第4_1章 Keil C51介紹課件

1、第4章 開發(fā)與仿真工具1內(nèi)容概要內(nèi)容概要本章主要對本章主要對C51C51集成開發(fā)環(huán)境集成開發(fā)環(huán)境Keil Keil Vision3Vision3以及單片以及單片機虛擬仿真平臺機虛擬仿真平臺ProteusProteus作介紹。作介紹。 23.1 Keil C513.1 Keil C51的開發(fā)工具的開發(fā)工具Keil C51Keil C51是德國是德國Keil softwareKeil software公司（已被公司（已被ARMARM公司收購）開發(fā)公司收購）開發(fā)的用于的用于5151單片機的單片機的C51C51語言開發(fā)軟件，在兼容標準語言開發(fā)軟件，在兼容標準C C的基礎上的基礎上，又增加了很多與，又增

2、加了很多與5151單片機硬件相關的編譯特性，使得在單片機硬件相關的編譯特性，使得在5151系列單片機上開發(fā)應用程序更為方便和快捷，生成的程序代系列單片機上開發(fā)應用程序更為方便和快捷，生成的程序代碼運行速度快，所需的存儲器空間小，完全可以和匯編語言碼運行速度快，所需的存儲器空間小，完全可以和匯編語言相媲美。相媲美。33.1.1 3.1.1 集成開發(fā)環(huán)境集成開發(fā)環(huán)境Keil Keil Vision3Vision3簡介簡介Keil C51Keil C51已集成到一個功能強大的已集成到一個功能強大的集成開發(fā)環(huán)境集成開發(fā)環(huán)境（IDEIDEIntergrated Development Eviroment

3、Intergrated Development Eviroment）Vision3Vision3中，中，用于用于5151單片機的單片機的WindowsWindows下的集成開發(fā)環(huán)境，提供對下的集成開發(fā)環(huán)境，提供對80518051內(nèi)內(nèi)核的各種型號的支持，為核的各種型號的支持，為5151單片機軟件開發(fā)提供全新的單片機軟件開發(fā)提供全新的C C語語言開發(fā)環(huán)境。該開發(fā)環(huán)境下集成了文件編輯處理、編譯鏈接言開發(fā)環(huán)境。該開發(fā)環(huán)境下集成了文件編輯處理、編譯鏈接、項目（、項目（ProjectProject）管理、窗口、工具引用和仿真軟件模擬）管理、窗口、工具引用和仿真軟件模擬器以及器以及Monitor51Moni

4、tor51硬件目標調試器等多種功能硬件目標調試器等多種功能，所有功能均所有功能均可在可在Keil Keil Vision3Vision3的開發(fā)環(huán)境中極為簡便地進行操作。的開發(fā)環(huán)境中極為簡便地進行操作。4Keil Keil Vision3Vision3完全兼容先前的完全兼容先前的Keil Keil Vision2Vision2版本。版本。KeilKeil公司目前已經(jīng)推出了公司目前已經(jīng)推出了v7.0v7.0以上版本的以上版本的C51C51編譯器，較新編譯器，較新的版本為的版本為Keil C51 v8.08aKeil C51 v8.08a。經(jīng)常用到經(jīng)常用到Keil C51Keil C51和和Keil

5、 Keil Vision3Vision3兩個術語。兩個術語。Keil Keil C51C51一般簡寫為一般簡寫為C51C51，指的是，指的是5151單片機編程所用的單片機編程所用的C51C51語言；語言；而而Keil Keil Vision3Vision3，可簡寫為，可簡寫為Vision3Vision3，指的是用于，指的是用于5151單片單片機的機的C51C51程序編寫、調試的集成開發(fā)環(huán)境。程序編寫、調試的集成開發(fā)環(huán)境。Vision3Vision3內(nèi)部集成了源程序編輯器，并允許用戶在編內(nèi)部集成了源程序編輯器，并允許用戶在編輯源文件時就可設置程序調試斷點，便于在程序調試過程中輯源文件時就可設置程

