第1章認(rèn)識51單片機

單片機是在一塊硅芯片上集成了CPU、存儲器和輸入/輸出單元的集成電路，以單片機為核心的硬件電路稱為單片機系統(tǒng)，單片機存儲器嵌入了應(yīng)用程序的單片機系統(tǒng)則統(tǒng)稱為單片機應(yīng)用系統(tǒng)。1.1單片機基本概念自從1946年世界上第一臺電子管數(shù)字計算機ENIAC在美國賓西法尼亞大學(xué)研制成功，電子計算機技術(shù)得到了迅速發(fā)展。計算機技術(shù)的發(fā)展主要朝著高速的巨型超級機和嵌入式的微型計算機兩個方向發(fā)展。一般來說，微型計算機包括運算器、控制器、存儲器（Memory）及輸入/輸出單元（I/O）這4個基本組成部分。如果將運算器和控制器封裝在一塊芯片上，則稱為微處理器（MCU，MicroControllerUnit）或中央處理器（CPU，CentralProcessUnit）。如果將中央處理器（CPU）、存儲器（Memory）及輸入/輸出單元（I/O）集成在一小塊硅片上，如圖1-1所示，這樣一塊芯片就具有了計算機的功能屬，性因而被等集成在一塊硅片上，再配置幾的單片機系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上嵌入應(yīng)用軟件的單片機系統(tǒng)稱為單片機應(yīng)用系統(tǒng)。稱為微型單片計算機，簡稱單片機。所以單片機就是將CPU、存儲器和輸入/輸出單元（I/O）個小的器件，如電阻、電容、石英晶體、連接器等，即組成一個完整圖1-1單片機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖單片機從20世紀(jì)70年代發(fā)展到現(xiàn)在，大致經(jīng)歷型計算機的一個重要分支，應(yīng)用面廣，發(fā)展快，已發(fā)展為上百種朝著高能性、低功耗、小體積、大容量、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾（1）SCM（SingleChipMicrocomputer）即單片微型計算機階段，主要是尋求最佳的單片形態(tài)嵌入式系統(tǒng)的最佳體系結(jié)構(gòu)。這種嵌入式的體系結(jié)構(gòu)奠定了SCM與通用計算機完全不同的發(fā)展道路。在嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展的道路上，Intel公司功不可沒。SCM的誕生以Intel公司的MCS-51為代表“單片機”一詞由此而來。（2）MCU（MicroControllerUnit）即微控制器階段了SCM、MCU、SoC三大階段。單片機作為微系列的近千個機種。目前，單片機正個方向發(fā)展。開創(chuàng)，，主要的技術(shù)方向是：電子系統(tǒng)在不斷擴展?jié)M足嵌入式應(yīng)用時，對象系統(tǒng)要求對各種外圍電路與接口電路具有智能化的控制能力。它所涉及的領(lǐng)域都與對象系統(tǒng)相關(guān)，因此，發(fā)展MCU的重任不可避免地落在電氣、電子技術(shù)廠家。從這一角度來看，Intel逐漸淡出MCU的發(fā)展也有其客觀因素。在發(fā)展MCU方面，最著名的廠家當(dāng)數(shù)Philips公司。Philips公司以其在嵌入式應(yīng)用方面的巨大優(yōu)勢，將MCS-51從單片微型計算機迅速發(fā)展到微控制器。（3）SoC（SystemonChip）稱為芯片級系統(tǒng)，也稱為片上系統(tǒng)，是一個有專用目標(biāo)的集成電路，其中包含完整系統(tǒng)并有嵌入軟件的全部內(nèi)容。從狹義角度講，它是信息系統(tǒng)核心的芯片集成，將系統(tǒng)51單片機原理及應(yīng)用2關(guān)鍵部件集成在一塊芯片上；從廣義角度講，SoC是一個微小型系統(tǒng)，如果說中央處理器（CPU）是大腦，那么SoC就是包括大腦、心臟、眼睛和手的系統(tǒng)。國內(nèi)外學(xué)術(shù)界一般傾向?qū)oC定義為將微處理器、模擬IP核、數(shù)字IP核和存儲器（或片外存儲控制接口）集成在單一芯片上，它通常是客戶定制的，或是面向特定用途的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。