的用户是按码元畸变10-20%的范围工作的,所以实际使用中最大距离会远超过50英尺。电路原理如图11所示,使用RS-232C的4、6和1、7、8分别进行短接,将2、3脚引出通过MAX232电平转换后连接到单片机的串口,在通信的时候,尽量要选用低的波特率,这样不容易出现错误,单片机的晶振频率最好选用11.0592MHZ,有利于正确传输数据。
4 单片机的编程软件及仿真软件介绍
4.1.1 Proteus的简介
Proteus ISIS是英国Labcenter公司开发的电路分析与实物仿真软件。它运行于Windows操作系统上,可以仿真、分析(SPICE)各种模拟器件和集成电路,该软件的特点是:①实现了单片机仿真和SPICE电路仿真相结合。具有模拟电路仿真、数字电路仿真、单片机及其外围电路组成的系统的仿真、RS232动态仿真、I2C调试器、SPI调试器、键盘和LCD系统仿真的功能;有各种虚拟仪器,如示波器、逻辑分析仪、信号发生器等。②支持主流单片机系统的仿真。目前支持的单片机类型有:68000系列、8051系列、AVR系列、PIC12系列、PIC16系列、PIC18系列、Z80系列、HC11系列以及各种外围芯片。③提供软件调试功能。在硬件仿真系统中具有全速、单步、设置断点等调试功能,同时可以观察各个变量、寄存器等的当前状态,因此在该软件仿真系统中,也必须具有这些功能;同时支
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持第三方的软件编译和调试环境,如Keil C51 uVision2等软件。④具有强大的原理图绘制功能。总之,该软件是一款集单片机和SPICE分析于一身的仿真软件,功能极其强大。
Proteus主要用于绘制原理图并可进行电路仿真,Proteus ARES 主要用于PCB 设计。ISIS 的主界面主要包括:1 是电路图概览区、2 是元器件列表区、3 是绘图区。绘制电路图的过程如下:
单击2 区的P 命令即弹出元器件选择(Pick Devices)对话框,Proteus 提供了丰富的元器件资源,包括30 余种元器件库,有些元器件库还具有子库。利用该对话框提供的关键词(Keywords)搜索功能,输入所要添加的元器件名称,即可在结果(Results)中查找,找到后双击鼠标左键即可将该元器件添到2 区,待所有需要的元器件添加完成后点击对话框右下角的OK 按钮,返回主界面。接着在2 区中选中某一个元器件名称,直接在3 区中单击鼠标左键即可将该元器件添加到3 区。
由于是英国的软件,特别要注意的是绘图区中鼠标的操作和一般软件的操作习惯不同,这正像是司机座位和人行道走向和国内不同一样。单击左键是完成在2 区中被选中的元器件的粘贴功能;将鼠标置于某元器件上并单击右键则是选中该元器件(呈现红色),若再次单击右键的话则删除该元器件,而单击左键的话则会弹出该元器件的编辑对话框(Edit Component);若不需再选中任何元器件,则将鼠标置于3 区的空白处单击右键即可;另外如果想移动某元器件,则选中该元器件后再按住鼠标左键即可将之移动。
元器件之间的连线方法为:将鼠标移至元器件的某引脚,即会出现一个“×”符号,按住鼠标左键后移动鼠标,将线引至另一引脚处将再次出现符号“×”,此时单击鼠标左键便可完成连线。连线时在需拐弯的地方单击鼠标左键即可实现方向的改变。绘制好电路后,可利用1 区的绿色边框对3 区的电路进行定位。
4.1.2 Keil软件及其调试功能简介
目前流行的51系列单片机开发软件是德国Keil公司推出的Keil C51软件,
它是一个基于32位Windows环境的应用程序,支持C语言和汇编语言编程,其6.0以上的版本将编译和仿真软件统一为μVision(通常称为μV2)。Keil提供包括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,由以下几部分组成:μVision IDE集成开发环境(包括工程管理器、源程序编辑器、程序调试器)、C51编译器、A51汇编器、LIB51库管理器、BL51连接/定位器、OH51目标文件生成器以及Monitor-51、RTX51实时操作系统。
