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1、单片机应用系统的设计与开发单片机应用系统的设计与开发n掌握掌握：n1 1、单片机系统开发的一般方法、单片机系统开发的一般方法n2 2、ISPISP在线编程中使用的单片机管脚在线编程中使用的单片机管脚n3 3、利用、利用ProteusProteus进行进行5151单片机仿真的流程单片机仿真的流程n4 4、熟练掌握、熟练掌握WaveWave、ProteusProteus软件的使用软件的使用单片机应用系统的设计与开发单片机应用系统的设计与开发n n一、一、单片机系统开发的一般方法单片机系统开发的一般方法n n二、二、单片机单片机硬件系统的基本组成硬件系统的基本组成n n三、三、单片机开发系统概述单片
2、机开发系统概述n n四、四、ISP ISP 在线编程在线编程n n五、五、WAVE6000集成开发环境集成开发环境 n n六、六、Proteus 入门教程入门教程一、单片机系统开发的一般方法一、单片机系统开发的一般方法n1、确定任务确定任务，可行性分析，可行性分析n2、总体设计总体设计n3、硬件设计硬件设计n程序存储器、数据存储器和程序存储器、数据存储器和I/OI/O接口接口n地址译码电路、总线驱动能力、抗干扰措施地址译码电路、总线驱动能力、抗干扰措施n4 4、软件设计、软件设计n5 5、系统调试、系统调试二、单片机二、单片机硬件系统的基本组成硬件系统的基本组成n n电源电源n n单片机芯片单
3、片机芯片n n时钟时钟n n复位电路复位电路 三、单片机开发系统概述三、单片机开发系统概述n n用单片机组成应用系统时，其应用用单片机组成应用系统时，其应用程序的程序的编程、修改、调试编程、修改、调试，运行结，运行结果是否符合设计要求，软件、硬件果是否符合设计要求，软件、硬件故障的判断以及程序固化等等问题，故障的判断以及程序固化等等问题，靠系统自身根本无法解决，靠系统自身根本无法解决，必须借必须借助外界的帮助。助外界的帮助。n n帮助单片机应用系统进行研制的工帮助单片机应用系统进行研制的工具称为具称为单片机开发工具单片机开发工具或叫或叫单片机单片机开发系统开发系统。它和微机开发系统一样，。它和
4、微机开发系统一样，是用来帮助研制单片机应用系统的是用来帮助研制单片机应用系统的软件和硬件的一种专用装置。软件和硬件的一种专用装置。串口串口/并口并口仿真器仿真器实验箱实验箱(目标板目标板)仿真软件仿真软件(集集成开发环境成开发环境)3434芯电缆芯电缆仿真头仿真头1402120EPROM 写入器写入器（或（或下载线下载线）n n硬件：硬件：nEEPROM 写入器（写入器（或或下载线下载线）、仿真器、）、仿真器、PC机机n n软件：软件：n集成开发环境（编译、汇编、仿真程序），如集成开发环境（编译、汇编、仿真程序），如:WAVE6000、Keil uV2/uV3 nEPROM写入程序写入程序n程
5、序下载软件（程序下载软件（S51系列单片机）系列单片机）四、四、 ISP 在线编程在线编程nAVRAVR和和ATMELATMEL的的AT89SAT89S系列单片机可以系列单片机可以使用使用ISPISP下载线在线编程擦写下载线在线编程擦写，即不，即不必将必将ICIC芯片拆下芯片拆下, ,直接在电路板上进直接在电路板上进行程序修改、下载等操作。这样对行程序修改、下载等操作。这样对程序的调试和升级都很方便。程序的调试和升级都很方便。ISPISP下下载线的线路很简单，适合自己动手载线的线路很简单，适合自己动手制作。制作。n注意：注意：n下载软件和下载工具都是配套的下载软件和下载工具都是配套的 n硬件不
6、一样不可能通用硬件不一样不可能通用 nMOSI：数据串行输入数据串行输入nMISO：串行数据输出串行数据输出nSCK：同步控制时钟同步控制时钟nREST：复位复位Pin CABLEAT89SSignal namePIN OUT1MOSIP1.52VCC345RSTRESET67SCKP1.789MISOP1.610GNDn1 1、硬件安装、硬件安装 把把ISPISP下载线的一端接计算机的下载线的一端接计算机的USBUSB，另一端，另一端接接CPUCPU板的板的1010芯插座。芯插座。n2 2、软件安装、软件安装 安装下载安装下载AVR_fighter.exeAVR_fighter.exe软件。