單片機的幾個重要指標(biāo)如下。（1）位數(shù)。位數(shù)是單片機能夠一次處理的數(shù)據(jù)的寬度，有1位機（AD7502）、4位機（Intel4004）、8位機（MCS-51）、16位機（MCS-96）、32位機（ARM內(nèi)核單片機）。（2）存儲器。存儲器包括程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器。程序存儲器空間較大，字節(jié)數(shù)一般從幾KB到幾百KB，另外程序存儲器還有不同的類型，如掩膜ROM、EPROM、E2PROM、FlashROM等，程序存儲器的編程方式又分為串行編程、并行編程、在編線程（ISP，InSystemProgrammable）、應(yīng)用再編程（IAM，InApplicationre-Programmable）和專用的ISP編程接口。數(shù)據(jù)存儲器的字節(jié)數(shù)通常從幾十B到幾十KB。（3）I/O口。單片機一般都有幾個到幾十個I/O口，即輸入行選擇（4）速度。單片機的運行速度是指CPU的運行速度，以每秒執(zhí)Mps（百萬條指令每秒），目前最快的單片機可達(dá)到100MIps。單片機的速度通常是與系統(tǒng)時鐘于PC的主頻）相關(guān)的，但并不是頻率越高的處理速度就一定越快，但對于同一型號的單片機，時鐘，運行的速度就越快（5）工作電壓。單片機的工作電壓通常是5V（±5%或±10%），也有3V/3.3V的電壓產(chǎn)品，也有在更低的1.5V電壓工作的單片機?，F(xiàn)代單片機又出現(xiàn)了寬電壓范圍型，即在2.5～6.5V內(nèi)都可以正常工作（6）功耗。低功耗是現(xiàn)代單片機所追求的一個目標(biāo)，目前低功耗單片機的靜態(tài)電流可以低至μAnA級，有的單片機還有等待、關(guān)斷和睡眠等多種工作方式，以此來降低功耗（7）工作溫度。單片機根據(jù)工作溫度可分為民用級（商業(yè)級）、工業(yè)級和軍用級3種產(chǎn)品。民用級的工作溫度范圍是0℃～70℃，工業(yè)級的工作溫度范圍是–40℃～85℃，軍用級的工作溫度范圍–55℃～150℃（不同廠家劃分標(biāo)準(zhǔn)也不盡相同）。（8）附加功能。有的單片機有更多的功能，用戶根據(jù)自己的單片機內(nèi)部有A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換提高系統(tǒng)的可靠性/輸出口，用戶可以根據(jù)自己的需要進(jìn)。行多少條指令衡量，常用單位是（相當(dāng)頻率越高。。級甚至。是的需要選擇最適合自己的產(chǎn)品。比如有、串行口和LCD驅(qū)動等，使用這一類單片機可以減少外部器件，。1.251系列單片機介紹1.2.151單片機的特點和分類1．單片機的特點（1）集成度高、體積小、可靠性高單片機為芯片級的計算機，計算“五臟俱全”，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單化、低功耗（2）具有優(yōu)異的性價比單片機不但具備計算機的基本功能，且價格極其低為幾元人民幣。機所具備的基本功能部件全部集成于一塊芯片上，體積雖小，但、抗干擾能力大為增強，穩(wěn)定性極大地提高。廉，如一塊高檔型STC89S51單片機，售價僅第1章認(rèn)識51單片機3（3）控制功能強單片機在實時控制方面具有較強功能，在指令系統(tǒng)中，除了有能處理復(fù)雜邏輯關(guān)系的位操作指令外，還有功能極強的中斷控制指令，使多種I/O接口電路的應(yīng)用顯得更靈活、更易實現(xiàn)。（4）低電壓、低功耗由于大多單片機采用CMOS半導(dǎo)體材料制造，功耗低。有的單片機可在2.2V甚至更低電壓下運行，工作電流降至微安級。低電壓、低功耗使單片機大量應(yīng)用于攜帶式產(chǎn)品和家用消費類產(chǎn)品當(dāng)中。2．單片機的分類當(dāng)前世界上的單片機種類繁多，各國生產(chǎn)廠家、廠商琳瑯滿目，產(chǎn)品性能各有所長，共有幾十種單片機系列、上百個品種，可根據(jù)結(jié)構(gòu)和性能來進(jìn)行分類。