單片機(jī)軟件仿真實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書[共84頁][共78頁]

1、 編著 蔡駿安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院二00七年九月前 言 本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書結(jié)合單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)和高職生的學(xué)習(xí)特點(diǎn)，引入較為先進(jìn)的單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)仿真與開發(fā)平臺(tái)PROTEUS仿真軟件，對(duì)傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容進(jìn)行充實(shí)和完善。全書共分5章，各章內(nèi)容的編排順序基本上與理論課教材相近。第1章介紹Proteus仿真軟件，第2、3章分別介紹單片機(jī)硬件、指令系統(tǒng)和程序設(shè)計(jì)，第4、5章分別介紹單片機(jī)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷技術(shù)和系統(tǒng)擴(kuò)展。各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)提供的參考程序均通過ProteusV7.1版調(diào)試。在本書編寫過程中，主要突出以下幾個(gè)特點(diǎn)：1以培養(yǎng)應(yīng)用技術(shù)性人才為目標(biāo)，突出基本技能訓(xùn)練，加強(qiáng)對(duì)指令系統(tǒng)的理解和輸入輸

2、出口控制應(yīng)用的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的編程能力。2. 考慮到各系電類及相關(guān)專業(yè)對(duì)單片機(jī)課程的要求不同，各專業(yè)學(xué)生的基礎(chǔ)不同，每章安排的實(shí)驗(yàn)數(shù)量較多，難易程度也有所不同，各專業(yè)可以根據(jù)各自的專業(yè)要求和學(xué)生的學(xué)習(xí)能力選擇實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。3. 在各章節(jié)的參考程序中，都給出了與匯編語言對(duì)應(yīng)的機(jī)器碼，使學(xué)生對(duì)機(jī)器碼有一定的了解。 4. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的編排順序基本上與理論課教學(xué)一致，努力做到理論與實(shí)踐相結(jié)合，互相補(bǔ)充。單片機(jī)硬件結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)過程中即可安排實(shí)驗(yàn)課程。由于編者水平有限，書中難免會(huì)有錯(cuò)誤和不妥之處，懇請(qǐng)廣大讀者給予批評(píng)指正。 蔡 駿2007年9月目 錄第1章 單片機(jī)仿真軟件概述11.1 Proteus軟件仿真系統(tǒng)的構(gòu)

3、成與功能11.2 Proteus軟件仿真系統(tǒng)的使用方法4第2章 單片機(jī)硬件和指令系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)1321 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn) 1322 數(shù)據(jù)傳送指令實(shí)驗(yàn) 1923 算術(shù)運(yùn)算指令實(shí)驗(yàn) 2124 邏輯運(yùn)算指令實(shí)驗(yàn) 2325 控制轉(zhuǎn)移指令實(shí)驗(yàn) 2526 位操作指令實(shí)驗(yàn) 26第3章 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn) 2931 流水燈實(shí)驗(yàn) 2132 步進(jìn)電機(jī)實(shí)驗(yàn) 3533 汽車轉(zhuǎn)向信號(hào)燈控制實(shí)驗(yàn) 4034 步進(jìn)電機(jī)控制實(shí)驗(yàn) 42第4章 單片機(jī)定時(shí)與中斷實(shí)驗(yàn) 5741 外部中斷實(shí)驗(yàn) 5742 交通信號(hào)燈控制實(shí)驗(yàn) 5943 廣告燈實(shí)驗(yàn) 67 44 脈沖計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn) 7745 電子音樂實(shí)驗(yàn) 6946 直流電動(dòng)機(jī)控制實(shí)驗(yàn) 76第5章 單片機(jī)

4、系統(tǒng)擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)79 51 簡(jiǎn)單I/O口擴(kuò)展實(shí)驗(yàn) 795. 2 8255擴(kuò)展I/O口實(shí)驗(yàn)50第1章 單片機(jī)仿真軟件概述PROTEUS是英國(guó)Labcenter Electronics公司開發(fā)的多功能EDA軟件。PROTEUS不僅是模擬電路、數(shù)字電路、模數(shù)混合電路的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)，也是目前較先進(jìn)的單片機(jī)和嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真平臺(tái)。它實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)上完成從原理圖與電路設(shè)計(jì)、電路分析與仿真、單片機(jī)代碼級(jí)調(diào)試與仿真、系統(tǒng)測(cè)試與功能驗(yàn)證到形成PCB的完整的電子設(shè)計(jì)、研發(fā)過程。由于PROTEUS豐富的元器件模型、對(duì)處理器的支持、多樣的虛擬儀器、強(qiáng)大的圖表分析功能和與第三方集成開發(fā)環(huán)境的無縫集成，已被公認(rèn)為電類

5、教學(xué)與實(shí)驗(yàn)的巨大資源，得到越來越多的高校的認(rèn)同，并在教學(xué)實(shí)踐中取得了明顯效果。11 Proteus軟件仿真系統(tǒng)的構(gòu)成與功能1.1.1 Proteus軟件的構(gòu)成Proteus組合了高級(jí)原理布圖、混合模式SPICE仿真、PCB設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)。Proteus包含了VSM（Virtural System Modelling虛擬系統(tǒng)模型）技術(shù)，用戶可以對(duì)基于微控制器的設(shè)計(jì)連同所有的周圍電子器件一起仿真。Proteus包括Proteus VSM（Proteus虛擬系統(tǒng)模型）和Proteus PCB Design（Proteus印制電路板設(shè)計(jì)）兩大部分。Proteus VSM包

6、括智能原理圖輸入系統(tǒng)ISIS（Intelligent Schematic Input System）、帶擴(kuò)展的ProSPICE（Simulation Program With Integrated Circuit Emphasis）混合模型仿真器、動(dòng)態(tài)器件庫、高級(jí)圖表仿真ASF（Advanced Simulation Feature）和微控制器虛擬系統(tǒng)仿真模型VSM。Proteus PCB Design包括高級(jí)布線編輯軟件ARES（Advanced Rounting and Editing Software）、智能原理圖輸入系統(tǒng)ISIS和高級(jí)圖表仿真ASF。該軟件運(yùn)行于Windows操作系統(tǒng)上