6、序調試斷點，便于在程序調試過程中快速檢查和修改程序?？焖贆z查和修改程序。此外，此外，Vision3Vision3還支持還支持軟件模擬仿真軟件模擬仿真（SimulatorSimulator）和）和用用戶目標板調試戶目標板調試(Monitor51)(Monitor51)兩種工作方式。在軟件模擬仿真方兩種工作方式。在軟件模擬仿真方式下不需要任何式下不需要任何5151單片機及其外圍硬件即可完成用戶程序仿真單片機及其外圍硬件即可完成用戶程序仿真調試。在用戶目標板調試方式下，利用硬件目標板中的監(jiān)控程調試。在用戶目標板調試方式下，利用硬件目標板中的監(jiān)控程序可以直接調試目標硬件系統(tǒng)，使用戶節(jié)省購買硬件仿真器的

7、序可以直接調試目標硬件系統(tǒng)，使用戶節(jié)省購買硬件仿真器的費用。費用。C51C51程序的程序開發(fā)是在程序的程序開發(fā)是在Keil Keil Vision3 Vision3 開發(fā)環(huán)境下進行開發(fā)環(huán)境下進行的。開發(fā)者可購買的。開發(fā)者可購買Keil Keil Vision3Vision3軟件軟件，也可到也可到Keil softwareKeil software公司的主頁免費下載公司的主頁免費下載EvalEval（評估評估）版本。該版本同正式版本一版本。該版本同正式版本一樣，但有一定的限制，最終生成的代碼不能超過樣，但有一定的限制，最終生成的代碼不能超過2KB2KB，但用于，但用于學學習已足夠。開發(fā)者還習已足

8、夠。開發(fā)者還可到可到KeilKeil公司網(wǎng)站申請免費的軟件公司網(wǎng)站申請免費的軟件試用試用光盤。光盤。6Keil Keil Vision3Vision3內(nèi)集成了功能強大內(nèi)集成了功能強大源程序編輯器源程序編輯器和和調試器調試器。編輯器允許用戶在編輯源文件時就可設置程序調試斷點，便于編輯器允許用戶在編輯源文件時就可設置程序調試斷點，便于在程序調試過程中快速檢查和修改程序，可像一般文本編輯器在程序調試過程中快速檢查和修改程序，可像一般文本編輯器一樣對源代碼進行編輯。一樣對源代碼進行編輯。用戶啟動用戶啟動Vision3Vision3調試器之后，斷點即被激活。斷點可調試器之后，斷點即被激活。斷點可被設置為

9、條件表達式、變量或存儲器訪問，斷點被觸發(fā)后，調被設置為條件表達式、變量或存儲器訪問，斷點被觸發(fā)后，調試器的命令或調試功能即可執(zhí)行，因此可在編輯器內(nèi)調試程序，試器的命令或調試功能即可執(zhí)行，因此可在編輯器內(nèi)調試程序，快速地檢查和修改程序。還可在編輯器中選中變量和存儲器來快速地檢查和修改程序。還可在編輯器中選中變量和存儲器來觀察其值。并可以在雙層窗口中顯示，還可對其進行適當?shù)恼{觀察其值。并可以在雙層窗口中顯示，還可對其進行適當?shù)恼{整。此外，整。此外，Vision3Vision3調試器具有符號調試特性以及歷史跟蹤，調試器具有符號調試特性以及歷史跟蹤，代碼覆蓋，復雜斷點等功能。代碼覆蓋，復雜斷點等功能。

10、73.1.2 Keil 3.1.2 Keil Vision3Vision3軟件的安裝、啟動和運行軟件的安裝、啟動和運行1. 1. 軟件安裝軟件安裝集成開發(fā)環(huán)境安裝，同大多數(shù)軟件安裝一樣，根據(jù)提示進行。集成開發(fā)環(huán)境安裝，同大多數(shù)軟件安裝一樣，根據(jù)提示進行。安裝完畢后，可在桌面上看到安裝完畢后，可在桌面上看到Keil Keil Vision3Vision3的的快捷圖標快捷圖標。2. 2. 軟件啟動軟件啟動點擊桌面上的點擊桌面上的Keil Keil Vision3Vision3軟件的快捷圖標，即可啟動該軟軟件的快捷圖標，即可啟動該軟件，幾秒種后，出現(xiàn)編輯界面。件，幾秒種后，出現(xiàn)編輯界面。3. 3.