（1）按制造工藝分類單片機片芯的半導(dǎo)體材料制造工藝可分為HMOS和CHMOS兩大類型，目的是使單片機片芯具有高密度、高速度、低功耗的特點。（2）按單片機字長分類所謂字長，即CPU一次僅能處理二進(jìn)制的位數(shù)，單片機的字長目前可分為1位機、4位機、8位機、16位機、32位機和64位機，使單片機能基本滿足各種場合的不同應(yīng)用要求和開發(fā)需要。（3）按單片機內(nèi)存儲器的類型分類單片機片內(nèi)的程序存儲器可分為無ROM型、帶不可擦除ROM型、帶可擦除EPROM型或E2PROM型，以及近幾年來新發(fā)展的帶閃速存儲器Flash型等。隨著新技術(shù)的發(fā)展，單片機的應(yīng)用開發(fā)將更易實現(xiàn)、成本更低廉。（4）按單片機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分類單片機的存儲器結(jié)構(gòu)，可分為馮·諾依曼型和哈佛型兩種形式，如圖1-2所示。一般的通用計算機及某些單片機（如MCS-96系列），均是采用馮·諾依曼型結(jié)構(gòu)，程序和數(shù)據(jù)公用一個存儲器。而大部分單片機通常采用哈佛結(jié)構(gòu)，將數(shù)據(jù)與程序分別存器內(nèi)，這是由單片機的應(yīng)用特點所決定的。單片機應(yīng)用往往是針對某個特定控制對象服務(wù)的，程序計、調(diào)試一旦取得成功，便固化在程序存儲器，這樣不僅省去了每次開機后的重新裝入程序的步驟，放在兩個相互獨立的存儲設(shè)且能有效地防止因突然掉電和其他干擾而引起的程序丟失和錯誤。圖1-2單片機存儲器結(jié)構(gòu)（5）按應(yīng)用場合分類①通用性單片機把內(nèi)部部件功能及指令系統(tǒng)等開發(fā)資源全部面向用戶提供使用，用戶可根據(jù)不同場合的控制任務(wù)進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用，其適應(yīng)性較強，應(yīng)用非常廣泛。MCS-51系列及STC89S系列單片機均為通用性機型。②專用性單片機生產(chǎn)制造廠家根據(jù)某種特殊需要而專門針對相應(yīng)設(shè)計的片芯，如智能儀表、智能傳感器、智能萬向攝像機等電腦芯片；電視機、空調(diào)機、洗衣機、電冰箱、風(fēng)扇等家用電器專用單片機片芯。51單片機原理及應(yīng)用41.2.2MCS-51系列單片機MCS-51是指由美國Intel公司生產(chǎn)的一系列單片機的總稱，這一系列單片機包括很多品種，如8031、8051、8751、8032、8052、8752等，將它們分為51和52兩大類。52類是51類的增強型，其最大特色是52類內(nèi)部存儲器的容量更大，增加了一個定時/計數(shù)器。其中8051是最早最典型的產(chǎn)品，該系列其他單片機都是在8051的基礎(chǔ)上進(jìn)行功能的增、減、改變而來的，所以人們習(xí)慣于用8051來稱呼MCS-51系列單片機。Intel公司將MCS-51的核心技術(shù)授權(quán)給了很多其他公司，所以有很多公司在做以8051為核心的單片機。當(dāng)然，功能或多或少有些改變，以滿足不同的需求，其中89C51是由美國Atmel公司開發(fā)生產(chǎn)的。STC89S51是宏晶公司的產(chǎn)品，是當(dāng)前國內(nèi)高校學(xué)生在學(xué)習(xí)中用得最廣泛的單片機。MCS-51系列單片機按芯片內(nèi)部的ROM來區(qū)分，可分為無ROM型（8031/8032）、MaskROM型（8051/8052）、EPROM型（8751/8752）及E2PROM（89C51/89C52、89S51/89S52），如表1-1所。示表1-1MCS-51單片機分類表51類52類89C5189S5189C5289S52型號類型803180518751803280528752無ROMMaskROMEPROME2PROM無ROMMaskROMEPROME2PROM內(nèi)部0KB外接64KB內(nèi)部0KB外接64KBROM內(nèi)部4KB，外接64KB內(nèi)部8KB，外接64KBRAM內(nèi)部128B，外接最大64KB2個16位定時/計數(shù)器內(nèi)部256B，外接最大64KB2個16位定時/計數(shù)器定時/計數(shù)器中斷源56I/O4個8位輸入/輸出端口4個8位輸入/輸出端口1.2.3Atmel的51系列單片機Atmel的51單片機是Atmel半導(dǎo)體公司以51內(nèi)核為標(biāo)準(zhǔn)如，標(biāo)準(zhǔn)的8051單片機沒有20pin封裝的芯片，但是AT89C2051、AT89C4051都是20pin封裝的單片機。