【正文】 其中 CPU也叫中央處理器，是單片機(jī)的核心部件，其內(nèi)部由運(yùn)算器和控制器組成，它的主要功能是讀入并分析每條指令，根據(jù)指令的功能，控制單片機(jī)的各功能部件執(zhí)行指定的操作。 2. 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu) 為了能充分發(fā) 揮單片機(jī)的功能，必須對(duì)其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行必要的了解， 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 22所示。 （ 3）控制引腳 PSEN （ 29腳）：片外 ROM選通信號(hào)，低電平有效； ALE/PROG（ 30 腳）：地址鎖存信 號(hào)輸出端 /EPROM 編程脈沖輸入端 ； RST/VPD（ 9腳）：復(fù)位信號(hào)輸入端 /備用電源輸入端； EA /VPP（ 31腳）：內(nèi) /外部 ROM選擇端。 器件和原理 1. 單片機(jī)的引腳功能 對(duì)于 一塊 集成電路 ，想要使用它，首先必須要知道 它的引腳功能，才能會(huì) 連線 ，雙列直插式（ DIP）封裝的 51單片機(jī)的引腳排列圖如圖 21所示。 3. 掌握程序存儲(chǔ)器。 本任務(wù)知識(shí)點(diǎn)： 1. 知道單片機(jī)的引腳功能。 任務(wù) 點(diǎn)亮 LED 功能要求 對(duì)于單片機(jī)系統(tǒng)，最簡(jiǎn)單的功能應(yīng)該是控制輸出電平的高低，這也是數(shù)字電路最基本的功能。 Proteus軟件可以仿真模擬電路及數(shù)字電路，也可以仿真模擬數(shù)字混合電路，特別適合對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì)與仿真，其最大的特點(diǎn)是可以仿真8051， PIA， AVR， ARM等多種系列的處理器。因此，了解單片機(jī)的知識(shí)并掌握其應(yīng)用技術(shù)具有重要的意義 。 2．?dāng)⑹鲈鯓訉⒃骷尤氲綄?duì)象選擇窗口？ 3．怎樣將目標(biāo)程序加載到微控器？ 27 單元小結(jié)： 隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，中央處理器 (CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器 (RAM)、只讀存儲(chǔ)器 (ROM)、 (I/O)接口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器和串行通信接口，以及其他一些計(jì)算機(jī)外圍電路等均可集成在一塊芯片上構(gòu)成單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱(chēng)為單片機(jī)。無(wú)論在單步調(diào)試狀態(tài)還是在全速調(diào)試狀態(tài)， Watch Window 的內(nèi)容都會(huì)隨著寄存器的變化而變化。點(diǎn)擊 Watch Window將彈出如圖 119窗口，在這里添加常用的寄存器。 在單步模擬調(diào)試狀態(tài)下， 點(diǎn)擊菜單欄的“ Debug”， 在下拉菜單的最下面我們看到了如圖 118所示的情形。 對(duì)于軟件的分步調(diào)試，應(yīng)先執(zhí)行 debug 菜單下的 start/restart debugging 菜單項(xiàng)命令，此時(shí)可以選擇 step over 、 step into 和 step out 命令執(zhí)行程序(可以用快捷鍵 F F11 和 ctrl+F11)，執(zhí)行的效果是單句執(zhí)行、進(jìn)入子程序執(zhí)行和跳出子程序執(zhí)行。其運(yùn)行方式也可以選擇工 具欄中的相應(yīng)工具進(jìn)行。 圖 116 80C51元件編輯對(duì)話框 圖 117 秒表仿真效果 3. 仿真運(yùn)行 對(duì)于單片機(jī)硬件電路和軟件的調(diào)試， Proteus 提供了兩種方法：一種是系統(tǒng)總體執(zhí)行效果，一種是對(duì)軟件的分步調(diào)試以看具體的執(zhí)行情況。 Proteus軟件也可以使用其他編譯軟件編譯好的擴(kuò)展名是“ .HEX‘的目標(biāo)文件。點(diǎn)擊菜單欄的 “Source”， 在下拉菜單點(diǎn)擊“BuildAll”，過(guò)一會(huì)， 編譯結(jié)果的對(duì)話框就會(huì)出現(xiàn)。在 ISIS上添加上編寫(xiě)好的程序， 方法如下：點(diǎn)擊菜單欄“ Source”，在下拉菜單點(diǎn)擊“ Add ／ Remove Source Files(添加或刪除源程序 )” 出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框， 如圖 115所示。同樣的方法繪制其它連線，完成原理圖的繪制，如圖 114所示。圖形編輯器中元件的大小可通過(guò)滾動(dòng)鼠標(biāo)中鍵放大或縮??