11、軟件的運行軟件的運行Keil Keil Vision3Vision3把用戶的每一個應用程序設計都當作一個項目把用戶的每一個應用程序設計都當作一個項目，8用用項目管理項目管理方法可把一個應用程序設計中所用到的、互相關聯(lián)方法可把一個應用程序設計中所用到的、互相關聯(lián)的程序鏈接在同一項目中。的程序鏈接在同一項目中。打開一個項目時，所需要的關聯(lián)程序也都進入了調試窗口，方打開一個項目時，所需要的關聯(lián)程序也都進入了調試窗口，方便用戶對項目中各程序的編寫、調試和存儲。用戶也可能開便用戶對項目中各程序的編寫、調試和存儲。用戶也可能開發(fā)了多個項目，每個項目用到了相同或不同的程序文件和庫發(fā)了多個項目，每個項目用到了

12、相同或不同的程序文件和庫文件，采用項目管理，就很容易區(qū)分不同項目中所用到的程文件，采用項目管理，就很容易區(qū)分不同項目中所用到的程序文件和庫文件，非常容易管理。因此，在編寫一個新的應序文件和庫文件，非常容易管理。因此，在編寫一個新的應用程序前，一定先要建立項目。下面首先介紹如何建立一個用程序前，一定先要建立項目。下面首先介紹如何建立一個新的項目。新的項目。在在編輯界面下編輯界面下，首先要建立一個點擊，首先要建立一個點擊“ProjectProject”菜單，選擇下菜單，選擇下拉式菜單中的拉式菜單中的“New ProjectNew Project”，彈出文件對話窗口，選擇要，彈出文件對話窗口，選擇要

13、9保存的路徑，在保存的路徑，在“文件名文件名”中輸入一個程序項目名稱，保存后中輸入一個程序項目名稱，保存后的文件擴展名為的文件擴展名為“.uv2.uv2”，這是，這是Keil Keil Vision3Vision3項目文件的項目文件的擴展名，以后可直接點擊此文件就可打開先前做的項目。擴展名，以后可直接點擊此文件就可打開先前做的項目。點擊點擊“保存保存”后，這是會彈出一個對話框，要求選擇單片機的后，這是會彈出一個對話框，要求選擇單片機的型號，用戶可根據(jù)所使用的單片機來選擇。型號，用戶可根據(jù)所使用的單片機來選擇。Keil Keil Vision3Vision3支持幾乎所有的支持幾乎所有的5151內(nèi)

14、核單片機。內(nèi)核單片機。 然后編寫第一個程序。點擊然后編寫第一個程序。點擊“FileFile”菜單，單擊菜單，單擊“NewNew” 。這時，。這時，用戶可輸入代碼。輸入完畢，單擊菜單上的用戶可輸入代碼。輸入完畢，單擊菜單上的“FileFile”，在下，在下拉菜單中單擊拉菜單中單擊“Save AsSave As”，在，在“文件名文件名”欄的編輯框中，鍵欄的編輯框中，鍵入文件名，入文件名，同時，必須鍵入正確的擴展名同時，必須鍵入正確的擴展名（.C.C或或.ASM).ASM)，然，然后，單擊后，單擊“保存保存”按鈕。按鈕。10上述工作完成后，還有有關項目的設置，程序的編譯，鏈接上述工作完成后，還有有關

15、項目的設置，程序的編譯，鏈接，調試。這些內(nèi)容，可按照，調試。這些內(nèi)容，可按照Keil Keil Vision3Vision3開發(fā)環(huán)境的幫開發(fā)環(huán)境的幫助功能。助功能。114.2.1 軟件仿真開發(fā)工具軟件仿真開發(fā)工具Proteus簡介簡介軟件仿真開發(fā)工具是一種完全用軟件手段對單片機應用系統(tǒng)進行仿真開發(fā)的。軟件仿真開發(fā)工具與用戶樣機在硬件上無任何聯(lián)系。通常這種系統(tǒng)是由PC機上安裝仿真開發(fā)工具軟件構成，可進行單片機應用系統(tǒng)的設計、仿真、開發(fā)與調軟件構成，可進行單片機應用系統(tǒng)的設計、仿真、開發(fā)與調試。試。 Proteus軟件是英國軟件是英國Lab Center electronics 開發(fā)的開發(fā)的EDA

