第5章 软件调试 第5章 软件调试
5.1 程序的检测与调试
5.1.1 Keil软件简介
Keil C51是美国Keil Software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。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。
Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。
单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种Keil软件图标是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51单片机的汇编软件有早期的A51，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）将这些部份组合在一起。运行Keil软件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系统。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，如果你使用C语言编程，那么Keil几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件），即使不使用C语言而仅用汇编语言编程，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。
5.1.2 编制单片机应用程序的步骤和难点
如何编写单片机应用程序，这是一个实践性很强的题目，也是一项艰苦而细致的工作。如果按照一定的步骤并且找出难点，事先对这些难点加以处
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编制步骤：
1．搞清功能和编写方案
接到一个单片机项目设计之后，并不是马上动手编写程序，而是仔细研究技术要求或者技术说明，根据这些技术要求和技术说明，把程序应该具备的主要功能写清楚，写仔细，这是最关键的工作，否则在设计完成以后会发现有些功能由于事先没有考虑清楚再重新设计将会很麻烦，可能有些需要重新增加的功能很容易补充，而有些可能由于没有事先考虑周全而无法实现。
2．编写总流程图和各功能模块流程图
根据要完成的程序功能写出总流程图，根据总流程图把整个程序划分成几个
主要的功能模块，每个功能模块都要写出基本流程图，这主要是为以后的程序编写起到一个指导作用。当然，在实际的程序编写过程中肯定会有一些改动，一个基本的流程会指导写程序的过程中不会出现太大的偏差。 3．准备编程所需的资料
这些资料主要是编程语言方面的书籍、杂志等。因为程序语言的有些资料不可能记得太清楚，如每条指令的含义，具体操作每条指令所牵涉的硬件电路等。如果资料准备得比较充分，可以放在案边，若有需要，顺手查阅。
4．分析编程的难点和技术解决方案
为了能比较顺利地完成程序设计，应根据程序所完成的功能和程序流程对整个程序的框架分析一下，并根据自己掌握的技能定位整个程序的难点，然后找到最佳的算法。 5．写程序
在上面的准备工作完成后，就可以着手编写程序。因为有了明确的程序流程，有了充足的资料，可能遇到的难点基本上找到了解决方法。这样，事先准备得比较充分，即使在以后的程序编写过程中遇到困难，也较易解决。这样就可以节省很多时间，以便静下心来认真按照方案和流程编写程序。另外，一般写完一个功能程序就进行调试，通过后再编写另外一个功
第5章 软件调试 能代码，这样可以防止全部代码编写完毕后再调试可能带来的相互影响，从而可以搞清楚到底是哪部分程序有问题。 7．程序调试
单击Project菜单项，选择New Project项；此时弹出Create New Project对话框，选择合适的路径口，在文件名一栏中填入新工程的名字。单击保存；根据所用的器件，选择CPU的型号，单击确定；Keil51询问是否生成默认的配置文件，这个可选可不选，这里选定。单击Yes，观察项目文件管理窗口的变化；在File菜单下单击New选项，新建文件。此时在代码窗口出现一“Text1”空白文档；在“Text1”中编辑完代码后，单击File菜单中的保存项，弹出保存对话框。保存名写为text.c。单击保存。注意在对文件命名时必须加扩展名； 在项目导航栏中Source Group 上单击右键，选Add File to Group ‘Source Group 1’；此时弹出Add File 对话框。选中刚才保存的text.c文件。单击Add。 此时在项目文件管理窗口中就会出现刚才所添加的文件text.c；单击快捷菜单栏中的编译按钮 ，可以编译程序；单击Project菜单项，选择Option for Target ‘Target 1’选项。 在弹出的对话框中可以对Project进行总体配置；选择Output 选项卡，单击Create HEX File ,代码输出格式应为HEX-80 ； 单击确定后，并重新编译。可以看到编译成功之后，Build 选项卡里又多了一项。这是生成的HEX 文件；单击Debug 菜单项中的Start/Stop Debug Session 命令或工具栏中的进入调试界面；单击调试界面Debug 菜单项中的Go命令或工具栏中的运行 程序，单击Stop Running 命令或结束程序。观察运行结果。
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图5-1 程序运行调试图
5.2 系统仿真调试
PROTEUS系统仿真平台与开发平台是由英国Labcenter公司开发的，是目前世界上最完整的系统设计与仿真平台之一。PROTEUS可以实现数字电路、模拟电路及微控制系统与外设的混合电路系统的电路仿真、系统协同仿真和PCB设计等全部功能。PROTEUS软件能够对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具，真正实现了在没有目标原形时就可以对系统进行调试与验证。
在构思好电路原理图和编好程序之后就要对其进行系统仿真，原理图的具体设计流程如图5-2所示。
当完成原理图布线后，利用PROTEUS ISIS编辑环境所提供的电器规则检查命令对设计进行检查，并根据系统提供的错误检查报告修改原理图。直到通过电器规则检查为止。
第5章 软件调试 单片机系统的仿真是PROTEUS VSM的一大特色，同时，本仿真系统将源代码的编辑和编译整合到同一设计环境中，这样使得用户可以在设计中直接编辑代码，并且很容易地查看到用户对源程序修改后对仿真结果的影响。
源代码通过编译无误后，就可以进行仿真，在仿真过程中不断完善电路和程序的功能最后达到本次设计的目的。
开始 新建设计文档 设置编辑环境 放置元器件 调整 原理图布线 建立网络表 电器检查 N 是否合格？ Y 存盘、报表输出 结束
图5-2 原理图设计流程图
5.2.1 程序的查错手段
单片机的应用系统均需借助对应的开发系统（或装置）进行在线仿真，对
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