7、，主要特點(diǎn)是：l 實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真和SPICE電路仿真相結(jié)合。具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、RS232動(dòng)態(tài)仿真、I2C調(diào)試器、SPI調(diào)試器、鍵盤和LCD系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如示波器、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器等。l 支持主流單片機(jī)系統(tǒng)的仿真。目前支持的單片機(jī)類型有：8051/52系列、ARM7(LPC21xx)、AVR系列、PIC10/12/16/18系列、HC11系列以及多種外圍芯片。l 提供軟件調(diào)試功能。在硬件仿真系統(tǒng)中具有全速、單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試功能，同時(shí)可以觀察各個(gè)變量、寄存器等的當(dāng)前狀態(tài)。l 支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，如Keil

8、C51 uVision2、MPLAB、IAR等軟件。l 具有強(qiáng)大的原理圖繪制功能?？傊?，該軟件是一款集單片機(jī)和SPICE分析于一身的仿真軟件，功能極其強(qiáng)大。1.1.2 Proteus軟件的功能本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書主要涉及與單片機(jī)課程有關(guān)的軟件設(shè)計(jì)與仿真，故只敘述Proteus VSM的功能。Proteus VSM組合了混合模式的ProSPICE電路仿真、動(dòng)畫器件和微控制器模型，實(shí)現(xiàn)了完整的基于微控制器設(shè)計(jì)的協(xié)同仿真。使在物理原型出來之前對(duì)這類設(shè)計(jì)的開發(fā)和測(cè)試成為可能。Proteus VSM的各組成部分的功能簡(jiǎn)介如下：一、智能原理圖輸入系統(tǒng)ISIS ISIS是Proteus系統(tǒng)的中心，它遠(yuǎn)不僅是一個(gè)圖表

9、庫。它既是智能原理圖設(shè)計(jì)、繪制和編輯的環(huán)境，又是數(shù)字電路、模擬電路和數(shù)/?；旌想娐吩O(shè)計(jì)與仿真的環(huán)境，更是單片機(jī)與外圍設(shè)備的設(shè)計(jì)、仿真和協(xié)同仿真的環(huán)境。ISIS組合有很多易用的功能強(qiáng)大的編輯工具，是單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真的平臺(tái)。其主要特點(diǎn)如下：l 生成出版質(zhì)量的原理圖。 l 風(fēng)格模板允許提供庫部件的用戶化。 l 鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)和內(nèi)容關(guān)聯(lián)的用戶界面。l 自動(dòng)走線，以及接點(diǎn)的布置和切除。l 參數(shù)表示子電路元件值的層次設(shè)計(jì)。l 包括子電路端口以及總線引腳的總線支持。l 挑選元件或建立新庫元件可預(yù)覽PCB 封裝。l 完全體現(xiàn)多元器件的同性和異性。l 包括相應(yīng)對(duì)話框用戶化的元件特性的精細(xì)管理。 l 超過8000

10、元件的大型元件庫，完全適用于仿真模型。l 網(wǎng)表格式：Labcenter SDF、SPICE、Tango、Boardmaker、EEDeginer、Futurenet等。l 電氣規(guī)則檢查以及元件報(bào)告清單。l 可彩色或單色輸出到Windows 打印設(shè)備。l 圖形輸出格式：WMF、BNP、DXF、EPS、HPGL 。二、ProSPICE混合模型仿真器ProSPICE是結(jié)合ISIS原理圖設(shè)計(jì)環(huán)境使用的混合型電路仿真器。它基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SPICE3F5（美國(guó)加州Berkeley大學(xué)開發(fā)）的模擬內(nèi)核，加上混合型仿真的擴(kuò)展以及交互電路動(dòng)態(tài)，提供了開發(fā)和測(cè)試設(shè)計(jì)的強(qiáng)大交互式環(huán)境。ProSPICE使用了Berke

11、ley的源代碼，包含了最新的整合技術(shù)以及原型，保證在數(shù)字結(jié)果方面和生產(chǎn)商SPICE模型的最好兼容性。三、微控制器虛擬系統(tǒng)仿真模型VSMProteus可以仿真51 系列、AVR、PIC、ARM等常用的MCU 及其外圍電路?？煞抡娴?1系列單片機(jī)模型如下： l 通用：80C31、80C32、80C51、80C52、80C54、80C58。l Atmel：AT89C51、AT89C52、AT89C55；AT89C51RB2、AT89C51RC2 、AT89C51RD2 (X2 和SPI 沒有模型) l Philips：P87C51FX、P87C51RX+（如 FA、FB、FC、RA+、RB+、RC+

12、、RD等系列）。通過51系列單片機(jī)模型可完成以下仿真： l 全部 8051指令系統(tǒng)。l 所有I/O操作。l 所有片上外設(shè)的各種操作模式。 l 所有中斷模式。l 內(nèi)部產(chǎn)生處理器時(shí)鐘以優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)性能，I/O和其它事件定時(shí)器精確至一個(gè)時(shí)鐘相位。l 程序和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器能被仿真為內(nèi)部模型，以提高吞吐量，或仿真為外部模型以驗(yàn)證硬件設(shè)計(jì)。l 提供內(nèi)部一致性代碼檢查功能。 l 完整集成ISIS的源碼級(jí)調(diào)試和源碼管理系統(tǒng)。l 支持集成Keil等第三方編譯器和調(diào)試器。 l 支持的編譯器： Keil C51/Vision 2 、MPLAB和IAR。四、動(dòng)態(tài)器件庫VSM包含超過8000種元器件模型： l 標(biāo)準(zhǔn)電子

