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1、-毕业论文_单片机常用电路设计及C51仿真_专科-第 1 页毕业设计报告（论文）报告（论文）题目： 所在系部： 所在专业： 所在班级： 姓 名： 学 号： 指导教师姓名： 完 成 时 间 ： 北华航天工业学院教务处制北华航天工业学院电子工程系毕业设计（论文）任务书姓 名：专 业：班 级：学号：指导教师：职 称：完成时间：毕业设计（论文）题目：单片机常用电路设计及C51仿真设计目标：1 8255A应用电路设计与仿真2 8155应用电路设计与仿真3 利用74LS164扩展并行输出电路设计与仿真4 利用74LS165扩展并行输入电路设计与仿真5 并行时钟芯片DS12C887应用电路设计与仿真6 串行
2、时钟芯片DS1302应用电路设计与仿真技术要求：利用Keil C51集成开发环境进行C程序的编辑、编译和链接，利用Proteus ISIS 7设计电路原理图，并实现Keil与Proteus软件的联合仿真。完成8155、8255A、74LS164、74LS165、DS12C887和DS1302等常用芯片的应用电路设计与仿真。所需仪器设备：计算机一台、Keil C51软件和Proteus ISIS 7 Professtional软件一套。成果验收形式：原理图、C51程序清单、仿真运行结果参考文献：51单片机C语言程序设计、数字电子技术基础时间安排15周-6周立题论证39周-13周仿真调试27周-8
3、周方案设计414周-16周成果验收指导教师： 教研室主任： 系主任：摘 要单片机最小系统，无论对单片机初学人员还是开发人员都具有十分重要的意义，可以利用最小系统进行编程实现工业控制。单片机最小系统电路板在单片机开发市场和大学生电子设计方面十分流行。本次课程设计主要内容是对AT89C51单片机最小系统的I/O口扩展、串/并口扩展和常用的时钟芯片与51单片机的电路连接与C程序设计。利用proteus电路设计软件进行原理图设计，利用keil C51进行程序设计与调试，借此巩固了单片机应用、模拟电路、数字电路课程及学会工程软件proteus和keil的使用。关键字 8155 8255A 74LS164
4、 74LS165 DS1302 目 录绪 论1第一章 单片机简介21.1 单片机的历史21.2 单片机的特点21.3 单片机的应用31.3.1 在工业控制中的应用31.3.2 在智能仪器中的应用31.3.3 在家用电器中的应用41.3.4 在计算机网络和通信领域中的应用41.3.5 在办公自动化设备中的应用41.3.6 在商业营销设备中的应用41.3.7 在医用设备领域中的应用41.3.8 在汽车电子产品中的应用41.4 单片机的应用前景5第二章 系统硬件概况62.1 80C51单片机的内部结构62.2 80C51单片机的引脚功能72.2.1 引脚介绍72.2.2 I/O口的介绍8第三章 ke
5、il与proteus软件介绍113.1 keil软件113.1.1 语言环境介绍113.1.2 软件安装113.1.3 keil使用123.2 proteus软件163.2.1 Proteus窗口163.2.2 proteus绘制电路图173.2.3 proteus调试20第四章 常用电路的仿真调试214.1 8255简单控制电路214.1.1 设计要求214.1.2 程序设计214.1.3 原理图设计224.1.4 实现方式224.2 8155H芯片扩展并行接口224.2.1 设计要求224.2.2 程序设计224.2.3 原理图设计244.2.4 实现方式244.3 用74LS165扩展并
6、行输入接口244.3.1 设计要求244.3.2 程序设计254.3.3 原理图设计264.3.4 实现方式264.4 用74LS164扩展并行输出接口264.4.1 设计要求264.4.2 程序设计264.4.3 原理图设计284.4.4 实现方式284.5 串行时钟DS1302应用284.5.1 设计要求284.5.2 程序设计284.5.3 原理图设计324.5.4 实现方式32第五章 结论33致谢34参考文献35单片机常用电路设计及C51仿真绪 论单片机自20世纪70年代问世以来，以其极高的性能价格比，受到人们的重视和关注，应用很广、发展很快。单片机体积小、重量轻、抗干扰能力强、环境要
