51单片机实战:Proteus、Keil入门及点亮一个虚拟LED

作者: 兔子泽 | 来源:发表于2016-06-09 19:05 被阅读3807次

    前言

    相信你在看完《扯会儿单片机开发:开始》后,对单片机开发的基础知识有了一定的了解。这一次我们来实战一番,在Proteus中模拟一个单片机界的"HelloWorld" --- 点亮一个LED。


    电路

    在我们开始编码之前,要先把电路画好。我们要通过程序去控制一个LED的明灭,所以需要一个单片机和一个LED,当然,还有它们之间说不清道不明的关系。

    Proteus

    Proteus软件是英国Lab Center Electronics公司出版的EDA工具软件。它可以仿真单片机逻辑和元件之间的电路,我们这次写好的单片机程序就是交给它来模拟运行。

    Proteus 8启动画面
    我所用的是Proteus 8.4 SP0
    Proteus 8.4 SP0 启动图标
    如果你用的是早期版本,可能启动图标不一样。我之前用的7.8版的Proteus会有两个子程序,如果你的也是的话,点那个ISIS(阿拉胡阿克巴!)就是了。

    建项

    现在要做的就是在Proteus中画个可以控制LED的电路出来。

    1. 打开Proteus
      主界面
    2. 建个项目
      点击主界面中的新建工程
      新建第一步:输入名称和设置路径
      名称那里输入项目名称,在路径处设置项目工程文件存储的路径,下一步。
      新建第二步:选择原理图
      这里我们选择默认DEFAULT,选下一步。
      新建第三步:选择模板
      选择不创建PCB布板设计,下一步。
      新建第三步:选择固件
      选择没有固件项目,下一步。
      新建第四步:总结
      点击完成后建项成功。
      其实我也是第一次用Proteus 8,之前的版本建项步骤没这么繁琐,我这么说是因为我也不咋知道那些中间的设置项都能干嘛,还没试过(我好水,这样子自己揭露自己真的好嘛)。

    开始画电路

    创建好项目后如下图所示


    主编辑界面
    • 列个需要的元件清单
    1. 单片机
    2. LED
    3. 电源

    点击左侧的P添加元件

    左侧的`P`
    在元器件选择界面中,用关键字搜索我们需要的器件。
    元器件选择界面
    我们需要一个51单片机,这个项目就选择at89c52吧,输入"c52"搜索。
    "c52"的搜索结果
    中间那里会列出匹配的结果,你可以一个一个选择,然后观察右侧的预览图来确定是不是你要的菜。你还可以在右下角那里选择其封装。在本项目中,我们需要AT89C52这道菜的DIL40的封装。
    点击确定后,你的鼠标会变成一根儿笔,再点击一下左键,刚才的器件就会出现,然后就可以摆放它的位置了。
    准备摆放
    部署后
    然后重复刚才的操作,去找LED。
    “LED”的搜索结果
    可以看到,与LED相关的元件是比较多的。这里我们选择图示中的那款黄色发光二极管LED-YELLOW(模拟的时候,效果会比较明显)。
    电源的话,就要去另一个地方找了,点一下左边栏的终端模式
    image.png
    选择列表中的POWER,然后和前面一样,把它画出来。
    画上LED和电源
    途中的小雨伞就是电源。

    然后连接它们,画线路。
    用笔一样的鼠标点击那些触角就可以将他们连接起来。连好后如下图:

    需要的电路
    注意电源跟LED的哪个引脚连?
    二极管是固定电流方向的,要按照图中的方式连接,具体为什么就要你自己查资料了。

    到这里我们的第一大步就走完了。


    代码

    Keil

    Keil是我们写单片机代码要用到的IDE,它支持汇编、C和C++的编译,还是很不错的。不过,没有代码补全。

    Keil μ5 的启动画面
    选择下载时,要根据你所开发的单片机选择具体的IDE,它分为ARM、C51、C166、C251四种。你也可以装多个,然后它们会在同一个IDE下显示并使用。