7、软件。 3 3、使用方法、使用方法 软件安装后，双击图标软件安装后，双击图标 运行下载运行下载软件。软件。装入程序装入程序 选择单片机选择单片机型号型号五、五、WAVE6000集成开发环境集成开发环境 nWAVE6000WAVE6000软件集成了强大的软件集成了强大的文件编辑处文件编辑处理、编译连接、项目管理、排列窗口工理、编译连接、项目管理、排列窗口工具、书签窗口、观察窗口、反汇编具、书签窗口、观察窗口、反汇编等多等多种功能，提供单步、跟踪、自动单步种功能，提供单步、跟踪、自动单步/ /跟跟踪、断点、执行到光标处、全速执行、踪、断点、执行到光标处、全速执行、复位、暂停等多种调试手段。复位、暂
8、停等多种调试手段。n支持支持ASMASM、 C C语言语言及多模块混合源程序调及多模块混合源程序调试。同时可无缝支持试。同时可无缝支持KeilKeil Uv2/Uv3 Uv2/Uv3 C51C51的仿真调试。的仿真调试。 项目窗口信息窗口编辑窗口CPU窗口1）打开）打开WAVE6000调试环境调试环境 n2 2）建立新程序）建立新程序n选择菜单选择菜单 文件文件 | | 新建文件新建文件 功能功能 n出现一个文件名为出现一个文件名为NONAME1NONAME1的源程序窗的源程序窗口，在此窗口中输入程序。口，在此窗口中输入程序。n3 3）保存程序）保存程序n选择菜单选择菜单 文件文件 | | 保
9、存文件保存文件 或或 文件文件 | | 另存为另存为 功能功能n选择文件所要保存的位置，文件名扩展选择文件所要保存的位置，文件名扩展名名 * *.ASM.ASM。保保存存文文件件所所在路径在路径文件名，后缀文件名，后缀为为ASMASMn4 4）建立新的项目）建立新的项目n选择菜单选择菜单 文件文件 | | 新建项目新建项目 功能功能n（1 1）加入模块文件。）加入模块文件。n（2 2）加入包含文件。）加入包含文件。 n（3 3）保存项目）保存项目 n 自动将后缀设成自动将后缀设成“.PRJ.PRJ”。将项目存将项目存在与源程序相同的文件夹下在与源程序相同的文件夹下。 n项目保存好后，如果项目保
10、存好后，如果项目是打开的项目是打开的，可，可以看到项目中的以看到项目中的“模块文件模块文件”已有一个已有一个模块模块“MY1.ASM”MY1.ASM”。n如果项目窗口没有打开如果项目窗口没有打开，可以选择菜单，可以选择菜单 窗口窗口 | | 项目窗口项目窗口 功能来打开。功能来打开。n可通过可通过仿真器设置快捷键仿真器设置快捷键或或双击项目窗双击项目窗口第一行口第一行选择选择仿真器和要仿真的单片机仿真器和要仿真的单片机可可以以通通过过仿仿真真器器设设置置快快捷捷键键或或双双击击项项目目窗窗口口第第一一行行选选择择仿仿真真器和要仿真的单片机器和要仿真的单片机n5 5）设置项目）设置项目n“仿真器
11、仿真器”栏选择仿真器类型和仿真头及单片栏选择仿真器类型和仿真头及单片机。机。“语言语言”栏中选择编译器类型，栏中选择编译器类型，“通信设通信设置置”中选择端口及波特率，保存项目。中选择端口及波特率，保存项目。 加上前面的加上前面的“勾勾”即为软件仿真方式即为软件仿真方式n）编译程序）编译程序n选择菜单选择菜单 项目项目 | | 编译编译 功能或功能或按编译快按编译快捷图标捷图标或或F9F9键键，编译你的项目，编译你的项目 项目窗口项目窗口编译快捷键编译快捷键信息窗口信息窗口n）程序调试）程序调试n 执行执行 | | 全速执行全速执行 ，或，或CTRLCTRLF9F9n 执行执行 | | 跟踪跟
12、踪 ，或，或F7F7键键n一条指令一条指令地执行程序，若有子程一条指令一条指令地执行程序，若有子程序调用，也会跟踪到子程序中去。序调用，也会跟踪到子程序中去。 n 执行执行 | | 单步单步 ，或，或F F键键n单步执行，但不会跟踪到子程序中单步执行，但不会跟踪到子程序中n 执行执行 | | 执行到光标处执行到光标处 ，或，或F F键键n由于条件编译或高级语言优化的原因，不是所有由于条件编译或高级语言优化的原因，不是所有的源程序都能产生机器指令。源程序窗口最左边的源程序都能产生机器指令。源程序窗口最左边的的“o”o”代表此行为有效程序，此行产生了可以代表此行为有效程序，此行产生了可以指行的机器