7、求不高、价格低廉、可靠性高、灵活性好、开发较为容易。由于具有上述优点，在我国，单片机已广泛地应用在工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用电器、电力电子、机电一体化设备等各个方面，而51单片机是各单片机中最为典型和最有代表性的一种。这次毕业设计通过对它的学习、应用，以AT89C51芯片为核心，辅以必要的电路，设计了一些典型的电路，从而到达学习、设计、开发软、硬件的能力。LED显示电路和电子时钟电路已成为人们日常生活中必不可少的东西，广泛用于个人家庭以及车站、码头、剧院、办公室等公共场所，给人们的生活、学习、工作、娱乐带来极大的方便。因此对电子时钟和LED常用显示电路的研究显然具备其不可替代
8、的经济性。在此项目的设计研究过程中需综合运用所学的模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理与应用、微机原理等课程的知识，掌握常用电路的设计和仿真方法，利用现代的单片机等新电子技术以及现代的设计手段，系统地培养了综合设计、操作调试、故障处理的能力，达到综合素质以及创新能力的提高。 第一章 单片机简介1.1 单片机的历史第一代：七十年代后期，4位逻辑控制器件发展到8位。使用 NMOS工艺（速度低，功耗大、集成度低）。代表产品：MC6800、Intel 8048 。第二代：八十年代初，采用 CMOS 工艺，并逐渐被高速低功耗的 HMOS 工艺代替。代表产品：MC146805、Intel 8051。 第
9、三代：近十年来，MCU 的发展出现了许多新特点：（1）在技术上，由可扩展总线型向纯单片型发展，即只能工作在单片方式。（2）MCU 的扩展方式从并行总线型发展出各种串行总线。（3）将多个 CPU 集成到一个 MCU 中。（4）在降低功耗，提高可靠性方面， MCU 工作电压已降至 3.3V 。第四代：FLASH 的使用使 MCU 技术进入了第四代。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗
10、衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。1.2 单片机的特点单片机与通用微型计算机相比较，它在硬件结构、指令设置上均有其独到之处，主要特点如下： （1）单片机中的存储器ROM和RAM是严格分工的。ROM为程序存储器，只存放程序、常数及数据表格。而RAM则为数据存储器，用作工作区及存放变量。这样的结构主要是考虑到单片机用于控制系统中，有较大的程序存储空间，把已调试好的程序固化在ROM中，而把少量的随机数据存放在RAM中，这样，小容量数据存储器能以
11、高速RAM形式集成在单片机内，以加快单片机的执行速度。但单片机上RAM是作为数据存储器用，而不是当作高速数据缓冲存储器（Cache）用。（2）采用面向控制的指令系统。为满足控制的需要，单片机的逻辑控制能力要优于同等级的CPU，持别是单片机具有很强的位处理能力。单片机的运行速度也较高。（3）单片机的I/O引脚通常是多功能的。由于单片机芯片上引脚数有限，了解决实际引脚数和需要的信号线数的矛盾，采用了引脚功能复用的方法，引脚处于何种功能，可由指令来设置或由机器状态来区分。（4）系列齐全，功能扩展性强。单片机有内部掩膜ROM、内部EPROM和外接ROM等形式，并可方便地扩展外部的ROM、RAM及I/O
12、接口，与许多通用的微机接口芯片兼容，对应用系统的设计和生产带来极大的方便。（5）单片机的功能是通用的。单片机虽然主要作控制器用，但是功能上还是通用的，可以象一般微处理器那样广泛应用在各个方面。1.3 单片机的应用单片机技术使用范围广，在各种仪器仪表生产单位、石油、化工，纺织、机械的加工等各个行业中都有广泛的应用。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠
13、物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴。1.3.1 在工业控制中的应用工业自动化控制是最早采用单片机控制的领域之一，在测控系统、过程控制、机电一体化设备中主要利用单片机实现逻辑控制、数据采集、运算处理、数据通信等用途。单独使用单片机可以实现一些小规模的控制功能，作为底层检测、控制单元与上位计算机结合可以组成大规模工业自动化控制系统。特别在机电一体化技术中，单排年
14、级的结构特点使其更容易发挥其集机械、微电子和计算机技术于一体的优势。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。1.3.2 在智能仪器中的应用单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。1.3.3 在家用电器中的应用单片机功能完善、体积小、价格廉、