16、工工具軟件，它為各種實際的單片機系統(tǒng)開發(fā)提供了功能強大具軟件，它為各種實際的單片機系統(tǒng)開發(fā)提供了功能強大的虛擬仿真工具，已有近的虛擬仿真工具，已有近20年的歷史。它除了具有和其他年的歷史。它除了具有和其他EDA工具一樣的原理編輯、設計以及模擬電路、數(shù)字電路工具一樣的原理編輯、設計以及模擬電路、數(shù)字電路的仿真功能外，最大特色是對單片機應用系統(tǒng)連同程序運的仿真功能外，最大特色是對單片機應用系統(tǒng)連同程序運行以及所有的外圍接口器件、外部的測試儀器一起仿真。行以及所有的外圍接口器件、外部的測試儀器一起仿真。針對單片機的應用，可以直接在基于原理圖的虛擬模型上針對單片機的應用，可以直接在基于原理圖的虛擬模型

17、上進行編程，并實現(xiàn)源代碼級的實時調試。進行編程，并實現(xiàn)源代碼級的實時調試。Proteus軟件具軟件具有如下特點。有如下特點。 （1）能夠對模擬電路、數(shù)字電路進行仿真。（2） 除了仿真51系列單片機外，Proteus軟件還可仿真68000系列、AVR系列、PIC12-18系列、Z80系列、HC11等其他各系列單片機。（3）具有硬件仿真開發(fā)系統(tǒng)中的全速、單步、設置斷點等調試功能，同時可以觀察各個變量、寄存器等當前狀態(tài)。（4）該軟件提供了世界上各種流行的單片機以及豐富的外圍接口芯片，可進行RS-232動態(tài)仿真、I2C調試器、SPI調試器、鍵盤和LCD的仿真。（5）Proteus軟件提供了豐富的虛擬儀

18、器，如示波器、邏輯分析儀、信號發(fā)生器等。利用虛擬儀器在仿真過程中可以測量系統(tǒng)外圍電路的特性，設計者可以充分利用Proteus軟件提供的虛擬儀器，來對單片機系統(tǒng)進行仿真測試與調試。 總之，Proteus軟件是一款功能極其強大的單片機系統(tǒng)的軟件仿真開發(fā)工具。Proteus的軟件模擬，不需要用戶硬件樣機，直接就可在PC機上開發(fā)和調試單片機系統(tǒng)的軟件。調試完畢的軟件可將機器代碼固化在單片機的程序存儲器中，一般能直接投入運行。盡管軟件仿真開發(fā)工具Proteus具有開發(fā)效率高，不需要附加的硬件開發(fā)裝置成本。但是軟件模擬器是使用純軟件來對加的硬件開發(fā)裝置成本。但是軟件模擬器是使用純軟件來對用戶系統(tǒng)仿真，是在

19、理想的狀況下的仿真，對硬件電路的用戶系統(tǒng)仿真，是在理想的狀況下的仿真，對硬件電路的實時性還不能完全準確地模擬，因此不能進行用戶樣機硬實時性還不能完全準確地模擬，因此不能進行用戶樣機硬件部分的診斷與實時在線仿真。件部分的診斷與實時在線仿真。 所以在系統(tǒng)的開發(fā)中，一般是先用所以在系統(tǒng)的開發(fā)中，一般是先用Proteus仿真軟件設計出仿真軟件設計出系統(tǒng)的硬件電路，編寫程序，然后在系統(tǒng)的硬件電路，編寫程序，然后在Proteus環(huán)境下仿真環(huán)境下仿真調試通過。然后依照仿真的結果，完成實際的硬件設計。調試通過。然后依照仿真的結果，完成實際的硬件設計。再將仿真通過的程序燒錄到單片機中，然后安裝到用戶樣再將仿真通