它主要是把原51單片機的P0口和P2口省略了，然后再改進(jìn)了一些功能?？梢哉J(rèn)為它們是精簡型51單片機，比較適合初學(xué)者學(xué)習(xí)。AT89有許多型號，如AT89C51、AT89S51、AT89C52、AT89S52和AT89S8252（后面幾款其實是8052單片機，但是和8051的指令系統(tǒng)兼容，只是增加了一些功能而已，也可以認(rèn)為是51系列的單片機）。AT89系列單片機都是Flash型單片機，燒錄次數(shù)至少在1000次以上（數(shù)據(jù)手冊提供，實際估計要在4000次以上了），只要芯片上帶有“s”字樣的單片機，都可以支持ISP（在線燒錄的單片機，它是改進(jìn)型的51單片機。比）。1.2.4STC-51單片機宏晶科技公司生產(chǎn)的51單片機現(xiàn)已成為全球單片機的第一品牌，是中國大陸本土MCU領(lǐng)航者。STC-51單片機是STC宏晶公司以51內(nèi)核為標(biāo)準(zhǔn)的單片機，是一款高性能的增強型51單片機。比如典型產(chǎn)品STC89C51RC是采用8051核的ISP在系統(tǒng)可編程芯片，具有以下特點。1．增強型8051單片機，6時鐘/機器周期和12時鐘/機器周期可以任意選擇，指令代碼完全兼?zhèn)鹘y(tǒng)8051。容2．工作電壓：5.5～3.3V（5V單片機）/3.8～2.0V（3V單片機）。3．時鐘頻率0～35MHz，相當(dāng)于普通8051的0～420MHz，實際工作頻率可達(dá)48MHz。第1章認(rèn)識51單片機54．用戶應(yīng)用程序空間12K/10K/8K/6K/4K/2K字節(jié)；片內(nèi)Flash程序存儲器，擦寫次數(shù)可達(dá)10萬次以上。5．片上集成512字節(jié)RAM。6．通用I/O口，復(fù)位后為準(zhǔn)雙向口/弱上拉，每個最大不得超過55mA。I/O口的驅(qū)動能力均可達(dá)到20mA，但整個芯片7．ISP（在系統(tǒng)可編程）/IAP（在應(yīng)用可編程），無須專用編程器，可通過串口（P3.0/P3.1）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片。8．具有EPROM功能。29．具有看門狗功能。10．工作溫度范圍：0℃～75℃/–40℃～+85℃。11．封裝：PDIP、SOP、PLCC等多種封裝。1.2.551單片機產(chǎn)品標(biāo)號與引腳信息1．51單片機的產(chǎn)品標(biāo)號信息單片機芯片上的標(biāo)號通過圖1-3來說明，其他廠商的單片機芯片大同小異，圖1-3所示芯片的全部標(biāo)號為STC89C51RC40C-PDIP401015COK816.CD。圖1-3中的STC——前綴，表示芯片為STC公司生產(chǎn)的標(biāo)示含義如下：產(chǎn)品，其他前綴有還AT、i、SST等。8——表示該芯片為8051內(nèi)核芯片。9——表示內(nèi)部含F(xiàn)lashE2PROM存儲器。80C51中的0表示內(nèi)部含MaskROM存儲器（掩膜ROM），87C51中圖1-3STC89C51RC40C-PDIP401015COK816.CD單片機芯片的7表示內(nèi)部含EPROM存儲器（紫外線可擦C——表示該器件為CMOS89LV52和89LE中的常為3.3V電壓供電）；而89S51中的S表示該芯片行下載功能的Flash存儲器，即具有ISP線編程功能。5——表示固定不變。1——表示該芯片內(nèi)是該芯片內(nèi)RC——表示該芯片內(nèi)第一個40——表示該芯片外部晶振最高可接C——級別，C表示商業(yè)級，溫度范圍為0℃～+70℃；+85℃；A表示汽車用產(chǎn)品，溫度范圍為–40℃～+125℃；M表示軍用產(chǎn)品，溫度范圍為PDIP——表示產(chǎn)品封裝型號，PDIP表示雙排直插式，單片機的封裝有還PLCC（帶引線的塑料芯除ROM）。