15、易于嵌入，非常适合于对家用电器的控制。嵌入单片机的家用电器实现了智能化，是传统型家用电器的更新换代，现已广泛应用于洗衣机、空调、电视机、视盘机、微波炉、电冰箱、电饭煲以及各种试听设备等。1.3.4 在计算机网络和通信领域中的应用现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。1.3.5 在办公自动化设备中的应用现在办公自动化设备中大多数嵌入了单片机控制
16、核心。如打印机、复印机、传真机、绘图机、考勤机及电话等。通过单片机控制不但可以完成设备的基本功能，还可以实现与计算机之间的数据通信。1.3.6 在商业营销设备中的应用在商业营销系统中单片机已广泛应用于电子秤、收款机、条形码阅读器、IC卡刷卡机、出租车计价器以及仓储安全监测系统、商场保安系统、空气调节系统、冷冻保险系统等。1.3.7 在医用设备领域中的应用单片机在医疗设施及医用设备中的用途亦相当广泛，例如在医用呼吸机、各种分析仪、医疗监护仪、超声诊断设备及病床呼叫系统中都得到了实际应用。1.3.8 在汽车电子产品中的应用现代汽车的集中显示系统、动力监测控制系统、自动驾驶系统、通信系统和运行监视器
17、等装置中都离不开单片机。特别是采用现场总线的汽车控制系统中，以单片机担当核心的节点通过协调、高效的数据传送不仅完成了复杂的控制功能，而且简化了系统结构。此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。1.4 单片机的应用前景中国使用单片机的历史只有短短的30年，在初始的短短五年时间里发展极为迅速。1986年在上海召开了全国首届单片机开发与应用交流会，很多地区还成立了单片微型计算机应用协会，那是全国形成的第一次高潮。单片机应用技术飞速发展，我们上因特网输入一个“单片机”的搜索，将会看到上万个介绍单片机的网站，这还不包括国外的。根据2003年7月，在上海、广州、北京等
18、大城市的人才需求统计，单片机人才的需求量位居第一。纵观我们现在生活的各个领域，从导弹的导航装置，到飞机上各种仪表的控制，从计算机的网络通讯与数据传输，到工业自动化过程的实时控制和数据处理，以及我们生活中广泛使用的各种智能IC卡、电子宠物等，这些都离不开单片机。以前没有单片机时，这些东西也能做，但是只能使用复杂的模拟电路，然而这样做出来的产品不仅体积大，而且成本高，并且由于长期使用，元器件不断老化，控制的精度自然也会达不到标准。在单片机产生后，我们就将控制这些东西变为智能化了，我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期
19、使用也不会担心精度达不到了。所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用它。据统计，我国的单片机年容量已达3 亿片，且每年以大约20%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。特别是沿海地区的玩 具厂等生产产品多数用到单片机，并不断地辐射向内地。所以学习单片机在我国是有着广阔前景的。第二章 系统硬件概况2.1 80C51单片机的内部结构80C51单片机功能结构框图如图2.180C51 芯片内部集成了 CPU、RAM、ROM、定时/计数器和I/O口等各功能部件，并由内部总线把这些不见连接在一起。80C51单片机内部包含以下一些功能部件：(1) 一个8位CPU；(2)
20、一个片内振荡器和时钟电路；(3) 4KB ROM（80C51有4KB掩膜ROM，87C51有4KB EPROM，80C31片内有无ROM）；(4) 128B内RAM；(5) 可寻址64KB的外ROM和外RAM控制电路；(6) 两个16位定时/计数器；(7) 21个特许功能寄存器；(8) 4个8位并行I/O口，共32条可编程I/O端线；(9) 一个可编程全双工串行口；(10) 5个中断源，可设置成2个优先级。振荡器及时序 OSC8051CPU程序存储器4KB ROM数据存储器256B2个16位定时器/计数器64K总线扩展控制器可编程I/O可编程全双工串行口图2.1 80C51单片机功能结构框图2