；在 24 元件 上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，元件變紅色，呈選中狀態(tài)，此時(shí)將鼠標(biāo)放在元件上按住左鍵拖動(dòng)鼠標(biāo)即可移動(dòng)之或再次在該元件上點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵即可刪除之。 23 圖 112 對(duì)象選擇窗口 圖 113 放置元件 （ 3）放置元件到圖形編輯器 在對(duì)象選擇器窗口的 80C51上點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵選中元件，移動(dòng)鼠標(biāo)至圖形編輯窗口的合適位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵放置單片機(jī) 80C51，如圖 113。 在 80C51上雙擊鼠標(biāo)左鍵，該元件就會(huì)出現(xiàn)在對(duì)象選擇窗 口。點(diǎn)擊對(duì)象選擇按鈕 P，彈出對(duì)象選擇窗口如圖 112。 （ 1）點(diǎn)擊圖標(biāo) 新建設(shè)計(jì)。 使用方法：先右鍵單擊元件，再點(diǎn)擊（左擊）相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圖標(biāo)。 7. 方向工具欄（ Orientation Toolbar）： 旋轉(zhuǎn)： 旋轉(zhuǎn)角度只能是 90 的整數(shù)倍。 5. 模型選擇工具欄（ Mode Selector Toolbar）： 主要模型（ Main Modes）： 1* 選擇元件（ ponents）（默認(rèn)選擇的） 2* 放置連接點(diǎn) 3* 放置標(biāo)簽（用總線 時(shí)會(huì)用到） 4* 放置文本 5* 用于繪制總線 6* 用于放置子電路 7* 用于即時(shí)編輯元件參數(shù) （先單擊該圖標(biāo)再單擊要修改的元件） 配件（ Gadgets）： 1* 終端接口（ terminals）：有 VCC、地、輸出、輸入等接口 2* 器件引腳：用于繪制各種引腳 3* 仿真圖表（ graph）：用于各種分析，如 Noise Analysis 4* 錄音機(jī) 5* 信號(hào)發(fā)生器（ generators） 6* 電壓探針：使用仿真圖表時(shí)要用到 7* 電流探針：使用仿真圖表時(shí)要用到 8* 虛擬儀表：有示波器等 2D 圖形 （ 2D Graphics）： 21 1* 畫(huà)各種直線 2* 畫(huà)各種方框 3* 畫(huà)各種圓 4* 畫(huà)各種圓弧 5* 畫(huà)各種多邊形 6* 畫(huà)各種文本 7* 畫(huà)符號(hào) 8* 畫(huà)原點(diǎn)等 6. 元件列表（ The Object Selector）：用于挑選元件（ ponents）、 終端接口（ terminals）、 信號(hào)發(fā)生器（ generators ）、 仿真圖表（ graph ） 等。 4. 對(duì)象選擇器窗口：通過(guò)對(duì)象選擇按鈕，從元件庫(kù)中選擇對(duì)象，并置入對(duì)象選擇器窗口，供今后繪圖時(shí)使用。 3. 預(yù)覽窗口（ The Overview Window）：顯示內(nèi)容有兩種。這個(gè)窗口是沒(méi)有滾動(dòng)條，可用預(yù)覽窗口來(lái)改變?cè)韴D的可視范圍。 2. 原理圖編輯窗口（ The Editing Window）：用來(lái)繪制原理圖。 1. Proteus 6 Professional 界面簡(jiǎn)介 安裝完 Proteus后，運(yùn)行 ISIS 6 Professional，會(huì)出現(xiàn)如圖 111窗口界面： 圖 111 Proteus ISIS 的工作界面 Proteus ISIS 的工作界面是一種標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 界面， 如圖所示。 單片機(jī)仿真軟件 Proteus 簡(jiǎn) 介 Proteus 是英國(guó) Labcenter Electronics 公司開(kāi)發(fā)的一款電路仿真軟件，可以仿真模擬電路及數(shù)字電路，也可以仿真模擬數(shù)字混合電路。 本任務(wù)要求仿真一個(gè)以 AT89C51 為核心的單片機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)秒表的功能，繪制原理圖，并進(jìn)行仿真。 Proteus 可以仿真模擬電路及數(shù)字電路，也可以仿真模擬數(shù)字混合電路。前者主要用于 PCB 自動(dòng)或人工布線及其電路仿真，后者主要是繪制原理電路并進(jìn)行相應(yīng)的仿真。它從 1989 年出現(xiàn)到現(xiàn)在已經(jīng)有十多年的歷史，在全球廣泛使用。這些功能也可以用工具條上的快捷按鈕進(jìn)行設(shè)置。斷點(diǎn)設(shè)置的方法有多種，常用的是在某一程序行設(shè)置斷點(diǎn)，設(shè)置好斷點(diǎn)后可以全速運(yùn)行程序，一旦執(zhí)行到該程序行即停止，可在此觀察有關(guān)變量值，以確定問(wèn)題所在。