13、元件：電阻、電容、二極管、晶體管、晶閘管、光耦合器、運(yùn)放、555 定時(shí)器等。l 74 系列TTL和 4000系列 CMOS器件。l 存儲(chǔ)器：ROM、RAM、EEPROM、I2C器件等。l 微控制器支持的器件：如I/O口、USART等。Proteus VSM除上述庫外，同樣包含大量復(fù)雜的外設(shè)模型，如表1-1所示。表1-1 Proteus VSM 高級(jí)外設(shè)模型虛擬儀器和分析工具交互式虛擬儀器雙通道示波器 24通道邏輯分析儀 計(jì)數(shù)器計(jì)時(shí)器 RS232終端 交流電壓表直流電壓表 交流電流表直流電流表規(guī)程分析儀雙模式（主/從）I2C規(guī)程分析儀 雙模式（主/從）SPI規(guī)程分析儀 交互式電路激勵(lì)工具模擬信號(hào)

14、發(fā)生器可輸出方波、鋸齒波、三角波、正弦波信號(hào)數(shù)字圖形發(fā)生器支持1K的標(biāo)準(zhǔn)8-bit數(shù)據(jù)流 光電顯示模型和驅(qū)動(dòng)模型數(shù)字式LCD模型、圖形LCD模型、LED模型、七段顯示模型、光電驅(qū)動(dòng)模型 、光耦模型 電機(jī)模型和控制器電機(jī)模型（直流、步進(jìn)和伺服電機(jī)）、電機(jī)控制器模型 存儲(chǔ)器模型I2C EPROM存儲(chǔ)器模型、靜態(tài)存儲(chǔ)器模型、永久性EPROM模型溫度控制模型溫度計(jì)和溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)器模型、溫度傳感器模型、熱電偶模型 計(jì)時(shí)模型實(shí)時(shí)時(shí)鐘模型 I2C/SPI規(guī)程模型I2C外設(shè)、SPI外設(shè)、規(guī)程分析儀 一線規(guī)程模型一線EEPROM模型、一線溫度計(jì)模型、一線開關(guān)模型、一線按鈕模型 RS-232/RS-485/RS-

15、422規(guī)程模型RS232終端模型 、Maxim外設(shè)模型 ADC/DAC轉(zhuǎn)換模型模/數(shù)轉(zhuǎn)換模型 、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模型 電源管理模型正電源標(biāo)準(zhǔn)儀、負(fù)電源標(biāo)準(zhǔn)儀 、混合電源標(biāo)準(zhǔn)儀 脈寬控制模型全橋脈寬放大器 、半橋脈寬放大器、脈寬調(diào)節(jié)器 拉普拉斯轉(zhuǎn)換模型操作模型、一階模型、二階模型、過程控制 、線性模型、非線性模型 熱離子管模型二極管模型、五極真空管模型、四極管模型、三極管模型 變換器模型壓力傳感器模型 五、高級(jí)圖表仿真ASF基于圖形化的仿真是傳統(tǒng)的SPICE仿真，包括以下特點(diǎn)：l 標(biāo)準(zhǔn)SPICE分析包括：模擬瞬態(tài)、數(shù)字瞬態(tài)、混合模式瞬態(tài)、頻率、傅里葉、噪聲、失真、轉(zhuǎn)換曲線、直流特性、交流特性和工作點(diǎn)。

16、l 圖形顯示模擬、數(shù)字和總線數(shù)據(jù)，頻譜顯示增益和相位。l 音頻分析可形成波形或在聲卡上播放。l 交互仿真后，捕捉結(jié)果到圖形上，并進(jìn)行交互的分析。l 數(shù)字信號(hào)一致性分析，后面會(huì)詳細(xì)介紹該工具。l 探針?biāo)^測(cè)點(diǎn)的電壓或電流可以用數(shù)字標(biāo)示出來。l 使用圖形的圖標(biāo)可以精確度量。l 以CSV格式將仿真結(jié)果輸出給其它軟件，如EXECL。Proteus做為單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)仿真與開發(fā)平臺(tái)，支持外圍數(shù)電模電與微控制器的協(xié)同仿真，真正實(shí)現(xiàn)了虛擬物理原型功能。在目標(biāo)板還沒有投產(chǎn)前，就可以對(duì)設(shè)計(jì)的硬件系統(tǒng)的功能、合理性和性能指標(biāo)進(jìn)行充分調(diào)整，并可以在沒有物理目標(biāo)板的情況下，進(jìn)行相應(yīng)軟件的開發(fā)和調(diào)試，進(jìn)行完全的虛擬開

17、發(fā)，明顯提高企業(yè)的開發(fā)效率，降低開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。無論是51 系列、AVR、還是PIC 系列，他們各有各的特點(diǎn)，學(xué)習(xí)者也是逐年增加，但是在學(xué)習(xí)開發(fā)過程中，我們往往在確定方案后做試驗(yàn)的開支比較大，尤其是對(duì)于一些學(xué)生或者初學(xué)者這就可能成為他們學(xué)習(xí)的障礙。使用Proteus 軟件可大大節(jié)省時(shí)間和開發(fā)費(fèi)，在校學(xué)生只要配備一臺(tái)電腦就可以在宿舍用Proteus構(gòu)建成單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)仿真與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)室，同時(shí)也是數(shù)電模電仿真實(shí)驗(yàn)室。1. 2 Proteus軟件仿真系統(tǒng)的使用方法單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)與仿真主要在智能原理圖輸入系統(tǒng)ISIS中進(jìn)行，本書只介紹ISIS的使用，并以Proteus 7.1SP2 Profession

