击“否（,N,）”按钮，完成,Keil,工程的创建，如图,2-7,所示。,2,创建,Keil,工程,图 2,-,8,文件保存窗口,选择“,File,”“New,”菜单，创建文件，然后单击工具栏中的“保存”按钮打开“,Save As,”对话框，在“文件名”编辑框中输入“第一个单片机例子,.asm,”，单击“保存”按钮，如图,2-8,所示。,11,3,创建文件,此过程是为了将空白文件保存为指定的汇编格式文件，以便将其添加到工程中。,右击“,Project,”工程栏中的“,Source Group,”文件夹，在弹出的快捷菜单中选择“,Add Files to Group Source Group 1,”选项（见图,2-9,），打开“,Add Files to Group Source Group1,”对话框，在“文件类型”下拉列表中选择“,Asm Source file,（,*.s*;*.src;*.a*,）”选项，在“名称”列表中选择“第一个单片机例子,.asm,”文件，单击“,Add,”按钮，即可将汇编文件添加至工程中，如图,2-10,所示。,12,图 2,-,9,添加文件到工程栏窗口,图 2,-,10,选择添加的文件,3,创建文件,双击工程下的“第一个单片机例子,.asm,”文件，打开程序编辑界面（见图,2-11,），在代码编辑区输入程序代码。,图 2-,1,1,输入程序代码,13,4,设置工程,代码编辑区,程序编辑完成后，先保存文件，然后右击“,Project,”工程导航栏中的“,Target1,”文件夹图标，在弹出的快捷菜单中选择“,Option for Target Target1.,”选项（见图,2-12,）。,图 2-,1,2,工程设置菜单,14,4,设置工程,图 2-,1,3,Target,选项卡,此时打开“,Option for TargetTarget1,”对话框，选择“,Target,”选项卡，在“,Xtal,”编辑框内输入开发板的晶振频率,12.0,（此处假定使用的单片机开发板晶振频率为,12MHz,），如图,2-13,所示。,切换到“,Output,”选项卡，选中“,Creat HEX File,”复选框，单击“,OK,”按钮（见图,2-14,）返回,Keil,工程界面。,图 2-,1,4,Output,选项卡,15,4,设置工程,图 2-,1,5,编译信息输出窗口,单击,Keil,快捷工具栏,中的第,3,个按钮，即,Rebuild,按钮（或选择“,Project,”“,Rebuild all target files,”菜单）编译程序，编译通过后的输出信息如图,2-15,所示。此时已经创建了一个名为“第一个单片机例子,.hex,”的,HEX,文件。,选择“,Debug,”“,Start/Stop Debug Session,”菜单（见图,2-16,）进入调试模式，如图,2-17,所示。,16,5,调试运行,图,2-16,调试命令菜单,图,2-17,如下页所示。,界面上方左侧的调试工具栏 图标（这些调试命令在,Debug,菜单中）是程序调试时非常有用的工具，具体见下页图。,调试工具栏 中的图标依次表示设置断点、使断点生效或失效、关闭所有断点及清除所有断点。,界面左侧的树状列表显示了若干寄存器及其状态值，例如，寄存器,r0,r7,，,a,，,b,，,sp,，,pc,，,auxr,，,dptr,，以及,psw,等。此外，还可以通过此处的,sec,寄存器观察到运行时间（单位为秒）。,复位,全速运行,停止,单步运行,不进入函数内部运行,从函数内部跳出,运行到,17,5,调试运行,图,2-17,调试界面,若想观察程序运行过程中存储单元的数据情况，可以选择“,View,”“,Memory Window,”“,Memory1,”菜单，此时在工作界面下方会显示出程序存储器观察窗口，如图,2-18,所示。,图 2-,1,8,程序存储器观察窗口,图 2-,1,9,观察内部数据存储器中内容,图 2,-,20,观察外部数据存储器中内容,18,6,存储器观察,不同类型的存储器单元需要使用不同的大写字母加以区分。