    根据我们刚才在电路板上画的是at89c52单片机,所以我们就选用C51版本的。

    主界面

    建项

    点击菜单栏的Project - New μVersion Project

    选择工程存储路径
    这里选择你的项目工程要存储的路径,他不会像Visual StudioXcode那样帮你为项目或解决方案自动生成文件夹,这个你要注意,你最好自己建一个项目文件夹,然后选择它去存储。

    项目建立好后,左边栏会显示当前项目的文件结构。然后我们新建源文件,右击Source Group,选择Add New Item to Group 'Source Group 1'。添加源文件的前提必须是在一个Group下,这里选择用它默认的Source Group,你也可以自己新建一个Group

    选择C File (.c),输入文件名,然后点击Add
    新建窗口
    这样我们就添加了一个源代码文件。
    添加了源文件

    C代码

    我们要实现功能的代码如下所示。

    #include <reg52.h>
    sbit led = P0^1;
    void main()
    {
        led = 0;
    }
    

    一步一步来,首先,第一行所包含的reg52.h文件中定义了52单片机基础的特殊功能寄存器和特殊功能位。其内部的介绍是:

    Header file for generic 80C52 and 80C32 microcontroller.

    可以通过右键reg52.h - Open ducment <reg52.h>打开其文件。


    打开后,可以看到其源码:
    /*--------------------------------------------------------------------------
    REG52.H
    
    Header file for generic 80C52 and 80C32 microcontroller.
    Copyright (c) 1988-2002 Keil Elektronik GmbH and Keil Software, Inc.
    All rights reserved.
    --------------------------------------------------------------------------*/
    
    #ifndef __REG52_H__
    #define __REG52_H__
    
    /*  BYTE Registers  */
    sfr P0    = 0x80;
    sfr P1    = 0x90;
    sfr P2    = 0xA0;
    sfr P3    = 0xB0;
    sfr PSW   = 0xD0;
    sfr ACC   = 0xE0;
    sfr B     = 0xF0;
    sfr SP    = 0x81;
    sfr DPL   = 0x82;
    sfr DPH   = 0x83;
    sfr PCON  = 0x87;
    sfr TCON  = 0x88;
    sfr TMOD  = 0x89;
    sfr TL0   = 0x8A;
    sfr TL1   = 0x8B;
    sfr TH0   = 0x8C;
    sfr TH1   = 0x8D;
    sfr IE    = 0xA8;
    sfr IP    = 0xB8;
    sfr SCON  = 0x98;
    sfr SBUF  = 0x99;
    
    /*  8052 Extensions  */
    sfr T2CON  = 0xC8;
    sfr RCAP2L = 0xCA;
    sfr RCAP2H = 0xCB;
    sfr TL2    = 0xCC;
    sfr TH2    = 0xCD;
    
    
    /*  BIT Registers  */
    /*  PSW  */
    sbit CY    = PSW^7;
    sbit AC    = PSW^6;
    sbit F0    = PSW^5;
    sbit RS1   = PSW^4;
    sbit RS0   = PSW^3;
    sbit OV    = PSW^2;
    sbit P     = PSW^0; //8052 only
    
    /*  TCON  */
    sbit TF1   = TCON^7;
    sbit TR1   = TCON^6;
    sbit TF0   = TCON^5;
    sbit TR0   = TCON^4;
    sbit IE1   = TCON^3;
    sbit IT1   = TCON^2;
    sbit IE0   = TCON^1;
    sbit IT0   = TCON^0;
    
    /*  IE  */
    sbit EA    = IE^7;
    sbit ET2   = IE^5; //8052 only
    sbit ES    = IE^4;
    sbit ET1   = IE^3;
    sbit EX1   = IE^2;
    sbit ET0   = IE^1;
    sbit EX0   = IE^0;
    
    /*  IP  */
    sbit PT2   = IP^5;
    sbit PS    = IP^4;
    sbit PT1   = IP^3;
    sbit PX1   = IP^2;
    sbit PT0   = IP^1;
    sbit PX0   = IP^0;
    