应用Keil进行软件仿真开发的主要步骤为:编写源程序并保存——建立工程并添加源文件——设置工程——编译/汇编、连接,产生目标文件——程序调试。Keil使用“工程”(Project)的概念,对工程(而不能对单一的源程序)进行编译/汇编、连接等操作。工程的建立、设置、编译/汇编及连接产生目标文件的方法非常易于掌握。首先选择菜单File—New…,在源程序编辑器中输入汇编语言或C语言源程序(或选择File—Open…,直接打开已用其他编辑器编辑好的源程序文档)并保存,注意保存时必须在文件名后加上扩展名.asm(.a51)或.c;然后选择菜单Project—New Project…,建立新工程并保存(保存时无需加扩展名,也可加上扩展名.uv2);工程保存后会立即弹出一个设备选择对话框,选择CPU后点确定返回主界面。这时工程管理窗口的文件页(Files)会出现“Target1”,将其前面+号展开,接着选择Source Group1,右击鼠标弹出快捷菜单,选择“Add File to Group ?Source Group1?”,出现一个对话框,要求寻找并加入源文件(在加入一个源文件后,该对话框不会消失,而是等待继续加入其他文件)。加入文件后点close返回主界面,展开“Source Group1”前面+号,就会看到所加入的文件,双击文件名,即可打开该源程序文件。紧接着对工程进行设置,选择工程管理窗口的Target1,再选择Project—Option for Target ?Target1?(或点右键弹出快捷菜单再选择该选项),打开工程属性设置对话框,共有8个选项卡,主要设置工作包括在Target选项卡中设置晶振频率、在Debug选项卡中设置实验仿真板等,如要写片,还必须在Output选项卡中选中“Creat Hex Fi”;其他选项卡内容一般可取默认值。工程设置后按F7键(或点击编译工具栏上相应图标)进行编译/汇编、连接以及产生目标文件。
成功编译/汇编、连接后,选择菜单Debug—Start/Stop Debug Session(或按Ctrl+F5键)进入程序调试状态,Keil提供对程序的模拟调试功能,内建一个功
能强大的仿真CPU以模拟执行程序。Keil能以单步执行(按F11或选择Debug—Step)、过程单步执行(按F10或选择Debug—Step Over)、全速执行等多种运行方式进行程序调试。如果发现程序有错,可采用在线汇编功能对程序进行在线修改(Debug—Inline Assambly…),不必执行先退出调试环境、修改源程序、对工程重新进行编译/汇编和连接、然后再次进入调试状态的步骤。对于一些必须满足一定条件(如按键被按下等)才能被执行的、难以用单步执行方式进行调试的程序行,可采用断点设置的方法处理(Debug—Insert/Remove Breakpoint或Debug—Breakpoints…等)。在模拟调试程序后,还须通过编程器将.hex目标文件烧写入单片机中才能观察目标样机真实的运行状况。
Keil软件Eval版(免费产品)的功能与商业版相同,只是程序的最大代码量不得超过2kB,但对初学者而言已是足够。Keil软件由于其强大的软件仿真功能,友好的用户界面以及易于掌握的特点而受到工程技术人员的欢迎,有人甚至认为Keil是目前最好的51单片机开发应用软件。
4.1.3 软件连接使用
a、假若KeilC与Proteus均已正确安装在C:\\Program Files的目录里,把C:\\ProgrameFile\\LabcenteElectronics\\Proteus6Professional\\MODELS\\VDM51.dl 复制到C:\\Program File\\KeilC\\C51\\BIN目录里。
b、用记事本打开C:\\Program Files\\keilC\\C51\\TOOLS.INI文件,在[C51]栏目下加入:
TDRV5=BIN\\VDM51.DLL (\其中“TDRV5”中的“5”要根据实际情况写,不要和原来的重复。 (步骤1和2只需在初次使用设置。)
c、进入KeilC μVision2开发集成环境,创建一个新项目(Project),并为该项目选定合适的单片机CPU器件(如:Atmel公司的AT89C51)。并为该项目加入KeilC源程序。
d、单击“Project菜单/Options for Target”选项或者点击工具栏的“option for ta rget”按钮
,弹出窗口,点击“Debug”按钮,出现如图所示页面。
在出现的对话框里在右栏上部的下拉菜单里选中“Proteus VSM Monitor一51 Driver”。并且还要点击一下“Use”前面表明选中的小圆点。
再点击“Setting”按钮,设置通信接口,在“Host”后面添上“127.0.0.1”,如果使用的不是同一台电脑,则需要在这里添上另一台电脑的IP地址(另一台电脑也应安装Proteus)。在“Port”后面添加“8000”。设置好的情形如图所示,点击“OK”按钮即可。最后将工程编译,进入调试状态,并运行。
e、Proteus的设置