LV和LE都表示該芯片為低壓含有可串可在部程序存儲器空間的大小，1為4KB，2為8KB，3為12KB，即乘以4KB就部的程序存儲器的空間大小。部的RAM為512B，RC+表示內(nèi)入40MHz。I表示工業(yè)級，溫度范圍為–40℃～–55℃～+150℃。部的RAM為1280B。片封裝）、QFP（塑料方形扁平式封裝）和PGA（插針網(wǎng)格陣列封裝）等。第二個40——表示該引腳為40個。1015——表示該芯片的產(chǎn)生日期為2010年第15周。COK816.CD——不詳（有關(guān)資料顯示，此標(biāo)號表示芯片制造工藝或處理工藝）。2．51單片機的引腳分布下面進(jìn)一步來認(rèn)識單片機的引腳。圖1-4和圖1-5所示為51單片機不同封裝的引腳分布圖。51單片機原理及應(yīng)用6圖1-451單片機PDIP封裝引腳分布圖圖1-551單片機PLCC封裝引腳分布圖初次看見這些引腳時，一定會感覺太難記憶，其實純粹去記憶引腳是沒有意義的，最好的方法是邊學(xué)邊記?；?051內(nèi)核的各種單片機，若引腳相同或者封裝相同，它們的引腳功能是相通的，其中40腳PDIP封裝51單片機，也有20、28、32、44等不同引腳數(shù)的51單片機，教學(xué)中用得較多的是讀者也要了解。無論是哪種芯片，在觀察它的表面時，大都能找到一個凹進(jìn)去的小圓點，或者一個用顏色標(biāo)識的小標(biāo)記（圓點或三角或其他小圖形），這個小標(biāo)記所對應(yīng)的引腳就是這個芯片的第1腳，然51單片機的左上方有一個白色的小三2,3,…,40腳。圖1-5所示的51單片機的最上面的坑所對應(yīng)的引腳就該單片機的第1腳，然后逆時針方向排序，分別為第2,3,…,44腳。在焊接或繪制電路板時，一定要注意它們的引腳標(biāo)號。3．51單片機的引腳電平特性后沿逆時針方向數(shù)下去，即為1到最后一個引腳。圖1-4所示的1腳，逆時針數(shù)依次是第坑，這個小圓角，那就是該單片機的第正中有間一個小圓51單片機是一種數(shù)字集成芯片，數(shù)字電路只有兩種電平，即高電平和低電平。51單片機的邏輯電平也只有這兩種電平，并且是常用的TTL電平，其中高電平為+5V，低電平為0V。1.2.6單片機的應(yīng)用單片機以高性能、高速度、體積小、價格低廉、可重復(fù)編程和可功能擴展等獨特的優(yōu)點，廣泛地應(yīng)用在各個領(lǐng)域，大致歸納為以下幾個方面。1．在智能儀器儀表中的應(yīng)用單片機廣泛應(yīng)用在工業(yè)設(shè)備中的智能測控、醫(yī)療器械、醫(yī)療分析儀、色譜儀、示波器、掃頻儀等各類儀器儀表（包括溫度、濕度、壓力、流量、電壓、電流、功率、頻率、角度、長度、厚度、硬度、元素測定等）之中，使儀器儀表的數(shù)字化、智能化、微型化、專用化等功能得到了極大地提高，性價比更顯優(yōu)勢。2．在工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域中的應(yīng)用單片機在工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。在供配電系統(tǒng)中，單片機對各種參數(shù)儀表及開關(guān)進(jìn)行自動監(jiān)控；在工業(yè)生產(chǎn)過程中，單片機對工業(yè)機器人、機械手、電動機速度轉(zhuǎn)矩、伺服系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗M(jìn)行實時控制。第1章認(rèn)識51單片機73．在通信領(lǐng)域中的應(yīng)用在智能線路運行控制、程控交換機、光電交換器、手機、電話機、智能調(diào)制解調(diào)器等通信系統(tǒng)中，都可以看到單片機的身影。4．在軍用領(lǐng)域中的應(yīng)用單片機在智能武器裝置、導(dǎo)彈控制、魚雷制導(dǎo)控制、精確炸彈、電子干擾系統(tǒng)、自動火炮、航空導(dǎo)航系統(tǒng)等軍用領(lǐng)域發(fā)揮著巨大的作用。5．