20、過的程序燒錄到單片機中，然后安裝到用戶樣機硬件板上去觀察運行結果，如果有問題，再連接硬件仿機硬件板上去觀察運行結果，如果有問題，再連接硬件仿真器去分析、調試。真器去分析、調試。 3.5.2 Proteus與與Keil Vision3的聯(lián)調的聯(lián)調Keil C51 Vision 3軟件支持眾多的不同公司的單片機產(chǎn)品，集軟件支持眾多的不同公司的單片機產(chǎn)品，集編輯、編譯和程序仿真等于一體，同時還支持匯編和編輯、編譯和程序仿真等于一體，同時還支持匯編和C語言的語言的程序設計，界面友好易學，在調試程序、軟件仿真方面有很程序設計，界面友好易學，在調試程序、軟件仿真方面有很強大的功能。但在進行較為復雜的程序的

21、開發(fā)時，如果運行強大的功能。但在進行較為復雜的程序的開發(fā)時，如果運行在在Keil C51 Vision 3環(huán)境下編寫的程序沒有達到預期的效果環(huán)境下編寫的程序沒有達到預期的效果，這時可使用，這時可使用Proteus與與Keil C51 Vision 3軟件進行聯(lián)合調軟件進行聯(lián)合調試。假設兩個軟件均已安裝在試。假設兩個軟件均已安裝在PC機上，聯(lián)合調試前需先對機上，聯(lián)合調試前需先對Proteus與與Vision 3進行相應的設置。進行相應的設置。聯(lián)合調試時，先打開聯(lián)合調試時，先打開Proteus案例（但不要運行），然后選案例（但不要運行），然后選中中“調試調試”菜單中的菜單中的“使用遠程調試設備使用

22、遠程調試設備”選項，這就使選項，這就使得得Keil C51能與能與Proteus進行通信。進行通信。完成上述設置后，再到完成上述設置后，再到Keil C51 Vision 3中打開相應的用中打開相應的用戶程序項目，正確地選擇菜單與工具欄中的命令項。完成戶程序項目，正確地選擇菜單與工具欄中的命令項。完成后上述設置后，在后上述設置后，在Keil C51 Vision 3全速運行程序時，全速運行程序時，Proteus中的單片機系統(tǒng)也會自動運行，可在運行過程中中的單片機系統(tǒng)也會自動運行，可在運行過程中觀察某些變量值或者設備狀態(tài)。觀察某些變量值或者設備狀態(tài)。因此，在編程中，熟練地正確使用因此，在編程中，

23、熟練地正確使用Proteus 與與Keil C51 Vision 3這兩個軟件開發(fā)工具，并在聯(lián)合調試中，恰當這兩個軟件開發(fā)工具，并在聯(lián)合調試中，恰當?shù)厥褂脝尾?、跳出、運行到當前行、設置斷點等手段，就地使用單步、跳出、運行到當前行、設置斷點等手段，就會收到事倍功半的效果。限于篇幅，本節(jié)僅介紹了軟件仿會收到事倍功半的效果。限于篇幅，本節(jié)僅介紹了軟件仿真開發(fā)工具真開發(fā)工具Proteus的基本特性以及與的基本特性以及與Keil C51的聯(lián)合調的聯(lián)合調試。有關試。有關Proteus以及以及Keil C51 Vision3的詳細功能以及的詳細功能以及聯(lián)合調試的使用請讀者參閱專門書籍。聯(lián)合調試的使用請讀者參

24、閱專門書籍。單片機開發(fā)軟件的使用單片機開發(fā)軟件的使用（一）（一）Proteus Proteus 概覽概覽n在傳統(tǒng)的在傳統(tǒng)的CADCAD功能中添加了嵌入式系統(tǒng)的仿真功能中添加了嵌入式系統(tǒng)的仿真可以完整地仿真微控制器以及相連的模擬和數(shù)可以完整地仿真微控制器以及相連的模擬和數(shù)字電路字電路ProSPICE混合模式仿真器混合模式仿真器ISIS設計仿真平臺設計仿真平臺VSM嵌入式仿真嵌入式仿真ARESPCB制版制版ProteusDesign SuiteProteus Proteus 概覽概覽 在在Proteus中中, 從原理圖設從原理圖設計、單片機編程、系統(tǒng)仿真到計、單片機編程、系統(tǒng)仿真到PCB布線一氣呵