18、al（漢化版）版本為平臺(tái)。雙擊桌面上的ISIS 7 Professional圖標(biāo)或者單擊屏幕左下方的“開始”“程序”“Proteus 7 Professional” “ISIS 7 Professional”，進(jìn)入Proteus ISIS集成環(huán)境，如圖1-1所示。菜單欄標(biāo)題欄命令工具欄狀態(tài)欄仿真工具欄編輯區(qū)器件選擇按鈕對(duì)象選擇器窗口預(yù)覽窗口方向工具欄模式選擇工具欄庫管理按鈕標(biāo)簽圖1-1 ISIS窗口1.2.1 ISIS窗口簡(jiǎn)介一、菜單欄菜單欄中的每項(xiàng)都有下一級(jí)菜單，許多命令左方的圖標(biāo)表明該命令在工具欄中有相應(yīng)的按鈕，有部分命令的右方標(biāo)有該命令的快捷鍵。二、編輯區(qū)編輯區(qū)用來繪制原理圖。藍(lán)色方框內(nèi)

19、為可編輯區(qū)，元件要放到可編輯區(qū)的里面。這個(gè)窗口沒有滾動(dòng)條，可用預(yù)覽窗口來改變?cè)韴D的可視范圍。 三、工具欄工具欄分為命令工具欄、模式選擇工具欄、方向工具欄和仿真工具欄四類。許多操作既可通過菜單欄有可通過工具欄來執(zhí)行，一般來說使用工具欄要方便快捷。常用命令的名稱和功能說明如下：1、命令工具欄l 文件操作按鈕 新建設(shè)計(jì)在默認(rèn)的模板上新建一個(gè)設(shè)計(jì)文件。 加載設(shè)計(jì)裝載一個(gè)新的設(shè)計(jì)文件。 保存設(shè)計(jì)保存當(dāng)前設(shè)計(jì)文件。 導(dǎo)入將一個(gè)局部文件導(dǎo)入ISIS中。 導(dǎo)出將當(dāng)前對(duì)象導(dǎo)出為一個(gè)局部文件。 打印打印當(dāng)前設(shè)計(jì)文件。 設(shè)置區(qū)域打印選中的區(qū)域。l 顯示操作按鈕 刷新屏幕 網(wǎng)格顯示/不顯示網(wǎng)格點(diǎn)。 原點(diǎn)顯示/不顯示

20、原點(diǎn)。 平移使可編輯區(qū)充滿整個(gè)編輯區(qū)。 放大放大可編輯區(qū)，也可通過中鍵放大。 縮小縮小可編輯區(qū)，也可通過中鍵放大。 全部顯示使可編輯區(qū)充滿整個(gè)編輯區(qū)。 放大到區(qū)域放大選中的區(qū)域充滿整個(gè)編輯區(qū)。l 編輯操作按鈕 撤銷撤銷最后的操作。 重做恢復(fù)最后的操作。 剪切剪切選中的對(duì)象。 復(fù)制復(fù)制選中的對(duì)象到剪貼板。 粘貼從剪貼板粘貼。 塊復(fù)制復(fù)制選中的塊對(duì)象到剪貼板。 塊移動(dòng)移動(dòng)選中的塊對(duì)象。 塊旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)選中的塊對(duì)象。 塊刪除刪除選中的塊對(duì)象。 選擇元件/符號(hào)從元器件庫中選取元件。 制作器件將原理圖符號(hào)封裝成元件。 器件封裝工具定義PCB封裝。 分解打散選中的元件成原始組件。l 設(shè)計(jì)操作按鈕 實(shí)時(shí)Snap

21、(捕捉) 搜索并標(biāo)記 屬性分配工具 設(shè)計(jì)管理器 添加一張圖紙 移除一張圖紙 電氣規(guī)則檢查 網(wǎng)表到AREA（2）模式選擇工具欄l 主模式選擇按鈕 用于即時(shí)編輯元件參數(shù) （先單擊該按鈕再單擊要修改的元件） 元件選擇元器件（默認(rèn)選擇）。 點(diǎn)放置連接點(diǎn)（電線的交點(diǎn)）。 網(wǎng)路標(biāo)號(hào)放置電線標(biāo)簽（總線標(biāo)記時(shí)用）。 文本放置文本。 總線用于繪制總線。 子電路用于放置子電路。l 工具箱 終端有VCC、地、輸出、輸入等接口終端。 器件引腳用于繪制各種引腳。 仿真圖表用于各種分析（如Frequency、Analogue）。 錄音機(jī) 信號(hào)發(fā)生器 電壓探針圖表仿真分析時(shí)用。 電流探針圖表仿真分析時(shí)用。 虛擬儀表有示波器

22、、邏輯分析儀等。l 2D繪圖按鈕 畫各種直線 畫各種方框 畫各種圓 畫各種圓弧 畫各種多邊形 畫各種文本 畫符號(hào) 畫原點(diǎn)（3）方向工具欄 右旋轉(zhuǎn)：旋轉(zhuǎn)角度只能是90的整數(shù)倍。 水平翻轉(zhuǎn)：完成水平翻轉(zhuǎn)。 左旋轉(zhuǎn)：旋轉(zhuǎn)角度只能是90的整數(shù)倍。 垂直翻轉(zhuǎn)：完成垂直翻轉(zhuǎn)。（4）仿真工具欄 運(yùn)行 單步運(yùn)行 暫停 停止四、預(yù)覽窗口預(yù)覽窗口可顯示如下內(nèi)容：l 當(dāng)在對(duì)象選擇器窗口中單擊某一個(gè)元器件時(shí)，該元器件會(huì)顯示在預(yù)覽窗口。此時(shí)可通過方向工具欄中的按鈕對(duì)該元器件進(jìn)行旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)操作。l 當(dāng)鼠標(biāo)指針在編輯區(qū)窗口操作時(shí)，預(yù)覽窗口會(huì)顯示可編輯區(qū)的縮略圖，并顯示一個(gè)綠色方框，綠色方框內(nèi)的內(nèi)容就是當(dāng)前編輯區(qū)窗口中顯示的