在數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中的應(yīng)用在圖文傳真機、圖表終端、激光打印機、復(fù)印機、打字機、硬盤錄像機、數(shù)碼相機、數(shù)字電視等數(shù)字領(lǐng)域中，單片機也得到了廣泛應(yīng)用。6．在消費電子領(lǐng)域中的應(yīng)用目前，幾乎所有的家用電器中，均以單片機為核心構(gòu)成控制線路，不但提高了自動化程度，而且增強了功能。運用單片機實現(xiàn)家電的模糊控制、智能控制已成為家用電器的主要發(fā)展方向。1.351單片機應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)開流程與開發(fā)工具1.3.151單片機應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)流程51單片機應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)開流程與一般單片機的發(fā)開流程類似，其基本開發(fā)流程可分為軟件與硬件兩部分，這兩部分是并行發(fā)開的。在硬件方面，主要是設(shè)計原理圖、繪制PCB、選擇合適的元器件等工作；在軟件開發(fā)方面，則是運用C語言或匯編語言編寫源程序，然后進(jìn)行編譯、鏈接生成可執(zhí)行文件，再次進(jìn)行軟件調(diào)試/仿真。當(dāng)完成軟件設(shè)計后，即可應(yīng)用在線生成的可執(zhí)行程序，在目標(biāo)板上進(jìn)行在線仿真。若軟件、硬件設(shè)計無誤，則可利用IC編程器，將可執(zhí)行文件燒錄到51單片機，最后將該51單片機插入目標(biāo)電路板，即完成了設(shè)計，如圖1-6所示。仿真器（ICE，In-CircuitEmulator）加載編譯后圖1-6傳統(tǒng)的51單片機應(yīng)用系統(tǒng)的發(fā)開流程51單片機原理及應(yīng)用851單片機應(yīng)用系統(tǒng)的核心元件是51單片機，當(dāng)應(yīng)用51單片機來設(shè)計控制電路時，除了要進(jìn)行電路設(shè)計外，還要編寫51程序。傳統(tǒng)的51單片機程序開發(fā)流程如圖1-7所示。圖1-7傳統(tǒng)的51單片機程序開發(fā)流程早期的源程序（SourceCode，即*.c或*.asm）編輯，通常是通過文本編輯器編寫的，國內(nèi)單片機開發(fā)者常使用KeilC51軟件來完成。51單片機源程序的編譯與鏈接也是在KeilC51軟件中完成的，其中源程序編譯得到的是目標(biāo)文件（ObjectCode，即*.obj），再利用鏈接程序（link），將目標(biāo)文件鏈接產(chǎn)生可執(zhí)行文件（Intel的十六進(jìn)制文件*.hex）。軟件仿真就是利用軟件仿真程序進(jìn)行簡單的軟件仿真分析。在線仿真就是將前面生成的*.hex文件加載到在線仿真器，再把在線仿真器當(dāng)做51單片機，插入到所開發(fā)的目標(biāo)電路板上，即可進(jìn)行在線仿真。如果一切都正確，則可利用單片機編程器，將*.hex文件燒錄到51單片機中去，將含程序代碼的51單片機插入到目標(biāo)電路板上，就完成了51單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計。1.3.2KeilC51開發(fā)工具簡介KeilC51是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編語言相比，C語言在功能、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、鏈接器、庫管理和一個功能強大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個集成開發(fā)環(huán)境（μVision）將這些部分組合在一起。運行Keil軟件需要NT、WINXP、WIN7等操作系統(tǒng)。如果使用C語言編程，那么Keil幾乎就是不二之選，即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強大的軟件仿真調(diào)試工具也會使開發(fā)人員事半功倍。