单片机实验讲义
第一章：集成开发环境的使用
1．1软件仿真
这是一种完全的依靠软件手段进行开发的系统，该系统由计算机加模拟开发软件构成。模拟开发系统的工作原理就是利用模拟开发软件在计算机上实现对单片机的硬件模拟、指令模拟、运行状态模拟，从而完成应用软件开发全过程，其间不需要任何在线的仿真器和用户机。软件的模拟调试功能很强，基本上包括了在线仿真器的单步、跟踪、检查和修改功能，并且还能模拟产生各种中断和I/O应答过程。因此，用户只需要配备模拟/调试软件，就可以使IBM-PC微机成为一台通用的模拟开发系统。
学习者和开发者可脱离硬件进行全软件仿真，一切调试好后将程序烧入（固化）芯片，再将芯片插入硬件系统，就可使用。随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil 软件是目前最流行开发MCS-51 系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil 即可看出。Keil 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（uVision）将这些部分组合在一起。掌握这一软件的使用对于使用51 系列单片机的爱好者来说是十分必要的，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。
1．1．1 Keil 开发软件的介绍
Keil IDE μVision2 集成开发环境是Keil Software Inc/Keil Elektronik GmbH 开发的基于80C51 内核的微处理器软件开发平台，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和管理、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。尤其C 编译工具在产生代码的准确性和效率方面达到了较高的水平，而且可以附加灵活的控制选项，在开发大型项目时非常理想。 μVision2 IDE
μVision2 IDE 包括一个工程管理器、一个功能丰富并有交互式错误提示的编辑器、选项设置生成工具、以及在线帮助。您可以使用μVision2 创建源文件，并组成应用工程加以管理。μVision2 可以自动完成编译、汇编、链接程序的操作，使您可以只专注开发工作的效果。
C51 编译器和A51 汇编器
由μVision2 IDE 创建的源文件可以被 C51 编译器或A51 汇编器处理，生成可重定位的object 文件。Keil C51 编译器遵照ANSI C 语言标准支持C 语言的所有标准特性，另外还增加了几个可以直接支持80C51 结构的特性Keil A51 宏汇编器、支持80C51 及其派生系列的所有指令集。 LIB51 库管理器
LIB51 库管理器可以从由汇编器和编译器创建的目标文件建立目标库，这些库是按规定格式排列的目标模块，可在以后被链接器所使用。当链接器处理一个库时，仅仅使用了库中程序使用了的目标模块，而不是全部加以引用。 BL51 链接器定位器
BL51 链接器使用从库中提取出来的目标模块和由编译器汇编器生成的目标模块，创建
一个绝对地址目标模块，绝对地址目标文件或模块包括不可重定位的代码和数据,所有的代码和数据都被固定在具体的存储器单元中。绝对地址目标文件可以用于：
◆编程EPROM 或其它存储器设备
◆由μVision2 调试器对目标进行调试和模拟 ◆使用在线仿真器进行程序测试 μVision2 软件调试器
μVision2 软件调试器能十分理想地进行快速可靠的程序调试。调试器包括一个高速模拟器，您可以使用它模拟整个80C51系统包括片上外围器件和外部硬件。当您从器件数据库选择器件时，这个器件的属性会被自动配置。 μVision2 硬件调试器
μVision2 调试器向您提供了几种在实际目标硬件上测试程序的方法
◆安装MON51，目标监控器到您的目标系统并通过Monitor-51 接口下载您的程序。 ◆使用高级GDI，接口将μVision2 调试器同仿真器的硬件系统相连接，通过μVision2 的人机交互环境指挥连接的硬件完成仿真操作。 RTX51 实时操作系统
RTX51 实时操作系统是针对80C51 微控制器系列的一个多任务内核。RTX51 实时内核简化了需要对实时事件进行反应的复杂应用的系统设计编程和调试，这个内核完全集成在C51 编译器中，使用非常简单。
1．1．2软件开发的流程
对于刚刚使用Keil 的用户来讲一般是按照下面的流程来完成开发任务的
◆建立工程
◆为工程选择目标器件，例如选择PHILIPS 的P89C58 ◆设置工程的配置参数 ◆打开/建立程序文件 ◆编译和连接工程
◆纠正程序中的书写和语法错误，并重新编译连接 ◆对程序中某些纯软件的部分使用软件仿真验证 ◆使用硬件仿真器对应用程序进行硬件仿真 ◆将生成的Hex 文件烧写到ROM 中运行测试
上面的流程只是一个标准的开发流程实际中用户可能反复重复一个或几个步骤
1．1．3 Keil 软件的安装
系统要求：
必须满足最小的硬件和软件要求才能确保编译器以及其它程序功能正常您必须具有 ◆Pentium Pentium-II 或兼容处理器的PC
◆Windows95，Windows98，Windows NT4.0，Windows2000，Windowsxp ◆至少16MB RAM
◆至少20MB 硬盘空间 安装详细说明
所有的Keil 产品都自带一个安装程序和安装说明，非常易于安装。根据您得到的软件
途径不同，软件的存放格式可能不同。
1．1．4 Keil 软件的工作环境
安装完成后，用户可以点击运行图标进入IDE 环境。μVision2 软件有菜单栏可以快速选择命令，按钮的工具栏一些源代码文件窗口、对话框窗口、信息显示窗口。μVision2 允许同时打开几个源程序文件。
菜单栏为您提供了各种操作菜单，比如编辑器操作、工程维护、开发工具选项设置、程序调试窗体选择和操作在线帮助。工具栏按钮可以快速执行μVision2 命令快捷键，您可以自己配置也可以执行μVision2 命令。
图3-1 Keil集成开发环境
1．2 在Keil 环境下仿真的详细范例
在项目开发中，并不是仅有一个源程序就行了，还要为这个项目选择CPU（Keil 支持数百种CPU，而这些CPU 的特性并不完全相同），确定编译、汇编、连接的参数，指定调试 的方式，有一些项目还会有多个文件组成等。
在Keil 中文件的管理使用的工程的方法，而不是单一文件的模式。您的所有的文件包括源程序，包括C 程序汇编程序头文件，甚至说明性的技术文档都可以放在工程里统一管理。
1．2．1 Keil 工程的建立
工程建立步骤：
1．首先启动Keil 软件的集成开发环境，这里假设读者已正确安装了该软件，可以从桌面上直接双击uVision 的图标以启动该软件。
UVision启动后，程序窗口的左边有一个工程管理窗口，该窗口有3 个标签，分别是Files、Regs、和Books，这三个标签页分别显示当前项目的文件结构、CPU 的寄存器及部份特殊功能寄存器的值（调试时才出现）和所选CPU 的附加说明文件，如果是第一次启动Keil，那么这三个标签页全是空的。
图3-2 进入keil IDE时主界面
2．点击“Project->New Project? ”菜单，出现一个对话框，在这里您要做的事情是： ??◆为您的工程选一个名称 ??◆选择工程存放的路径，建议为每个工程单独建立一个目录，并且工程中需要的所有文件都放在这个目录下。
??◆在选择了工程目录和名称后点击保存，返回。
我们给将要建立的工程起一个名字，在编缉框中输入一个名字（test1），不需要扩展名。