25、成。完成了從布線一氣呵成。完成了從概念到產(chǎn)品的整個過程。概念到產(chǎn)品的整個過程。nProteusProteus是一個虛擬實驗室，是一個虛擬實驗室，提供了大量的虛擬儀器、儀提供了大量的虛擬儀器、儀表、激勵源和分析工具：表、激勵源和分析工具：1313類激勵源類激勵源n直流、正弦、脈沖直流、正弦、脈沖1313類曲線圖表類曲線圖表n模擬、數(shù)字、頻率模擬、數(shù)字、頻率1212類虛擬儀器類虛擬儀器n示波器、邏輯分析儀、示波器、邏輯分析儀、SPI/ISPI/I2 2C C調試器調試器電壓電壓/ /電流探針電流探針PROTEUS虛擬實驗室探針虛擬實驗室探針(Probe)n電壓探針電壓探針（Voltage prob

26、es）既可在模擬仿真既可在模擬仿真中使用，也可在數(shù)字仿真中使中使用，也可在數(shù)字仿真中使用。在模擬電路中記錄真實的用。在模擬電路中記錄真實的電壓值，而在數(shù)字電路中，記電壓值，而在數(shù)字電路中，記錄邏輯電平及其強度。錄邏輯電平及其強度。 探針即可用于基于圖表的探針即可用于基于圖表的仿真，也可用于交互式仿真中仿真，也可用于交互式仿真中 。挑選元件按鈕挑選元件按鈕庫管理按鈕庫管理按鈕模型選擇工具欄模型選擇工具欄仿真按鈕仿真按鈕原理圖編輯窗口原理圖編輯窗口方位控制按鈕方位控制按鈕（二）原理圖設計（二）原理圖設計he Editing Window） n1）選擇元件（）選擇元件（components）（默認選

27、擇的）（默認選擇的） n2）放置連接點）放置連接點 n3）放置標簽（用總線時會用到）放置標簽（用總線時會用到） n4）放置文本）放置文本 n5）用于繪制總線）用于繪制總線 n6）用于放置子電路）用于放置子電路 n7）用于即時編輯元件參數(shù)）用于即時編輯元件參數(shù) （先單擊該圖標再（先單擊該圖標再單擊要修改的元件）單擊要修改的元件） n方便快捷的元件查找、放置功能：方便快捷的元件查找、放置功能：模糊查找模糊查找分類查找分類查找結果列表結果列表元件預覽元件預覽封裝預覽封裝預覽 n1）終端接口：有）終端接口：有VCC、地、輸出、輸入等接口、地、輸出、輸入等接口 n2）器件引腳：用于繪制各種引腳）器件引腳

28、：用于繪制各種引腳 n3）仿真圖表：用于各種分析，如）仿真圖表：用于各種分析，如Noise Analysis n4）錄音機）錄音機 n5）信號發(fā)生器（）信號發(fā)生器（generators） n6）電壓探針：使用仿真圖表時要用到）電壓探針：使用仿真圖表時要用到 n7）電流探針：使用仿真圖表時要用到）電流探針：使用仿真圖表時要用到 n8）虛擬儀表：有示波器等）虛擬儀表：有示波器等 n1* 畫各種直線 n2* 畫各種方框 n3* 畫各種圓 n4* 畫各種圓弧 n5* 畫各種多邊形 n6* 畫各種文本 n7* 畫符號 n8* 畫原點等 n用于挑選元件（components）、 終端接口（terminals）、仿真圖表（graph）、信號發(fā)生器（generators）等。當你選擇“元件 ”，單擊“P”按鈕會打開挑選元件對話框，選擇了一個元件后，單擊“OK” （或雙擊元件），該元件會在元件列表中顯示，以后要用到該元件時，只需在元件列表中選擇即可。 n旋轉 ：旋轉角度只能是90的整數(shù)倍。 n翻轉 ：完成水平翻轉和垂直翻轉。 n使用方法：先右鍵單擊元件，再點擊（左擊）相應的旋轉圖標。 n仿真控制按鈕 n1