21、.2 80C51单片机的引脚功能2.2.1 引脚介绍80C51单片机一般采用双列直插DIP封装，共40个引脚，图2.2(a)为引脚排列图。图2.2(b)为逻辑符号图。40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。 图2.2 80C51引脚图1 电源（1）Vcc芯片电源，接+5V；（2）Vss接地端。2时钟XTAL1、XTAL2晶体振荡电路反相输入端和输出端。使用内部振荡电路时外接石英晶体。3控制线控制线共有4根，其中3根是复用线。所谓复用线是指具有两种功能，正常使用时是一种功能，在某种条件下是另一种功能。(1) ALE/PROG地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲。ALE功能：用来锁
22、存P0口送出的低8位地址。80C51在并行扩展外存储器（包括并行扩展I/O口）时，P0口用于分时传送低8位地址和数据信号，且均为二进制数。那么如何区分是低8位地址还是8位数据信号呢？当ALE信号有效时，P0口传送的是低8位地址信号；ALE信号无效时，P0口传送的是8位数据信号。在ALE信号的下降沿，锁定P0口传送的内容，即低8位地址信号。需要指出的是，当CPU不执行访问外RAM指令（MOVX）时，ALE以时钟振荡频率1 / 6的固定频率输出，因此ALE信号也可作为外部芯片CLK时钟或其他需要。但是，当CPU执行MOVX指令时，ALE将跳过一个ALE脉冲。ALE端可驱动8个LSTTL门电路。PR
23、OG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。(2) PSEN外ROM读选通信号。80C51读外ROM时，没个机器周期内PSEN两次有效输出。PSEN可作为外ROM芯片输出允许OE的选通信号。在读内ROM或读外RAM时，PSEN无效。PSEN可驱动8个LSTTL门电路。 (3) RST/Vpd复位/备用电源。正常工作时，RST（Reset）端为复位信号输入端，只要在该引脚上连续保持两个机器周期以上高电平，80C51芯片即实现复位操作，复位后一切从头开始，CPU从0000H开始执行指令。Vpd功能：在Vcc掉电情况下，该引脚可接上备用电源，由Vpd向片内供电，以保持
24、片内RAM中的数据不丢失。(4) EA/Vpp内外ROM选择/片内EPROM编程电源。EA功能：正常工作时，EA为内外ROM选择端。80C51单片机ROM寻址范围为64KB，其中4KB在片内，60KB在片外（80C31芯片无内ROM，全部在片外）。当EA保持高电平时，先访问内ROM，但当PC（程序计数器）值超过4KB（0FFFH）时，将自动转向执行外ROM中的程序。当EA保持低电平时，则只访问外ROM，不管芯片内有否内ROM。对80C31芯片，片内无ROM，因此EA必须接地。Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚用于施加编程电源Vpp。对4个控制引脚，应熟记起第一功能
25、，了解其第二功能。严格来讲，80C51的控制线还应该包括P3口的第二功能。4I/O引脚80C51共有4个8位并行I/O端口,共32个引脚2.2.2 I/O口的介绍P0口8位双向I/O口。在不并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时, P0口可用作双向I/O口。在并行扩展外存储器时, P0口可用于分时传送低8位地址(地址总线)和8位数据信号(数据总线)。位结构如图2.3所示。P0口能驱动8个LSTTL门。 图2.3 P0口位结构P1口8位准双向I/O口(“准双向”是指该口内部有固定的上拉电阻)。位结构如图2.4所示。P1口能驱动为4个LSTTL门。图2.4 P1口位结构P2口8位准双向I/O口
26、。在不并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时, P2口可用作双向I/O口。在并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时, P2口可用于传送高8位地址(属地址总线) 。P2口能驱动4个LSTTL门。P2口的位结构如图2.5所示，引脚上拉电阻同P1口。在结构上，P2口比P1口多一个输出控制部分。图 2.5 P2口位结构 P3口8位准双向I/O口。可作一般I/O口用,同时P3口每一引脚还具有第二功能,用于特殊信号输入输出和控制信号(属控制总线)，P3口的位结构如图2.6所示。P3口驱动能力为4个LSTTL门。图 2-6 P3口位结构P3口第二功能如下:P3.0 RXD:串行口输入端;P3.1 T