23、可編輯區(qū)的內(nèi)容。l 當(dāng)單擊預(yù)覽窗口的綠色方框后，移動(dòng)鼠標(biāo)可改變綠色方框的位置，從而改變可編輯區(qū)的可視區(qū)域，再次單擊預(yù)覽窗口的綠色方框退出移動(dòng)綠色方框。 五、對(duì)象選擇器窗口對(duì)象選擇器用來選擇繪圖用各類元器件、儀器等，可執(zhí)行以下操作：l 當(dāng)單擊模式選擇工具欄某一按鈕時(shí)，標(biāo)簽顯示對(duì)象選擇器窗口所列對(duì)象的類型。l 當(dāng)單擊器件選擇按鈕“P”時(shí)，可從打開的“Pick Devices”對(duì)話框中選取元器件。Proteus有30多個(gè)元器件庫，選取元器件對(duì)話框如圖1-2所示。l 當(dāng)單擊庫管理按鈕“L” 時(shí)，可從打開的“Devices Libraries Manager”對(duì)話框中整理元器件庫。用戶器件庫USERDV

24、C可由用戶自己添加元器件，也可單擊建庫按鈕“Create Library”建立自己的庫。元器件名稱元器件描述所屬庫元器件列表關(guān)鍵字類別子類別生產(chǎn)廠家元器件預(yù)覽元器件封裝元器件PCB預(yù)覽圖1-2 選取元器件對(duì)話框1.2.2 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的Proteus設(shè)計(jì)與仿真步驟一、Proteus使用中的操作步驟Proteus設(shè)計(jì)與仿真以ISIS為平臺(tái)，用于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)，主要可分為三大步驟。1. Proteus電路設(shè)計(jì)該步驟主要包括電路設(shè)計(jì)、選取元器件、接插件、連接電路和電氣檢測(cè)等。繪制原理圖要在可編輯區(qū)的藍(lán)色方框內(nèi)完成。具體步驟如下：（1）新建設(shè)計(jì)文件：?jiǎn)螕簟拔募薄靶陆ㄔO(shè)計(jì)”，在彈出的“Crea

25、te New Deign”對(duì)話框中選擇模板后單擊“OK”。（2）設(shè)置圖紙尺寸：?jiǎn)螕簟跋到y(tǒng)”“設(shè)置圖紙尺寸”，在彈出的“Sheet Size Configueration”對(duì)話框中選擇圖紙尺寸或自定義尺寸后單擊“OK”。（3）保存設(shè)計(jì)文件：?jiǎn)螕簟拔募薄氨４嬖O(shè)計(jì)”，在彈出的“Save ISIS Design File”對(duì)話框中指定文件夾、輸入文件名并選擇保存類型為“Design File”后單擊“保存”。（4）選取元器件：?jiǎn)螕裟Ｊ竭x擇工具欄“元件”按鈕，單擊器件選擇按鈕“P”，在彈出的 “Pick Devices”（ 選取元器件）對(duì)話框的“Keywords”（關(guān)鍵字）欄中輸入元器件名稱（也可以是

26、分類、小類、屬性值），與關(guān)鍵字匹配的元器件顯示在元器件列表（Results）中。雙擊選中的元器件，便將所選元器件加入到對(duì)象選擇器窗口。同樣方法選取其他元器件，單擊“OK”完成元器件選取。（5）設(shè)置網(wǎng)格：?jiǎn)螕簟安榭础薄熬W(wǎng)格”，網(wǎng)格顯示；再次單擊，網(wǎng)格不顯示（也可單擊命令工具欄的“網(wǎng)格”按鈕）。單擊“查看”“Snap xxth”（或Snap x.xin），改變網(wǎng)格單位。（6）放置元器件：?jiǎn)螕魧?duì)象選擇器窗口的元器件，該元器件名背景變?yōu)樗{(lán)色，預(yù)覽窗口顯示該元器件；將鼠標(biāo)指針移到編輯區(qū)某一位置，單擊一次就可放置一個(gè)元器件。（7）編輯元器件：右擊（或單擊）編輯區(qū)的元器件，該元器件變?yōu)榧t色表明被選中，鼠標(biāo)指

27、針放到被選中的元器件上，按住左鍵拖動(dòng)，將鼠標(biāo)移到編輯區(qū)某一位置松開，即完成元器件的移動(dòng)。鼠標(biāo)指針放到被選中的元器件上右擊，單擊彈出的快捷菜單中的方向工具命令可實(shí)現(xiàn)元器件的旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)。右擊編輯區(qū)中被選中的元器件，可刪除該元器件。（8）放置終端：?jiǎn)螕裟Ｊ竭x擇工具欄“終端”按鈕，單擊對(duì)象選擇器窗口的終端（如POWER為電源、GROUND為地），該終端名背景變?yōu)樗{(lán)色，預(yù)覽窗口顯示該終端；將鼠標(biāo)指針移到編輯區(qū)某一位置，單擊一次就可放置一個(gè)終端。（9）連線：?jiǎn)螕裘罟ぞ邫凇皩?shí)時(shí)Snap(捕捉)”按鈕，實(shí)時(shí)捕捉有效，當(dāng)鼠標(biāo)指針接近引腳末端時(shí)，該處會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)一個(gè)小方框“”，表明可以自動(dòng)連接到該點(diǎn)，2. Pro