,观察程序存储器内容，可以在,Address,后的编辑框中输入“,C:,”，冒号后紧跟地址单元。例如，输入“,C:0000H,”，如图,2-18,所示。,观察内部数据存储器内容，可以在,Address,后的编辑框中输入“,D:,”，冒号后紧跟地址单元。例如，输入“,D:90H,”如图,2-19,所示。,观察外部数据存储器内容，可以在,Address,后的编辑框中输入“,X:,”，冒号后紧跟地址单元。例如，输入“,X:0 x1fff,”，如图,2-20,所示。,程序运行期间，通过选择,Peripherals,菜单中的相关菜单项（见图,2-21,），可以实时查看,I/O,口、串口、中断和定时器等信息。,例如，要观察,P1,口的状态，可以选择“,Peripherals,”“,I/O-Ports,”“,Port 1,”菜单，此时系统将打开“,Parallel Port 1,”对话框，其中显示了,P1,口各个引脚的值，如图,2-22,所示。,图 2,-,21,Peripherals,菜单,19,7,输入输出窗口观察,图,2-22,显示,P1,口数值情况,如要将程序下载到单片机中，通常采用串行口，在早期的电脑主板上有串行口，可以直接与开发板相连进行下载，但是现在大部分编程人员采用的笔记本电脑都没有串行口，,要解决用串口下载程序到单片机的问题，通常可以选择USB转串行口线，该下载线内部集成了USB与串行口数据转换芯片,，如图2-,2,3,所,示。,USB转串口线属于一种硬件设备，需要安装好驱动程序才能正常工作，目前这类设备的商家大多会在线发送驱动文件给用户，用户可以直接点击“下一步”即可完成安装，用户也可以通过“鲁大师”或“驱动精灵”检测硬件更新情况，然后选择列表中对应的驱动，一般该类设备的驱动会出现“Usb-Serial”字样，直接选择“安装”即可。,图 2-,2,3,USB转串口线,20,在进行单片机程序下载过程中，经常会出现下载软件的串口与电脑设备管理器中的串口不一致的情况，从而导致程序无法下载进去，此时，用户可以通过以下步骤进行设置（以电脑操作系统是Win7旗舰版为例）：,右击桌面上“我的电脑”图标，在弹出的快捷菜单中选择“属性”选项，进入控制面板主页界面，如图,2-24,所示（下图）。,执行“设备管理器”命令，进入设备管理器界面。单击界面中“端口”左侧的三角形，展开端口列表，如图,2-25,所示（下图）。,查看含有“,USB-SERIAL,（,COM,）”字样的端口，确定电脑当前所使用的串口号。例如，图,2-25,中显示当前串口是,COM4,。,查看（,3,）中的串口号与,STC,下载软件中的串口号（见图,2-26,）是否一致。如果二者一致，即可正确下载程序到单片机上；如不一致则返回（,3,），并完成电脑串口的更改。,操作如下：将鼠标放置在当前“,USB-SERIAL,（,COM,）”上，右击打开“属性”对话框，单击“端口设置”页中的“高级”按钮，在“,COM,端口号”下拉列表中选择合适的端口，使其与,STC,下载软件中的串口号保持一致。,21,生成,HEX,文件并设置好串口之后，就可以将程序下载到,STC,单片机中了。,访问,2-,2,6,STC,程序下载软件界面,22,该软件的操作步骤如下：,选择单片机型号,。,在“单片机型号”的下拉列表中选择,STC89C52RC/LE52RC,芯片。,选择,串口。,若已经连接好,USB,转串口线，单击“扫描”按钮会自动出现已连接的串口。如未出现，则需要更改串口号（更改方法见,2.1.2,节），再重新扫描即可。,单击“打开程序文件”按钮，选择要加载的,HEX,文件。,单击左下方的“下载,/,编程”按钮（在单击该按钮之前确保单片机未上电，因为该启动方式属于冷启动），等待一段时间。,给单片机上电，此时，在窗口的右下方出现下载进度条，下载完成后，即可在单片机上运行程序了。