第2章 构建C51集成开发环境

第2章构建C51集成开发环境•单片机的程序设计可以采用汇编语言和C51语言，目前，C51语言得到了广泛的应用。对于单片机程序的开发，一般采用Keil公司的μVision系列的集成开发环境。μVision系列开发工具目前的最新版本是KeilμVision3，支持汇编语言以及C51语言程序设计。KeilμVision3编译器完成对程序的编译、连接等工作，并最终生成可执行文件。本章主要介绍如何构建一个C51的集成开发环境，包括硬件软件的建立、项目的编译、程序的仿真以及下载等。2.151系列单片机的最小硬件系统•51系列单片机的最小硬件系统是指能让单片机正常工作的最小硬件电路。对于8051系列单片机及其兼容的型号，其电路的最小系统大致相同，这里以AT89S52为例，介绍典型的51系列单片机最小硬件电路，如图所示。该电路图中所使用的元器件的参数及数量。单片机最小系统图2.1.1时钟振荡电路•时钟振荡电路用于产生单片机正常工作时所需要时钟信号。51系列单片机可以采用两种方式的时钟振荡电路：内部振荡电路和外部振荡电路。下面分别介绍这两种方式。•1．内部振荡电路•内部振荡电路是采用单片机内部振荡器来产生工作所需的时钟。51系列单片机内部包含一个高增益的单级反相放大器，引脚XTAL1和XTAL2分别为片内反相放大器的输入端口和输出端口。•2．外部振荡电路•外部振荡电路是采用外部振荡器产生时钟信号直接供单片机使用。对于不同结构的单片机，外部振荡电路的方式有所不同，如图所示。8051XTAL2GNDXTAL1AT89S52XTAL2GNDXTAL1外部时钟信号外部时钟信号VCC悬空外部振荡电路2.1.2单片机的复位电路•单片机的复位电路使单片机进入复位状态。通过复位操作可以完成单片机的初始化，也可使处于死机状态下的单片机程序重新开始运行。•1．单片机复位的原理•单片机复位的原理是，在时钟电路开始工作后，在单片机的RST复位引脚施加24个以上的时钟振荡脉冲的高电平，单片机便可以实现复位。当RST引脚从高电平跳变为低电平后，单片机便从0000H地址开始执行程序。•2．复位电路•最典型的上电复位电路如图所示，其基本原理是利用RC电路的充放电效应。当单片机上电的时候，复位电路通过电容加在RST引脚一个短暂的高电平信号，这个高电平信号随着电容的充电而逐渐降低，这个高电平持续的时间和RC电路的充放电时间有关。使用时需要选择合适的电容和电阻来使高电平的持续时间大于单片机的复位时间。8051VCC5kΩ10ufRSTGND8051VCC5kΩ10ufRSTGND200Ω复位开关上电复位电路手动加上电复位电路2.2KeilμVision3集成开发环境•在单片机的程序开发中，最常使用的是KeilμVision系列软件，其是KeilSoftware公司推出的51系列兼容单片机软件开发系统。目前，最新的集成开发环境为KeilμVision3。这里将以该软件为主，介绍单片机C51的程序开发。2.2.1KeilμVision3简介•KeilμVision3具有Windows风格的可视化操作界面，集成了丰富的库函数和各种编译工具。KeilμVision3集成开发环境中集成了非常全面的单片机支持，能够完成51系列单片机以及和51系列兼容的绝大部分类型单片机的程序设计和仿真。KeilμVision系列是一个非常优秀的编译器，受到广大单片机设计者的广泛使用。其主要特点如下：•支持汇编语言、C51语言等多种单片机设计语言；•可视化的项目管理，界面友好；•支持最为丰富的产品线，可以使用51系列及其兼容内核的单片机；•具有完善的编译连接工具；•具备丰富的仿真调试功能，可以仿真并口、串口、A/D、D/A、定时器/计数器以及中断等资源；•可以和外部仿真器联合使用，支持在线调试；•内嵌RTX-51Tiny和RTX-51FULL实时多任务操作系统；•支持在一个工作空间中进行多项目的程序设计。•支持多级代码优化。