28、teus源程序設(shè)計(jì)與編譯該步驟主要包括源程序設(shè)計(jì)、編輯、匯編編譯、生成目標(biāo)代碼文件（HEX格式）。3. Proteus仿真該步驟主要包括加載目標(biāo)代碼文件、仿真。4常用的操作要點(diǎn) 左鍵放置元件；右鍵選擇元件；雙擊右鍵刪除元件；右鍵拖選多個(gè)元件。 先右鍵后左鍵編輯元件屬性；先右鍵后左鍵拖動(dòng)可移動(dòng)元件。 連線用左鍵；刪除用右鍵；先右擊連線再左鍵拖動(dòng)可改連接線。 中鍵縮放原理圖。 使用的Proteus軟件版本不一樣，操作上會(huì)有點(diǎn)差異，較新的版本在保留原有操作方法的基礎(chǔ)上會(huì)有一些擴(kuò)展二、Proteus使用中的注意事項(xiàng)1. 設(shè)置代碼產(chǎn)生工具第一次使用該軟件時(shí)，要設(shè)置代碼產(chǎn)生工具。單擊“源文件”“定義代碼產(chǎn)

29、生工具”，在彈出的“Add/Remove Code Generation Tools”對(duì)話框中，單擊“Code Generation Tool”欄下拉列表框按鈕，選擇“ASEM51”(51匯編器)；在“Make Rules”欄和“Debug Data Extraction”欄按表1-3所示進(jìn)行設(shè)置，單擊“OK”。圖1-3 定義代碼產(chǎn)生工具對(duì)話框2. 編譯出錯(cuò)信息（1）常見編譯出錯(cuò)信息一Processing .KeildzText1.LST. 源程序名ASEM51 .KeildzText1.LST /INCLUDES:C:Program FilesLabcenter ElectronicsPro

30、teus 7 ProfessionalTOOLSASEM51 源程序路徑Invalid keyboard code specified MCS-51 Family Cross Assembler ASEM-51 V1.2 匯編器 too many parameters: 7 usage: ASEM /INCLUDES:p /DEFINE:s:v:t /COLUMNS ERROR: ASEM.EXE reported error code (2L). Extracting debug data from .KeildzText1.LST. 從列表提取調(diào)試數(shù)據(jù)Processed 15 lines.

31、 處理行數(shù) 15行Build FAILED with 1 error(s). 代碼建立失敗原因：命令參數(shù)不正確。解決辦法：?jiǎn)螕簟霸次募薄岸x代碼產(chǎn)生工具”，在彈出的“Add/Remove Code Generation Tools”對(duì)話框中，刪除“Command Line”欄中的內(nèi)容，重新輸入“%1,%2,%3”。（2）常見編譯出錯(cuò)信息二MAIN為未定義符號(hào)（應(yīng)檢查標(biāo)號(hào)為MAIN的指令）“：”為非法字符（應(yīng)改為英文輸入法下的“:”）“，”為非法字符（應(yīng)改為英文輸入法下的“,”）L2為未定義符號(hào)（應(yīng)檢查標(biāo)號(hào)為L(zhǎng)2的指令）第2行 未定義符號(hào)第6行 非法字符圖1-4 源程序編譯窗口單擊“源文件”“

32、構(gòu)建所有”（編譯源程序），彈出源程序編譯窗口如圖1-4所示。若編譯不出錯(cuò)，則自動(dòng)生成目標(biāo)代碼文件（HEX格式）；若編譯出錯(cuò)，根據(jù)提示修改源程序并保存，直至編譯成功。原因：圖1-4中有未定義符號(hào)（symbol not defined）和非法字符（illegal character）。解決辦法：根據(jù)源程序編譯窗口提示的信息修改源程序并保存，然后重新編譯。提示：程序輸入要在英文輸入法下進(jìn)行，否則會(huì)造成編譯出錯(cuò)。3. 8051 CPU Source Code源代碼調(diào)試窗口信息使用Proteus自帶匯編器（如ASEM51），它將產(chǎn)生SDI文件。當(dāng)單步調(diào)試程序時(shí)，源代碼窗口將出現(xiàn)SDI文件。8051 CP

33、U Source Code源代碼調(diào)試窗口按鈕說明： 全速運(yùn)行 單步執(zhí)行，跳過子程序內(nèi)部 單步執(zhí)行，進(jìn)入子程序內(nèi)部 跳出子程序 運(yùn)行到選中指令行 設(shè)置斷點(diǎn)第2章 單片機(jī)硬件和指令系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)21 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的地址分配。2掌握對(duì)片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的方法。3. 掌握用Proteus調(diào)試匯編源程序的方法。二、實(shí)驗(yàn)預(yù)備知識(shí)8051的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器共有256個(gè)單元，按其功能劃分為兩個(gè)部分：低128單元（單元地址00H7FH）和高128單元（單元地址80HFFH）。低128單元按其用途劃分為工作寄存器區(qū)（單元地址00H1FH）、位尋址區(qū)（單元地址20H2FH）、用戶R

34、AM區(qū)（單元地址30H7FH）三個(gè)區(qū)域。如圖2-1所示。高128單元是分配給特殊功能寄存器使用的，其中部分單元（單元地址能被8整除的）可以進(jìn)行位尋址。如表2-1、2-2所示。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容通過執(zhí)行程序中的相關(guān)指令，將有關(guān)數(shù)據(jù)寫入工作寄存器區(qū)、位尋址區(qū)、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和特殊功能寄存器區(qū)各存儲(chǔ)單元，觀察當(dāng)前在用工作寄存器組的選擇與數(shù)據(jù)傳送目標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系、字節(jié)地址與位地址的區(qū)別、特殊功能寄存器的字節(jié)地址、程序計(jì)數(shù)器PC在執(zhí)行指令中的作用。表2-1 8051單片機(jī)特殊功能寄存器表符 號(hào) 名 稱 字節(jié)地址 符 號(hào) 名 稱 字節(jié)地址 BB寄存器F0HSBUF串行數(shù)據(jù)緩沖寄存器99HACC累加器E0HTH1定時(shí)/