,23,24,2.2.1,Protues,电路仿真软件简介,2.2.2,Protues,创建,实例,25,Proteus,软件是英国,Lab Center Electronics,公司出版的,EDA,工具软件,。,Proteus,是将电路仿真软件、,PCB,设计软件和虚拟模型仿真软件三合一的设计平台。,它可以,完成原理图布图,、,代码调试,及,单片机与外围电路的协同仿真,，还可以,一键切换到,PCB,设计,，真正实现从概念到产品的完整设计。,26,该软件的处理器模型支持,8051,，,HC11,，,PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33,，,AVR,，,ARM,，,8086,和,MSP430,等处理器，,2010,年又增加了,Cortex,和,DSP,系列处理器。随着芯片的不断发展，它也在不断增加其他系列的处理器模型。在编译方面，它支持,IAR,、,Keil,和,MPLAB,等多种编译器。,Protues,软件的最新版本可以从,8,的使用方法。,27,安装,Protues 8,软件后，双击图标 打开软件，初始界面如图,2-27,所示。,图2,-,27,Protues,8 启动界面,File 为该软件的相应操作栏，与大多数软件功能类似,System 为该软件的相应设置,Help 为该软件相应的帮助栏,28,第一步,：选择“,File,”“,New Project,”菜单，打开“,New Project Wizards:Start,”对话框，在“,Name,”编辑框输入工程名“单片机流水灯仿真实例,.pdsprj,”；在“,Path,”编辑框输入工程的保存路径（也可以通过“,Browse,”按钮选择保存路径），这里路径设定为桌面上名为“,Protues,单片机流水灯仿真实例”的空文件夹；工程类型设置区选择“,New Project,”单选钮，单击“,Next,”按钮，如图,2-28,所示。,图,2-28,创建工程窗口,工程命名与路径保存,29,第二步,：打开“,New Project Wizards:Schematic Design,”对话框，选择“,Create a schematic from the selected template,”单选钮，在“,Design Template,”列表中选择“,DEFAULT,”选项，它表示创建一个默认的原理图模板，然后单击“,Next,”按钮，如图,2-29,所示。,图,2-29,原理图模板选择窗口,30,第三步,：打开“,New Project Wizards:PCB Layout,”对话框，选择是否创建一个,PCB,设计图。本例只需创建一个单片机的仿真原理图，不需要创建,PCB,，故选择“,Do not create a PCB layout,”单选钮。单击“,Next,”按钮，如图,2-30,所示。,图,2-,30 PCB,模板选择窗口,31,第四步,：打开“,New Project Wizards:Firmware,”对话框，选择“,Create Firmware Project,”,单选钮，表示创建一个单片机工程。在“,Family,”下拉列表中选择单片机类型为“,8051,”；在“,Contoller,”下拉列表中选择单片机子类为“,80C51,”；在“,Compiler,”下拉列表中选择编译软件为“,Keil for 8051(not configured),”，单击“,Next,”按钮，如图,2-31,所示。,图,2-,31,选择是否创建一个单片机工程,32,第五步,：打开下一个对话框后，单击“,Finish,”按钮进入原理图绘制界面，单击左侧导航栏中的“,P,”按钮，如图,2-32,所示。,图 2-,3,2,Protues,单片机原理图绘制界面,33,仿真运行按钮,第六步,：打开“,Pick Devices,”对话框，在“,Keywords,”编辑框中输入关键词“,LED,”，对话框中部将出现关于,LED,的搜索结果，选择“,LED-RED,”选项，右侧上方即可出现该器件的预览图，单击“,OK,”按钮，如图,2-33,所示。