將光標(biāo)定位于需要修改的程序行上，用菜單 DebugInline Assambly，在 Enter New 后面的編緝框內(nèi)直接輸入需更改的程序語(yǔ)句，輸入完后鍵入回車(chē)將自動(dòng)指向下一條語(yǔ)句，可以繼續(xù)修改，如果不再需要修改，可以點(diǎn)擊右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉窗口。通過(guò)單步執(zhí)行程序，可以找出一些問(wèn)題的所在，但是僅依靠單步執(zhí)行來(lái)查錯(cuò)有時(shí)是困難的，或雖能查出錯(cuò)誤但效率很低，為此必須輔之以其它的方法，如跟蹤運(yùn)行和全速運(yùn)行。點(diǎn)擊快捷按鈕 選擇單步執(zhí)行，源程序窗口的左邊出現(xiàn)了一個(gè)黃色調(diào)試箭頭，指向源程序的第一行，如圖。全速執(zhí)行是指一行程序執(zhí)行完以后緊接著執(zhí)行下一行程序，中間不停止，這樣程序執(zhí)行的速度很快，并可以看到該段程序執(zhí)行的總體效果，即最終結(jié)果正確還是錯(cuò)誤，但如果程序有錯(cuò)，則難以確認(rèn)錯(cuò)誤出現(xiàn)在哪些程序行。 按 Ctrl+F5 或者使用菜單 DebugStart/Stop Debug Session 或點(diǎn)擊快捷按鈕 即可進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，界面與編緝狀態(tài)相比有明顯的變化， Debug 菜單項(xiàng)和工具條中原來(lái)不能用的命令現(xiàn)在已可以使用了。 圖 110 Build 頁(yè)面 6. 調(diào)試 調(diào)試是軟件開(kāi)發(fā)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。編譯過(guò)程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中的 Build 頁(yè)中， 如果源程序中有語(yǔ)法錯(cuò)誤，會(huì)有錯(cuò)誤報(bào)告出現(xiàn)，雙擊該行，可以定位到出錯(cuò)的位置，對(duì)源程序反復(fù)修改之后， 最終會(huì)得到如圖 110 的結(jié)果。選擇菜單 ProjectBuild target，對(duì)當(dāng)前工程進(jìn)行連接，如果當(dāng)前文件已修改，軟件會(huì)先對(duì)該文件進(jìn)行編譯，然后再連接以產(chǎn)生目標(biāo)代碼；如果選擇 Rebuild All target files 將會(huì)對(duì)當(dāng)前工程中的所有文件重新進(jìn)行編譯然后再連接，確保最終生產(chǎn)的目標(biāo)代碼是最新的，而 Translate ? .項(xiàng)則僅對(duì)該文件進(jìn)行編譯，不進(jìn)行連接。 圖 19 “ Code Optimization”組頁(yè)面 設(shè)置完成后按確認(rèn)返回主界面，工程文件建立、設(shè)置完畢。 Emphasis 是選擇編譯優(yōu)先方式，第一項(xiàng)是代碼量?jī)?yōu)化（最終生成的代碼量?。?；第二項(xiàng)是速度優(yōu)先（最終生成的代碼速度快）；第三項(xiàng)是缺省。在匯編或編譯完成后將產(chǎn)生（ *.lst）的列表文件，在連接完成后也將產(chǎn)生（ *.m51）的列表文件，該 16 頁(yè)用于對(duì)列表文件的內(nèi)容和形式進(jìn)行細(xì)致的調(diào)節(jié)，其中比較常用的選項(xiàng)是“ C Compile Listing”下的“ Assamble Code”項(xiàng)，選中該項(xiàng)可以在列表文件中生成 C 語(yǔ)言源程序所對(duì)應(yīng)的匯編代碼。以下僅對(duì)一些有關(guān)頁(yè) 面中常用的選項(xiàng)作一個(gè)簡(jiǎn)單介紹。 Name of Executable 用于指定最終生成的目標(biāo)文件的名字，默認(rèn)與工程的名字相同，這兩項(xiàng)一般不需要更改。 Browse information 是產(chǎn)生瀏覽信息 ，該信息可以用菜單 viewBrowse 來(lái)查看，這里取默認(rèn)值。其中 Creat Hex file 用于生成可執(zhí)行代碼文件（可以用編程器寫(xiě)入單片機(jī)芯片的 HEX 格式文件，文件的擴(kuò)展名 為 .HEX），默認(rèn)情況下該項(xiàng)未被選中，如果需要生成目標(biāo)文件，就必須選中該項(xiàng)。 Use onchip ROM 選擇項(xiàng)，確認(rèn)是否僅使用片內(nèi) ROM（注意：選中該項(xiàng)并不會(huì)影響最終生成的目標(biāo)代碼量）； Operating 項(xiàng)是操作系統(tǒng)選擇， Keil 提供了兩種操作系統(tǒng)： Rtx tiny 和 Rtx full，使用該項(xiàng)的默認(rèn)值： None（不使用任何 操作系統(tǒng)）； Off Chip