35、計(jì)數(shù)器1(高字節(jié))8DHPSW程序狀態(tài)字D0HTH0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0(高字節(jié))8CHIP中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器B8HTL1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1(低字節(jié))8BHP3P3口鎖存寄存器B0HTL0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0(低字節(jié))8AHIE中斷允許控制寄存器A8HTMOD定時(shí)/計(jì)數(shù)器方式寄存器89HP2P2口鎖存寄存器A0HPCON電源控制寄存器87HSCON串行口控制寄存器98HDPH數(shù)據(jù)指針高8位83HP1P1口鎖存寄存器90HDPL數(shù)據(jù)指針低8位82HTCON定時(shí)/計(jì)數(shù)器控制寄存器88HSP堆棧指針81HP0P0口鎖存寄存器80H17H10H18H0FH08H07H00H7FH30H工作寄存器區(qū)位尋址區(qū)用戶RAM

36、區(qū)(堆棧、數(shù)據(jù)緩沖區(qū))1FH2FH7F7E7D7C7B7A79782EH77767574737271702DH6F6E6D6C6B6A69682CH67666564636261602BH5F5E5D5C5B5A59582AH575655545352515029H4F4E4D4C4B4A494828H474645444342414027H3F3E3D3C3B3A393826H373635343332313025H2F2E2D2C2B2A292824H272625242322212023H1F1E1D1C1B1A191822H171615141312111021H0F0E0D0C0B0A09082

37、0H0706050403020100R7R0 第3組工作寄存器 (R0R7)R7R0 第2組工作寄存器 (R0R7)R7R0 第1組工作寄存器 (R0R7)R7R0 第0組工作寄存器 (R0R7)圖2-1 片內(nèi)RAM地址空間表2-2 SFR中位地址分布表SFRMSB位地址/位定義LSB字節(jié)地址BF7F6F5F4F3F2F1F0F0HB.7B.6B.5B.4B.3B.2B.1B.0ACCE7E6E5E4E3E2E1E0E0HACC.7ACC.6ACC.5ACC.4ACC.3ACC.2ACC.1ACC.0PSWD7D6D5D4D3D2D1D0D0HCYACF0RS1RS0OV-PIPBFBEBDB

38、CBBBAB9B8B8H-PSPT1PX1PT0PX0P3B7B6B5B4B3B2B1B0B0HP3.7P3.6P3.5P3.4P3.3P3.2P3.1P3.0IEAFAEADACABAAA9A8A8HEA-ESET1EX1ET0EX0P2A7A6A5A4A3A2A1A0A0HP2.7P2.6P2.5P2.4P2.3P2.2P2.1P2.0SCON9F9E9D9C9B9A999898HSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRIP1979695949392919090HP1.7P1.6P1.5P1.4P1.3P1.2P1.1P1.0TCON8F8E8D8C8B8A898888HTF1TR1TF

39、0TR0IE1IT1IE0IT0P0878685848382818080HP0.7P0.6P0.5P0.4P0.3P0.2P0.1P0.0四、實(shí)驗(yàn)參考程序參考程序1：工作寄存器區(qū)的數(shù)據(jù)傳送地址機(jī)器碼源程序注釋檢查數(shù)據(jù)ORG 0000H；表示程序從地址0000H存放0000H78 11MOV R0,#11H；將立即數(shù)11H送到寄存器R0中（ H）=11H0002H79 22MOV R1,#22H；將立即數(shù)22H送到寄存器R1中（ H）=22H0004H7A 33MOV R2,#33H；將立即數(shù)33H送到寄存器R2中（ H）=33H0006H7B 44MOV R3,#44H；將立即數(shù)44H送到寄存

40、器R3中（ H）=44H0008H75 D0 10 MOV PSW，#10H；使工作寄存器工作于2區(qū)（ H）=10H000BH78 55 MOV R0,#55H；將立即數(shù)55H送到寄存器R0中（ H）=55H000DH79 66 MOV R1,#66H；將立即數(shù)66H送到寄存器R1中（ H）=66H000FH7A 77 MOV R2,#77H；將立即數(shù)77H送到寄存器R2中（ H）=77H0011H7B 88 MOV R3,#88H；將立即數(shù)88H送到寄存器R3中（ H）=88H END；程序結(jié)束參考程序2：位尋址區(qū)的數(shù)據(jù)傳送地址機(jī)器碼源程序注釋檢查數(shù)據(jù)ORG 0100H；表示程序從地址010

41、0H存放0100H75 20 F0MOV 20H,#0F0H；將字節(jié)地址20H單元中的內(nèi)容置F0H（20H）= 0103HD2 00SETB 00H；將位地址00H單元中的內(nèi)容置1 （ H）=10105HD2 01SETB 01H；將位地址01H單元中的內(nèi)容置1 （ H）=10107HD2 02SETB 02H；將位地址02H單元中的內(nèi)容置1 （ H）=10109HD2 03SETB 03H；將位地址03H單元中的內(nèi)容置1 （ H）=1010BHC2 04CLR 04H；將位地址04H單元中的內(nèi)容置0 （ H）=0010DHC2 05CLR 05H；將位地址05H單元中的內(nèi)容置0 （ H）=0

42、010FHC2 06CLR 06H；將位地址06H單元中的內(nèi)容置0 （ H）=00111HC2 07CLR 07H；將位地址07H單元中的內(nèi)容置0 （ H）=0（20H）= 0113H75 90 FFMOV P1,#0FFH；將字節(jié)地址90H單元中的內(nèi)容置FFH（90H）= 0116HC2 90CLR 90H；將P1.0置0 （ H）=00118HD2 90SETB 90H；將P1.0置1（ H）=1011AHC2 91CLR 91H；將P1.1置0 （ H）=0011CHD2 91SETB 91H；將P1.1置1（ H）=1 END；程序結(jié)束參考程序3：數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和特殊功能寄存器區(qū)的數(shù)據(jù)傳送