27、XD:串行口输出端;P3.2 INT0:外部中断0请求输入端;P3.3 INT1:外部中断1请求输入端P3.4 T0:定时/计数器0外部信号输入端;P3.5 T1:定时/计数器1外部信号输入端;P3.6 WR:外RAM写选通信号输出端;P3.7 RD:外RAM读选通信号输出端。上述4个I/O口。 在不并行扩展外存储器时，4个I/O口都可作为双向I/O口。在并行扩展外存储器(包括并行扩展I/O口)时，P0口专用于分时传送低8位地址信号和8位数据信号，P2口专用于传送高8位地址信号。P3口根据需要常用于第二功能，真正可提供给用户使用的I/O口是P1口和一部分未用作第二功能的P3口端线。第三章 ke
28、il与proteus软件介绍下面简要介绍了Keil软件和Proteus仿真软件在MCS-51系列单片机实验中的应用，利用它既可以可调试单片机程序，也可仿真单片机外围器件的工作情况；既能充分利用学校计算机房现有计算机，减少硬件设备的维护工作量，还可为学生提供丰富的实验教学内容，激发学生学习单片机的兴趣，提高教学的效果,进一步缩短教学与工程实际的距离。3.1 keil软件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Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开
29、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。Keil C51可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代
30、码级调试，也可油坊真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。3.1.1 语言环境介绍使用C语言肯定要使用到C编译器，以便把写好的C程序编译为机器码，这样单片机才能执行编写好的程序。keil uvision2是众多单片机应用开发软件中优秀的软件之一，它支持众多不同公司的MCS51架构的芯片，它集编辑，编译，仿真等于一体，同时还支持，PLM，汇编和C语言的程序设计，它的界面和常用的微软VC+的界面相似，界面友好，易学易用，在调试程序，软件仿真方面也有很强大的功能。因此很多开发51应用的工程师或普通的单片机爱好者，都对它十分喜欢。3.1.2 软件安装以上简单介绍了KEIL
31、51软件，要使用KEIL51软件，必需先要安装它。KEIL51是一个商业的软件，对于我们使用者可以到KEIL中国代理周立功公司的网站上下载一份能编译2K的DEMO版软件，基本可以满足一般的个人学习和小型应用的开发。3.1.3 keil使用图3.1 启动时的屏幕接着按下面的步骤建立您的第一个项目：（1）点击Project菜单，选择弹出的下拉式菜单中的New Project，如图3.2。图3.2 New Project菜单弹出一个标准Windows文件对话窗口，如图3.3，用法技巧也不是这里要说的，以后的章节中出现类似情况将不再说明。在文件名中输入您的第一个C程序项目名称，这里我们用test，只要
32、符合Windows文件规则的文件名都行。保存后的文件扩展名为uv2，这是KEIL uVision2项目文件扩展名，以后我们可以直接点击此文件以打开先前做的项目。图3.3 文件窗口（2）选择所要的单片机，这里我们选择常用的Ateml公司的AT89C51。此时屏幕如图3.4所示。完成上面步骤后，我们就可以进行程序的编写了。图3.4选取芯片（3）首先我们要在项目中创建新的程序文件或加入旧程序文件。如果你没有现成的程序，那么就要新建一个程序文件。在KEIL中有一些程序的Demo，在这里我们还是以一个C程序为例介绍如何新建一个C程序和如何加到您的第一个项目中吧。点击图3.5中1的新建文件的快捷按钮，在2
33、中出现一个新的文字编辑窗口，这个操作也可以通过菜单FileNew或快捷键Ctrl+N来实现。好了，现在可以编写程序了，光标已出现在文本编辑窗口中，等待我们的输入了。下面是经典的一段程序：#include #include void main(void)SCON = 0x50; / 串口方式1,允许接收TMOD = 0x20; / 定时器1定时方式2TCON = 0x40; / 设定时器1开始计数TH1 = 0xE8; / 11.0592MHz 1200波特率TL1 = 0xE8;TI = 1;TR1 = 1; / 启动定时器 while(1) printf (Hello World!n); /