13、指令。指行的机器指令。 跟踪快捷键跟踪快捷键当前程序指针当前程序指针有效程序行有效程序行六、六、Proteus 入门教程入门教程n nProteus是是来来自自英英国国Labcenter公公司司的的嵌嵌入入式式系系统统仿仿真真开开发发软软件件，它它包包括括原原理理图图布布图图、混混合合模模式式仿仿真真、VSM嵌入式仿真以及嵌入式仿真以及PCB制板功能。制板功能。n（一）（一） Proteus Proteus 概览概览n（二）（二） 原理图设计原理图设计n（三）（三） PROTEUSPROTEUS微处理器仿真微处理器仿真n（四）（四） ProteusProteus和和KeilKeil联合调试联合
14、调试n在传统的在传统的CADCAD功能中添加了嵌入式系统的仿真功能中添加了嵌入式系统的仿真可以完整地仿真微控制器以及相连的模拟和数可以完整地仿真微控制器以及相连的模拟和数字电路字电路（一）（一）Proteus Proteus 概览概览ProSPICE混合模式仿真器混合模式仿真器ISIS设计仿真平台设计仿真平台VSM嵌入式仿真嵌入式仿真ARESPCB制版制版ProteusDesign SuiteProteus Proteus 概览概览 在在Proteus中中, 从原理图设从原理图设计、单片机编程、系统仿真到计、单片机编程、系统仿真到PCB布线一气呵成。完成了从布线一气呵成。完成了从概念到产品的整
15、个过程。概念到产品的整个过程。nProteusProteus是一个虚拟实验室，是一个虚拟实验室，提供了大量的虚拟仪器、仪提供了大量的虚拟仪器、仪表、激励源和分析工具：表、激励源和分析工具：n1313类激励源类激励源n直流直流、正弦、脉冲正弦、脉冲n1313类曲线图表类曲线图表n模拟、数字、频率模拟、数字、频率n1212类虚拟仪器类虚拟仪器n示波器、逻辑分析仪、示波器、逻辑分析仪、SPI/ISPI/I2 2C C调试器调试器n电压电压/ /电流探针电流探针PROTEUS虚拟实验室探针虚拟实验室探针(Probe)n电压探针电压探针（Voltage probes）既可在模拟仿真既可在模拟仿真中使用，
16、也可在数字仿真中使中使用，也可在数字仿真中使用。在模拟电路中记录真实的用。在模拟电路中记录真实的电压值，而在数字电路中，记电压值，而在数字电路中，记录逻辑电平及其强度。录逻辑电平及其强度。 探针即可用于基于图表的探针即可用于基于图表的仿真，也可用于交互式仿真中仿真，也可用于交互式仿真中 。预览窗口预览窗口预览窗口预览窗口挑选元件按钮挑选元件按钮库管理按钮库管理按钮模型选择工具栏模型选择工具栏元件列表元件列表元件列表元件列表仿真按钮仿真按钮原理图编辑窗口原理图编辑窗口方位控制按钮方位控制按钮（二）原理图设计（二）原理图设计1、原理图编辑窗口、原理图编辑窗口（The Editing Window）
17、n n用来绘制原理图，蓝色方框内为可用来绘制原理图，蓝色方框内为可编辑区，元件要放到它里面。编辑区，元件要放到它里面。n n注意：注意：这个窗口是没有滚动条的，这个窗口是没有滚动条的，你可用预览窗口来改变原理图的可你可用预览窗口来改变原理图的可视范围。视范围。2、预览窗口、预览窗口（The Overview Window）n n可显示两个内容可显示两个内容.n n(1)当你在元件列表中选择一个元件时，当你在元件列表中选择一个元件时，它会显示该元件的预览图；它会显示该元件的预览图；n n(2)当你的鼠标焦点落在原理图编辑窗口当你的鼠标焦点落在原理图编辑窗口时，会显示整张原理图的缩略图，可用时，会
18、显示整张原理图的缩略图，可用鼠标在它上面点击来改变绿色的方框的鼠标在它上面点击来改变绿色的方框的位置，从而改变原理图的可视范围。位置，从而改变原理图的可视范围。 3、模型选择工具栏、模型选择工具栏（Mode Selector Toolbar）n n主要模型（主要模型（Main Modes） n1）选择元件（）选择元件（components）（默认选择的）（默认选择的） n2）放置连接点）放置连接点 n3）放置标签（用总线时会用到）放置标签（用总线时会用到） n4）放置文本）放置文本 n5）用于绘制总线）用于绘制总线 n6）用于放置子电路）用于放置子电路 n7）用于即时编辑元件参数）用于即时编辑