,图 2-,3,3,选择元器件对话框,34,第七步,：使用步骤,6,中同样的方法在,Keywords,编辑框中分别输入关键词“,CRYSTAL,”“,CAP,”“,RES,”，选择相应的晶振、电容和电阻。添加完元器件后，修改各元器件参数，并按图连接各元器件，如图,2-34,所示。,图 2-,3,4,基于单片机的,LED,流水灯原理图,35,第八步,：双击原理图中的,80C51,芯片，打开“,Edit Component,”对话框。单击“,Program File,”右侧的文件夹按钮，选择需要导入的,HEX,文件（此处借助本章,2.1.1,节生成的,HEX,文件进行导入），单击“,OK,”按钮，如图,2-35,所示。,图 2-,3,5,导入,HEX,文件,36,第九步,：返回原理图界面，单击仿真运行按钮（见图,2-32,），即可进行单片机控制流水灯的仿真，仿真效果如图,2-36,所示。,图 2-,3,6,流水灯从上到下依次点亮的仿真界面,37,进入仿真状态后，我们可以看到，,D1,D8,流水灯元器件中会交替出现亮、灭两种显示效果。,38,2.3.1,串口调试助手,2.3.2,单片机编程小精灵,2.3.3,数码管代码生成工具,2.3.4,点阵数据生成工具,2.3.5,液晶汉字模提取软件,LcmLimo,2.3.6,简谱谱写工具,Music Encode,39,在单片机的编程和调试过程中，串口的使用比较频繁。读者可以使用,STC,下载软件自带的调试功能查看串口数据，也可以使用串口调试助手进行查看，如图,2-37,所示。,该软件可设置串口、比特率、校验位、数据位及停止位，同时具有自动发送和十六进制发送功能。单击“保存显示数据”按钮还可以保存串口接收到的数据。它是通信测试中的有力工具。,图 2,-,37,串口调试助手,40,单片机技术已经比较成熟，某些简单功能的编写可以使用现成的代码，如延时函数的编写、定时器,/,计数器的设定、串口比特率和中断,/,控制字的设置等。有不少单片机编程工具已经集成了上述功能，只要填上对应的参数就可以自动生成相应的程序。这里介绍一款可以实现此功能的软件,单片机编程小精灵，其界面如图,2-38,所示。,以生成延时子函数为例，在软件中填写单片机的晶振和延时时间，选择需要生成的代码类型，单击“计算”按钮即可生成延时子函数代码。,图 2,-,38,单片机编程小,精灵界面,41,单片机的显示器件中，数码管的使用也是十分常见的。目前，已经有不少自动生成数码管启动代码的工具，,LED,段码数据生成软件就是其中的一款，其界面如图,2-39,所示。,在这类软件中，可以选择数码管的类型（共阴极或者共阳极）和生成的代码类型，单击“自动”按钮即可生成相应的启动代码，复制到程序中就可以直接使用，非常方便。,图 2,-,39,LED,段码数据生成软件界面,42,点阵也是常用的屏幕显示工具。字模提取软件可以按照“文字输入区”中输入的汉字和字符生成图像及点阵代码，还可以模拟动画等，其界面如图,2-40,所示。,图 2,-,40,点阵代码生成,工具界面,43,液晶字模提取软件能够将输入的汉字或字符（见图,2-41,）生成相应的代码（见图,2-42,），使用,LCD1602,或,LCD12864,液晶屏幕可以将这些代码再转换成汉字显示出来。,图 2,-,41,液晶汉字模提取软件,LcmZimo,参数设置与数据输入界面,图 2,-,42,液晶汉字模提取软件 LcmZimo,代码生成界面,44,利用单片机可以制作电子音乐播放器，选择一款比较好的谱曲工具关系到编程的效率。,Music Encode,工具在谱曲转换方面有独到之处。例如，将乐曲“小苹果”的开头曲 谱写成,C,语言代码（见图,2-43,），对照乐谱，从右侧选择相应的音符，左上方就会出现对应的乐谱符号，单击“开始转换”按钮，即可将音符转换成,C,语言数组。,图 2,-,43,Music Encode 谱曲工具,45,