34、 显示Hello World这段程序的功能是不断从串口输出Hello World!字符，我们先不管程序的语法和意思吧，先看看如何把它加入到项目中和如何编译试运行。（4）点击图3.5中的3保存新建的程序，也可以用菜单FileSave或快捷键Ctrl+S进行保存。因是新文件所以保存时会弹出类似图3.3的文件操作窗口，我们把第一个程序命名为test1.c，保存在项目所在的目录中，这时你会发现程序单词有了不同的颜色，说明KEIL的C语法检查生效了。图3.5新建程序文件如图3.6鼠标在屏幕左边的Source Group1文件夹图标上右击弹出菜单，在这里可以做在项目中增加减少文件等操作。点击“Add Fi
35、le to Group Source Group 1弹出文件窗口，选择刚刚保存的文件，按ADD按钮，关闭文件窗，程序文件已加到项目中了。这时在Source Group1文件夹图标左边出现了一个小+号说明，文件组中有了文件，点击它可以展开查看。图3.6把文件加入到项目文件组中（5）C程序文件已被加到了项目中了，下面就剩下编译运行了。这个项目只是用做学习新建程序项目和编译运行仿真的基本方法，所以使用软件默认的编译设置，它不会生成用于芯片烧写的HEX文件。我们来看下图3.7，图中1、2、3都是编译按钮，不同是1是用于编译单个文件。2是编译当前项目，如果先前编译过一次之后文件没有做动编辑改动，这时再点
36、击是不会再次重新编译的。3是重新编译，每点击一次均会再次编译链接一次，不管程序是否有改动。在3右边的是停止编译按钮，只有点击了前三个中的任一个，停止按钮才会生效。在4中可以看到编译的错误信息和使用的系统资源情况等，以后我们要查错就靠它了。6是有一个小放大镜的按钮，这就是开启关闭调试模式的按钮，它也存在于菜单DebugStartStop Debug Session，快捷键为Ctrl+F5。图3.7 编译程序(6)进入调试模式，软件窗口样式大致如图3.8所示。图3.8 调试运行程序图3.8中1为运行，当程序处于停止状态时才有效，2为停止，程序处于运行状态时才有效。3是复位，模拟芯片的复位，程序回到
37、最开头处执行。按4我们可以打开5中的串行调试窗口，这个窗口可以看到从51芯片的串行口输入输出的字符，第一个项目也正是在这里看运行结果。先按4打开串行调试窗口，再按运行键，这时就可以看到串行调试窗口中不断的打 Hello World！。最后要停止程序运行回到文件编辑模式中，就要先按停止按钮再按开启关闭调试模式按钮。然后关闭KEIL等相关操作。3.2 proteus软件Proteus软件是Labcenter Electronics公司的一款电路设计与仿真软件，它包括ISIS、ARES等软件模块，ARES模块主要用来完成PCB的设计，而ISIS模块用来完成电路原理图的布图与仿真。Proteus的软件
38、仿真基于VSM技术，它与其他软件最大的不同也是最大的优势就在于它能仿真大量的单片机芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及单片机外围电路，比如键盘、LED、LCD等等。通过Proteus软件的使用，我们能够轻易地获得一个功能齐全、实用方便的单片机实验室。3.2.1 Proteus窗口Proteus是一个标准的Windows窗口程序，和大多数程序一样，没有太大区别，其启动界面如图3.9所示。图3.9 ISIS窗口如图3.9中所示，区域为菜单及工具栏，区域为预览区，区域为元器件浏览区，区域为编辑窗口，区域为对象拾取区，区域为元器件调整工具栏，区域为运行工具条。下面我们就以建立一个和我们在K
39、eil简介中所讲的工程项目相配套的Proteus工程为例来详细讲述Proteus的操作方法以及注意事项。3.2.2 proteus绘制电路图首先点击启动界面区域中的“P”按钮来打开“Pick Devices”（拾取元器件）对话框从元件库中拾取所需的元器件。对话框如图3.10所示。图3.10 选择芯片在对话框中的“Keywords”里面输入要检索的元器件的关键词，比如要选择项目中使用的AT89C51，就可以直接输入。输入以后能够在中间的“Results”结果栏里面看到搜索的元器件的结果。在对话框的右侧，还能够看到选择的元器件的仿真模型、引脚以及PCB参数。这里有一点需要注意，有时候选择的元器件并