KeilC51的集成環(huán)境是μVision系列，其版本目前已經(jīng)達(dá)到μVision5，各種不同版本的使用界面大致相同，只不過高版本內(nèi)的芯片種類多些而已。KeilC51軟件介紹見附錄B。Keil的網(wǎng)站雖然沒有中文版本，但是Keil軟件卻被80%的中國軟件工程師使用，但凡與電子相關(guān)的專業(yè)學(xué)生，都會從單片機和計算機編程開始學(xué)習(xí)，而學(xué)習(xí)單片機自然會用到Keil軟件。國內(nèi)由米爾科技、億道電子、英倍特提供Keil的銷售和技術(shù)支持服務(wù)，他們是ARM公司的合作伙伴，也是國內(nèi)領(lǐng)先的嵌入式解決方案提供商。1.3.3Proteus軟件使用簡介Proteus軟件是LabcenterElectronics公司的一款電路設(shè)計與仿真軟件，它包括ISIS和ARES兩個軟件模塊。ARES模塊主要用來完成PCB的設(shè)計，而ISIS模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。Proteus的軟件仿真基于VSM技術(shù)，與其他單片機仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機CPU的工作情況，也能仿真單片機外圍電路或沒有單片機參與的其他電路的工作情況，因此在仿真和程序調(diào)試時，關(guān)心的不再是某些語句執(zhí)行時單片機寄存器和存儲器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運行和電路工作的過程和結(jié)果。從某種意義上講，對于這樣的仿真實驗，彌補了實驗和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象。Proteus不僅可以作為學(xué)校單片機（電子等）實驗的模擬仿真，也可以作為個人工作室的仿真實驗。第1章認(rèn)識51單片機9作為電子技術(shù)或控制類相關(guān)專業(yè)的學(xué)生和工程技術(shù)人員，在學(xué)習(xí)了該軟件后，可以充分利用它所提供的資源，幫助自己提高工程應(yīng)用能力。當(dāng)然，軟件仿真的精度有限，而且還有一些器件沒有相應(yīng)的仿真模型。用開發(fā)板和仿真器當(dāng)然是最好的選擇，可是對于單片機愛好者，運用Proteus開發(fā)單片機應(yīng)該是一個比較好的選擇。Proteus軟件具有其他EDA工具軟件（如Multisim）的功能，這些功能是：（1）原理布圖；（2）PCB自動或人工布線；（3）SPICE電路仿真。革命性的特點：（1）互動的電路仿真。用戶可以多次使用RAM、ROM、鍵盤、馬達(dá)、LED、LCD、ADC、DAC、部分SPI器件和部分IC等器件。2（2）仿真處理器及其外圍電路。能仿真51系列、AVR、PIC、ARM等常用的單片機，還可以配合系統(tǒng)配置的虛擬邏輯分析儀、電壓表、電流表和示波器等，能看到運行后輸入/輸出的效果。Proteus軟件的使用見附錄C。1.3.4單片機開發(fā)仿真器單片機開發(fā)仿真器是指以調(diào)試單片機軟件為在體系結(jié)構(gòu)上與PC是完全相同的，也包括中央處理器、輸入/輸出接口、存儲器等基本單元，因而與PC等設(shè)備的軟件結(jié)構(gòu)也是類似的。因為單片機在軟件開發(fā)的過程中需要對軟件進(jìn)行調(diào)試，觀察其中間結(jié)果，排除軟件中存在的問題，但是由于單片機的應(yīng)用場合問題，其不具備標(biāo)準(zhǔn)的輸入/輸出裝置，受存儲空間的限制，也難以容納用于調(diào)試程序的專用軟件，因此要對單片機軟件進(jìn)行調(diào)試，就必須使用單片機仿真器。單片機仿真器具有基本的輸入/輸出裝置，具備支持程序調(diào)試的軟件，使得單片機開發(fā)人員可以通過單片機仿真器輸入和修改程序，觀察程序運行結(jié)果與中間值，同時對與單片機配套的硬件進(jìn)行檢測與觀察，可以大大提高單片機的編程效率和效果。最早的單片機仿真器是一套獨立裝置，具有專用的鍵盤和顯示器，用于輸入程序并顯示運行結(jié)果。隨著P