2.2.2KeilμVision3安装•这里以最新版的KeilμVision3V8.08集成开发环境来介绍其安装及使用。•1．系统要求•KeilμVision3集成开发环境对计算机的硬件和软件配置的要求很低，一般的计算机系统都完全可以胜任。•2．软件安装完成安装2.2.3KeilμVision3界面概览•KeilμVision3集成开发环境提供了良好的用户界面和强大的功能，这里首先简单介绍一下KeilμVision3的软件开发环境。•KeilμVision3集成开发环境具有标准的Windows界面，对于一个μVision项目工程，其界面效果如图所示。由于采用了标准的Windows界面，KeilμVision3集成开发环境由菜单栏、工具栏、工作区、项目管理窗口和输出窗口等组成。•其中，KeilμVision3的菜单栏和工具栏提供了项目操作、编辑操作、编译调试以及帮助等各种常用操作。项目管理窗口用来管理整个C51项目，包括头文件、源文件等。μVision3的界面2.2.4KeilμVision3的各种常用窗口•KeilμVision3集成开发环境中提供了很多不同用途的编辑或显示窗口，可以用于源代码的编辑、编译和调试的输出结果、反汇编的查看、堆栈数据查看、变量查看以及仿真波形图等。这些窗口是KeilμVision3集成开发环境使用的基础，这里介绍一些在程序设计及仿真调试中常用的窗口及操作。•1．源代码编辑窗口2．编译输出窗口•3．反汇编窗口4．观察和堆栈窗口•5．存储器窗口6．CPU寄存器窗口•7．串行窗口8．逻辑分析窗口•9．符号观察窗口2.3KeilμVision3中C51的开发流程•当硬件电路和软件开发环境准备好之后，便可以在KeilμVision3集成开发环境中编写C51程序，并下载到硬件电路中执行。这里通过一个实例，来讲解如何在KeilμVision3集成开发环境下进行单片机C51语言的程序设计。2.3.1创建项目•双击启动KeilμVision3集成开发环境，C51程序需要在一个项目中进行管理。因此首先开始创建项目，操作步骤如下所示。项目建立完毕2.3.2创建源文件•当一个单片机项目建立完毕后，需要向其中添加程序的源文件。这里以新建一个C51源文件为例，介绍具体的操作步骤。新建的源代码编辑窗口2.3.3编译项目•项目及C51源文件准备好后便可以编译项目了。KeilμVision3集成开发环境中，提供了多个源代码编译命令，分别介绍如下：•选择“Project”→“Translate…….c”命令，可以完成对当前C51源代码的翻译。•选择“Project”→“Buildtarget”命令，即可对该项目进行编译，•选择“Project”→“ReBuildalltargetfiles”命令，可以重新编译所有的项目文件。编译输出结果2.3.4仿真调试•KeilμVision3集成开发环境中提供了强大的程序仿真功能。在一个程序下载到单片机硬件中执行之前，可以首先对程序进行仿真，以确保源程序符合要求。下面就介绍如何使用KeilμVision3来进行单片机C51语言程序的仿真调试。操作步骤如下：并行端口P0仿真窗口并行端口P1仿真窗口2.3.5程序下载•C51程序需要在单片机硬件上执行，因此需要通过特定的工具将源程序生成的可执行文件写入单片机中。KeilμVision3集成开发环境生成的可执行文件一般为HEX格式的文件。在KeilμVision3中生成单片机上可执行的文件的步骤如下：“OptionsforTarget‘Target1’”对话框下载程序2.4小结•本章详细介绍了如何搭建一个C51开发环境，包括51系列单片机的最小硬件系统，KeilμVision3的安装以及开发环境。最后通过一个具体的实例，介绍了如何使用KeilμVision3集成开发环境来进行完整的C51项目开发。KeilμVision3是一个十分优秀的单片机开发软件，应用的十分广泛。熟练掌握本章内容是单片机设计和学习单片机C51语言的基础。