40、没有仿真模型，对话框将在仿真模型和引脚一栏中显示“No Simulator Model”（无仿真模型）。那么就不能够用该元器件进行仿真，或者只能做它的PCB板，或者选择其他的与其功能类似而且具有仿真模型的元器件。搜索到所需的元器件以后，可以双击元器件名来将相应的元器件加入到我们的文档中，那么接着还可以用相同的方法来搜索并加入其他的元器件。当我们已经将所需的元器件全部加入到文档中时，可以点击“OK”按钮来完成元器件的添加。添加好元器件以后，下面所需要做的就是将元器件按照我们的需要连接成电路。首先在元器件浏览区中点击需要添加到文档中的元器件，这时就可以在浏览区看到我们所选择的元器件的形状与方向，如
41、果其方向不符合要求，可以通过点击元器件调整工具栏中的工具来任意进行调整，调整完成之后在文档中单击并选定好需要放置的位置即可。接着按相同的操作即可完成所有元器件的布置，接下来是连线。事实上Proteus的自动布线功能是如此的完美以至于我们在做布线时从来都不会觉得这是一项任务，而通常像是在享受布线的乐趣。布线时只需要单击选择起点，然后在需要转弯的地方单击一下，按照所需走线的方向移动鼠标到线的终点单击即可。本例我们布线的结果如图3.11所示。图3.11 连线因为该工程十分简单，这里没有加上复位电路，所以这点在图中予以忽略。除此以外， Proteus中单片机的晶振可以省略，系统默认为12MHz。下面是
42、如何添加电源。先说明一点，Proteus中单片机芯片默认已经添加电源与地，所以可以省略这一步。然后在添加电源与地以前，我们先来看一下上面第一个图中区域的对象拾取区，在这里只说明本文中可能会用得到的以及比较重要的工具。：（Selection Mode）。选择模式，通常情况下我们都需要选中它，比如布局时和布线时。：（Component Mode）。组件模式，点击该按钮，能够显示出区域中的元器件，以便我们选择。：（Wire Label Mode）。线路标签模式，选中它并单击文档区电路连线能够为连线添加标签。经常与总线配合使用。 ：（Text Script Mode）。文本模式，选中它能够为文档添加文
43、本。：（Buses Mode）。总线模式，选中它能够在电路中画总线。关于总线画法的详细步骤与注意事项我们在下面会进行专门讲解。：（Terminals Mode）。终端模式，选中它能够为电路添加各种终端，比如输入、输出、电源、地等等。：（Virtual Instruments Mode）。虚拟仪器模式，选中它我们能够在区域中看到很多虚拟仪器，比如示波器、电压表、电流表等等。举例说明如何添加电源。首先点击，选择终端模式，然后在元器件浏览区中点击POWER（电源）来选中电源，通过区域中的元器件调整工具进行适当的调整，然后在文档区中单击放置电源了。放置并连接好线路的电路图一部分如图3.12图3.12
44、放置终端电源连接好电路图以后还需要做一些修改。由图3.12可以看出，图中的R1电阻值为10k，这个电阻作为限流电阻显然太大，将使发光二极管D1亮度很低或者根本就不亮，影响我们的仿真结果。所以要进行修改。修改方法如下：首先双击电阻图标，这时软件将弹出“Edit Component”对话框（见下图所示的对话框），对话框中的“Component Referer”是组件标签之意，可以随便填写，也可以取默认，但要注意在同一文档中不能有两个组件标签相同；“Resistance”就是电阻值了，在其后的框中根据需要填入相应的电阻值。填写时需注意其格式，如果直接填写数字，则单位默认为；如果在数字后面加上K或者k
45、，则表示k之意。这里我们填入270，表示270。3.2.3 proteus调试修改好各组件属性以后就要将程序（HEX文件）载入单片机了。首先双击单片机图标，系统同样会弹出“Edit Component”对话框，如图3.13。在这个对话框中点击“Program files”框右侧的，来打开选择程序代码窗口，选中相应的HEX文件后返回，这时，按钮左侧的框中就填入了相应的HEX文件，点击对话框的“OK”按钮，回到文档，程序文件就添加完毕了。图3.13 装载hex文件装载好程序，就可以进行仿真了。首先来熟悉一下图3.9区域的运行工具条。工具条从左到右依次是“Play”、“Step”、“Pause”、“Stop”按钮，即运行、步进、暂停、停止。点击“Play”按钮来仿真运行，效果如图3.14所示，观察完结果后点击“Stop”来停止运行。图3.14 仿真结果第四章 常用电路的仿真调试4.1 8255简单控制电路4.1.1 设计要求用8255的PA口连接了8个开关，PB口连接了8个LED发光二极管，要求程序运行时，显示出对应的8个开关的闭合状态。4.1.2 程序设计程序如下：#incl