    /*  P3  */
    sbit RD    = P3^7;
    sbit WR    = P3^6;
    sbit T1    = P3^5;
    sbit T0    = P3^4;
    sbit INT1  = P3^3;
    sbit INT0  = P3^2;
    sbit TXD   = P3^1;
    sbit RXD   = P3^0;
    
    /*  SCON  */
    sbit SM0   = SCON^7;
    sbit SM1   = SCON^6;
    sbit SM2   = SCON^5;
    sbit REN   = SCON^4;
    sbit TB8   = SCON^3;
    sbit RB8   = SCON^2;
    sbit TI    = SCON^1;
    sbit RI    = SCON^0;
    
    /*  P1  */
    sbit T2EX  = P1^1; // 8052 only
    sbit T2    = P1^0; // 8052 only
                 
    /*  T2CON  */
    sbit TF2    = T2CON^7;
    sbit EXF2   = T2CON^6;
    sbit RCLK   = T2CON^5;
    sbit TCLK   = T2CON^4;
    sbit EXEN2  = T2CON^3;
    sbit TR2    = T2CON^2;
    sbit C_T2   = T2CON^1;
    sbit CP_RL2 = T2CON^0;
    
    #endif
    

    可以看到,里面声明了所有基础的功能寄存器、I/O寄存器和各种功能位。
    还有一点,建议大家在定义自己的头文件的时候也写上#ifndef - #define - #endif这样的结构来保持自己的头文件在全局中保持唯一而不被重复引入。

    回头看源码的第二行。

    sbit led = P0^1;
    

    意思是声明一个位寻址变量,寻址到P0.1引脚。在上面P0的声明中,可以看到它的地址是0x80,这个地址是P0八个引脚起始(也就是P0.0)的地址,这个地址的高四位代表这组I/O引脚的片选地址,低四位表示其内部的位选地址。这里的led的位选地址根据亦或运算符^算出,也就是P0.1的引脚地址。
    注意,位寻址变量必须在外部定义,不能在内部,sfr也一样。

    最后。

    void main()
    {
        led = 0;
    }
    

    在主函数中执行,使led所指向的特殊功能位置低电平。因为我们之前的电路中LED一端连着电源,也就是高电平,另一端连着单片机的P0.1引脚,所以需要将P0.1置低电平,从而使电路连通。

    以上,我们就完成了代码编写工作。


    演示

    生成HEX文件

    单片机看不懂C,它只读二进制的机器码,所以我们需要Keil生成一个十六进制的HEX文件(十六进制可以说是服务于二进制的,它与二进制可以非常方便地相互转换,其主要用于存储大量的二进制。一位十六进制可以表示4位二进制)。

    还是在Keil中,右击Target 1 - 选择Options for Target 1


    选择Output选项卡 - 勾上Create Hex File - OK
    目标设置页

    编译

    设置好目标生成选项后,点击左上方的Build(如图按钮)。


    下方会输出编译信息
    编译输出信息
    我们可以从中看到:内部数据data、外部数据xdata、代码量code、编译错误和警告0 Error(s), 0Warning(s)还有编译时间Build Time Elapsed: 00:00:01的信息。
    总的来说,只要0 Error(s),就说明编译通过了。

    导入Proteus中的单片机

    生成好的Hex文件在Keil项目目录下的Objects文件夹中。
    回到Proteus中,右击at89c52(或双击)唤出设置页。


    元件编辑页

    点击Program File右侧的浏览按钮,选择刚才编译出来的Hex文件,然后点击确定

    看看效果

    点击Proteus左下角的‘播放’按钮

    播放按钮
    效果
    可以看到,小黄灯被我们点亮了。
    MISSION COMPLETE!

    结语

    我们从一开始的Proteus建项、画电路,到Keil的建项、编码,再到最后的Keil编译、Proteus模拟。
    这就是模拟电路的单片机开发的一个完整过程了。嗯,看完这篇文章后你也一定也按捺不住要干个痛了吧!那就赶紧去爽♂爽的实践一番吧。

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