43、地址機(jī)器碼源程序注釋檢查數(shù)據(jù)ORG 0200H；表示程序從地址0200H存放0200H75 30 99MOV 30H,#99H；將立即數(shù)99H送到30H中（30H）=（PC）=0203H75 45 AAMOV 45H,#0AAH；將立即數(shù)AAH送到45H中（45H）=（PC）=0206H75 81 50MOV SP,#50H；將立即數(shù)50H送到堆棧指針SP中（ H）=50H（PC）=0209H74 60MOV A,#60H；將立即數(shù)60H送到累加器A中（ H）=60H（PC）=020BH75 90 55MOV P1,#55H；將立即數(shù)55H送到P1口中（ H）=55H（PC）=020EH75

44、D0 90 MOV PSW，#90H；使工作寄存器工作于2區(qū)、進(jìn)位位CY置1（ H）=90H（PC）=0211H90 12 34MOV DPTR，#1234H；將立即數(shù)1234H送到數(shù)據(jù)指針DPTR中（ H）=12H（ H）=34H END；程序結(jié)束五、實(shí)驗(yàn)步驟1. 新建設(shè)計(jì)文件。單擊“文件”“新建設(shè)計(jì)”，在彈出的“Create New Deign”對(duì)話框中選擇“DEFAULT”模板后單擊“OK”。2. 設(shè)置圖紙尺寸。單擊“系統(tǒng)”“設(shè)置圖紙尺寸”，在彈出的“Sheet Size Configuration”對(duì)話框中選擇“A4”圖紙尺寸或自定義尺寸后單擊“OK”。3. 設(shè)置網(wǎng)格。單擊“查看”“網(wǎng)

45、格”，網(wǎng)格顯示（再次單擊，網(wǎng)格不顯示）。單擊“查看”“Snap xxth”（或Snap x.xin）,可改變網(wǎng)格單位，默認(rèn)為“Snap 0.1in”。4. 保存設(shè)計(jì)文件。單擊“文件”“保存設(shè)計(jì)”，在彈出的“Save ISIS Design File”對(duì)話框中指定文件夾(如D盤 電信061文件夾)、輸入文件名“reg”并選擇保存類型為“Design Files”后單擊“保存”。5. 選取元器件。從Proteus元器件庫中選取元器件AT89C51（單片機(jī)）。單擊模式選擇工具欄“元件”按鈕，單擊器件選擇按鈕“P”，在彈出的 “Pick Devices”（選取元器件）對(duì)話框的“Keywords”（關(guān)鍵

46、字）欄中輸入元器件名稱“AT89C51”（也可以是分類、小類、屬性值），與關(guān)鍵字匹配的元器件“AT89C51”顯示在元器件列表（Results）中。雙擊選中的元器件“AT89C51”，便將所選元器件“AT89C51”加入到對(duì)象選擇器窗口。單擊“OK”完成元器件選取。參見圖1-2選取元器件對(duì)話框。6. 放置元器件。單擊對(duì)象選擇器窗口的元器件“AT89C51”，元器件名“AT89C51”變?yōu)樗{(lán)底白字，預(yù)覽窗口顯示“AT89C51”元器件；單擊方向工具欄按鈕可實(shí)現(xiàn)元器件的左旋、右旋、水平和垂直翻轉(zhuǎn)，以調(diào)整元器件的擺放方向；將鼠標(biāo)指針移到編輯區(qū)某一位置，單擊一次就可放置元器件“AT89C51”。按圖2

47、-3所示放置元器件。7. 編輯元器件。單擊模式選擇工具欄“編輯”按鈕，進(jìn)入編輯狀態(tài)。右擊（或單擊）元器件，該元器件變?yōu)榧t色表明被選中，鼠標(biāo)指針放到被選中的元器件上，按住左鍵拖動(dòng)，將鼠標(biāo)移到編輯區(qū)某一位置松開，即完成元器件的移動(dòng)。鼠標(biāo)指針放到被選中的元器件上右擊，單擊彈出的快捷菜單中的方向工具欄按鈕可實(shí)現(xiàn)元器件的旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)。右擊被選中的元器件，可刪除該元器件。被選中的元器件外單擊，可撤銷選中。8. 放置終端。單擊模式選擇工具欄“終端”按鈕，單擊對(duì)象選擇器窗口的電源終端“POWER”，該終端名背景變?yōu)樗{(lán)色，預(yù)覽窗口顯示該終端；單擊方向工具欄“左旋轉(zhuǎn)”按鈕，電源終端逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90；將鼠標(biāo)指針移到編輯

48、區(qū)某一位置，單擊一次就可放置一個(gè)終端。9. 連線。單擊命令工具欄“實(shí)時(shí)Snap(捕捉)”按鈕，實(shí)時(shí)捕捉有效（再次單擊，實(shí)時(shí)捕捉無效），當(dāng)鼠標(biāo)指針接近引腳末端時(shí)，該處會(huì)自動(dòng)出現(xiàn)一個(gè)小方框“”，表明可以自動(dòng)連接到該點(diǎn)。按圖2-3所示單擊要連線的元器件起點(diǎn)和終點(diǎn)，完成連線。10. 添加源程序。單擊“源文件”“增加/移除源文件”，在彈出的“Add/Remove Source Code Files”對(duì)話框中單擊“Code Generation Tool”欄下拉列表框按鈕，選擇“ASEM51”(51匯編器)；單擊新建源文件按鈕“NEW”，在彈出的“New Source File”對(duì)話框中指定文件存放的文件夾，輸入文件名“reg.asm”,單擊“打開”，在單擊打開的對(duì)話框中的按鈕“是”；確認(rèn)“Source Code Filename”欄下拉列表框中顯示文件名為“reg.asm”，單擊“OK”。第一次使用該軟件時(shí)，要按1.2.2節(jié)介紹的方法設(shè)置代碼產(chǎn)生工具。11. 編輯