19、元件参数 （先单击该图标再（先单击该图标再单击要修改的元件）单击要修改的元件） 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类查找分类查找结果列表结果列表元件预览元件预览封装预览封装预览配件（配件（Gadgets） n1）终端接口：有）终端接口：有VCC、地、输出、输入等接口、地、输出、输入等接口 n2）器件引脚：用于绘制各种引脚）器件引脚：用于绘制各种引脚 n3）仿真图表：用于各种分析，如）仿真图表：用于各种分析，如Noise Analysis n4）录音机）录音机 n5）信号发生器（）信号发生器（generators） n6）电压探针：使用仿真图表时要用
20、到）电压探针：使用仿真图表时要用到 n7）电流探针：使用仿真图表时要用到）电流探针：使用仿真图表时要用到 n8）虚拟仪表：有示波器等）虚拟仪表：有示波器等 2D图形图形（2D Graphics） n1* 画各种直线 n2* 画各种方框 n3* 画各种圆 n4* 画各种圆弧 n5* 画各种多边形 n6* 画各种文本 n7* 画符号 n8* 画原点等 4、元件列表、元件列表（The Object Selector） n用于挑选元件（components）、 终端接口（terminals）、仿真图表（graph）、信号发生器（generators）等。n n举例：举例：当你选择“元件 ”，单击“P”
21、按钮会打开挑选元件对话框，选择了一个元件后，单击“OK” （或双击元件），该元件会在元件列表中显示，以后要用到该元件时，只需在元件列表中选择即可。 5、方向工具栏、方向工具栏（Orientation Toolbar） n旋转 ：旋转角度只能是90的整数倍。 n翻转 ：完成水平翻转和垂直翻转。 n使用方法：先右键单击元件，再点击（左击）相应的旋转图标。 6、仿真工具栏、仿真工具栏 n仿真控制按钮 n1* 运行 n2* 单步运行 n3* 暂停 n4* 停止 操作简介操作简介 n1）绘制原理图）绘制原理图：绘制原理图要在原理图编辑：绘制原理图要在原理图编辑窗口中的窗口中的蓝色方框蓝色方框内完成。内完
22、成。其操作不同于其操作不同于WINDOWS应用程序。应用程序。n正确的操作是：正确的操作是：用左键放置元件；右键选择用左键放置元件；右键选择元件；双击右键删除元件；右键拖选多个元元件；双击右键删除元件；右键拖选多个元件；先右键后左键编辑元件属性；先右键后件；先右键后左键编辑元件属性；先右键后左键拖动元件；连线用左键，删除用右键；左键拖动元件；连线用左键，删除用右键；改连接线：先右击连线，再左键拖动；中键改连接线：先右击连线，再左键拖动；中键放缩原理图。放缩原理图。n2）定制自己的元件：）定制自己的元件：n（1）用用PROTEUS VSM SDK开开发发仿仿真真模模型型，并制作元件；并制作元件；
23、n（2）是是在在已已有有的的元元件件基基础础上上进进行行改改造造，比比如把元件改为如把元件改为bus接口的；接口的；n（3）利利用用已已制制作作好好的的元元件件，可可以以到到网网上上下下载一些新元件并把它们加到自己的元件库里载一些新元件并把它们加到自己的元件库里n3）Sub-Circuits应用：应用：n用用一一个个子子电电路路可可以以把把部部分分电电路路封封装装起起来来，这这样样可可以以节节省省原原理理图图窗窗口口的的空间。空间。 （三）（三）PROTEUSPROTEUS微处理器仿真微处理器仿真Proteus VSMProteus VSM是一个基于是一个基于ProSPICEProSPICE混
24、合模型仿混合模型仿真器的，完整的嵌入式系统软、硬件设计仿真器的，完整的嵌入式系统软、硬件设计仿真平台真平台 。n单片机系统的仿真单片机系统的仿真是是PROTEUS VSMPROTEUS VSM的主要特色。的主要特色。用户可在用户可在ProteusProteus中直接编辑、编译、调试代中直接编辑、编译、调试代码，并直观地看到仿真结果。码，并直观地看到仿真结果。nCPUCPU模型有模型有ARM7ARM7（LPC21xxLPC21xx）、）、PICPIC、AtmelAtmel AVRAVR、Motorola HCXXMotorola HCXX以及以及8051/80528051/8052系列。系列。n
25、同时模型库中包含同时模型库中包含了了LED/LCDLED/LCD显示、键盘、按显示、键盘、按钮、开关、常用电机等通用外围设备。钮、开关、常用电机等通用外围设备。PROTEUS VSMPROTEUS VSM仿真与分析仿真与分析示例示例1：PWM电机控制电机控制动态效果动态效果动态器件使仿真直观生动动态器件使仿真直观生动CPU可可加载程序运行加载程序运行PROTEUS VSMPROTEUS VSM仿真与分析仿真与分析示例示例2：单片机游戏：单片机游戏动态效果动态效果游戏手柄游戏手柄可映射到可映射到PC键盘上键盘上游戏显示屏（游戏显示屏（LCD）引脚逻辑状态显示引脚逻辑状态显示CPU运行游戏程序运行
26、游戏程序PROTEUS VSMPROTEUS VSM仿真与分析仿真与分析示例：温度测量电路示例：温度测量电路虚拟与现实的交互虚拟与现实的交互PROTEUS仿真电路仿真电路PC串行口串行口串行电缆串行电缆实际温度测量板实际温度测量板通过物理接口模型，通过物理接口模型，可以实现虚拟仿真可以实现虚拟仿真电路与外部实际电电路与外部实际电路的双向通信路的双向通信51单片机仿真过程单片机仿真过程n1 1绘制原理图绘制原理图n2 2选择软件设计语言（汇编、选择软件设计语言（汇编、C C）编编写源代码写源代码n3 3编译代码，生成目标文件。编译代码，生成目标文件。n4 4装载装载HEXHEX或或OMFOMF文
27、件，仿真调试。文件，仿真调试。第三方工具的应用第三方工具的应用 直接使用第三方直接使用第三方IDE（Integrated Development Environment ） 如：如：Keils uVision 2、WAVE6）开发源代码，并进行编辑，生成）开发源代码，并进行编辑，生成HEX文件后文件后, ,切换到切换到Proteus VSM ，再进行仿真。，再进行仿真。 n1 1、使用第三方、使用第三方IDEIDE建立工程，编写建立工程，编写C C程序程序n2 2、编译生成、编译生成HEXHEX代码，加载到代码，加载到CPUCPU当中。（无源当中。（无源码调试信息）码调试信息）n3 3、编译生
28、成、编译生成OMFOMF格式代码，加载到格式代码，加载到CPUCPU当中。当中。装载装载HEXHEX或或OMFOMF文件，仿真调试。文件，仿真调试。程序加载到程序加载到CPU仿真调试仿真调试实时显示系统输出结果实时显示系统输出结果 实时显示元器件实时显示元器件 引脚电平引脚电平说明：说明：红色代表高电平，兰色代表低电平，红色代表高电平，兰色代表低电平，灰色代表不确定电平（灰色代表不确定电平（floating）。）。 （四）（四） Proteus和和Keil联合调试联合调试n联调过程：联调过程： n 1. 1. 运行驱动程序运行驱动程序vdmagdi.exevdmagdi.exe n 2. 2.
29、 在在ProteusProteus中设计电路原理图，中设计电路原理图，并选中并选中DebugDebuguse remote debug use remote debug monitor monitor n 3. 3.在在KeilKeil环境下创建项目，编辑源环境下创建项目，编辑源程序（程序（C C或或ASMASM）并编译为）并编译为hexhex文件；文件； （四）（四） Proteus和和Keil联合调试联合调试n4. 4. 在在KeilKeil中，设置中，设置TargetTargettarget target option-debug,option-debug,选用选用Proteus VSM Proteus VSM SimulatorSimulator；n5. 5. 在在ProteusProteus中将中将KeilKeil生成的生成的hexhex文文件加载给件加载给CPUCPU； n6. 6. 在在KeilKeil中运行、调试程序，同时中运行、调试程序，同时在在ProteusProteus中观察运行结果。中观察运行结果。 PROTEUS与与Keil联调联调Keil处于运行状态处于运行状态PROTEUS同时同时进入运行状态进入运行状态
