單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)

1、單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā),,,掌握：1、單片機系統(tǒng)開發(fā)的一般方法2、ISP在線編程中使用的單片機管腳3、利用Proteus進行51單片機仿真的流程4、熟練掌握Wave、Proteus軟件的使用,單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā),一、單片機系統(tǒng)開發(fā)的一般方法二、單片機硬件系統(tǒng)的基本組成三、單片機開發(fā)系統(tǒng)概述四、ISP 在線編程五、WAVE6000集成開發(fā)環(huán)境 六、Proteus 入門教程,一、單片機系統(tǒng)開發(fā)的一般方法,1、確

2、定任務(wù)，可行性分析2、總體設(shè)計3、硬件設(shè)計程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器和I/O接口地址譯碼電路、總線驅(qū)動能力、抗干擾措施4、軟件設(shè)計5、系統(tǒng)調(diào)試,,二、單片機硬件系統(tǒng)的基本組成,電源單片機芯片時鐘復(fù)位電路,,三、單片機開發(fā)系統(tǒng)概述,用單片機組成應(yīng)用系統(tǒng)時，其應(yīng)用程序的編程、修改、調(diào)試，運行結(jié)果是否符合設(shè)計要求，軟件、硬件故障的判斷以及程序固化等等問題，靠系統(tǒng)自身根本無法解決，必須借助外界的幫助。,幫助單片機應(yīng)用系統(tǒng)進行研制的

3、工具稱為單片機開發(fā)工具或叫單片機開發(fā)系統(tǒng)。它和微機開發(fā)系統(tǒng)一樣，是用來幫助研制單片機應(yīng)用系統(tǒng)的軟件和硬件的一種專用裝置。,,,,,,,,串口/并口,仿真器,實驗箱(目標板),仿真軟件(集成開發(fā)環(huán)境),EPROM 寫入器（或下載線）,,,硬件：EEPROM 寫入器（或下載線）、仿真器、PC機軟件：集成開發(fā)環(huán)境（編譯、匯編、仿真程序），如:WAVE6000、Keil uV2/uV3 EPROM寫入程序程序下載軟件（S51系列單片

4、機）,,四、 ISP 在線編程,AVR和ATMEL的AT89S系列單片機可以使用ISP下載線在線編程擦寫，即不必將IC芯片拆下,直接在電路板上進行程序修改、下載等操作。這樣對程序的調(diào)試和升級都很方便。ISP下載線的線路很簡單，適合自己動手制作。,,注意：下載軟件和下載工具都是配套的 硬件不一樣不可能通用,MOSI：數(shù)據(jù)串行輸入MISO：串行數(shù)據(jù)輸出SCK：同步控制時鐘REST：復(fù)位,,,1、硬件安裝 把ISP下載線的

5、一端接計算機的USB，另一端接CPU板的10芯插座。2、軟件安裝 安裝下載AVR_fighter.exe軟件。 3、使用方法 軟件安裝后，雙擊圖標 運行下載軟件。,裝入程序,選擇單片機型號,,五、WAVE6000集成開發(fā)環(huán)境,WAVE6000軟件集成了強大的文件編輯處理、編譯連接、項目管理、排列窗口工具、書簽窗口、觀察窗口、反匯編等多種功能，提供單步、跟蹤、自動單步/跟蹤、斷點、執(zhí)行到光標處

6、、全速執(zhí)行、復(fù)位、暫停等多種調(diào)試手段。支持ASM、 C語言及多模塊混合源程序調(diào)試。同時可無縫支持Keil Uv2/Uv3 C51的仿真調(diào)試。,項目窗口,信息窗口,,編輯窗口,CPU窗口,1）打開WAVE6000調(diào)試環(huán)境,2）建立新程序選擇菜單[文件 | 新建文件]功能 出現(xiàn)一個文件名為NONAME1的源程序窗口，在此窗口中輸入程序。,3）保存程序選擇菜單[文件 | 保存文件]或[文件 | 另存為 ]功能選擇文件所要保存的位

7、置，文件名擴展名 *.ASM。,保存文件所在路徑,文件名，后綴為ASM,4）建立新的項目選擇菜單[文件 | 新建項目]功能（1）加入模塊文件。（2）加入包含文件。 （3）保存項目 自動將后綴設(shè)成“.PRJ”。將項目存在與源程序相同的文件夾下。,項目保存好后，如果項目是打開的，可以看到項目中的“模塊文件”已有一個模塊“MY1.ASM”。如果項目窗口沒有打開，可以選擇菜單[窗口 | 項目窗口]功能來打開?？赏ㄟ^仿真器設(shè)置快捷

8、鍵或雙擊項目窗口第一行選擇仿真器和要仿真的單片機,可以通過仿真器設(shè)置快捷鍵或雙擊項目窗口第一行選擇仿真器和要仿真的單片機,5）設(shè)置項目“仿真器”欄選擇仿真器類型和仿真頭及單片機。“語言”欄中選擇編譯器類型，“通信設(shè)置”中選擇端口及波特率，保存項目。,加上前面的“勾”即為軟件仿真方式,６）編譯程序選擇菜單[項目 | 編譯]功能或按編譯快捷圖標或F9鍵，編譯你的項目,項目窗口,編譯快捷鍵,,信息窗口,,,７）程序調(diào)試[執(zhí)行 | 全速

9、執(zhí)行]，或CTRL＋F9[執(zhí)行 | 跟蹤]，或F7鍵一條指令一條指令地執(zhí)行程序，若有子程序調(diào)用，也會跟蹤到子程序中去。 [執(zhí)行 | 單步]，或F８鍵單步執(zhí)行，但不會跟蹤到子程序中[執(zhí)行 | 執(zhí)行到光標處]，或F４鍵,由于條件編譯或高級語言優(yōu)化的原因，不是所有的源程序都能產(chǎn)生機器指令。源程序窗口最左邊的“o”代表此行為有效程序，此行產(chǎn)生了可以指行的機器指令。,跟蹤快捷鍵,當前程序指針,有效程序行,,,,,六、Proteus 入門

10、教程,Proteus是來自英國Labcenter公司的嵌入式系統(tǒng)仿真開發(fā)軟件，它包括原理圖布圖、混合模式仿真、VSM嵌入式仿真以及PCB制板功能。,,（一） Proteus 概覽（二） 原理圖設(shè)計（三） PROTEUS微處理器仿真（四） Proteus和Keil聯(lián)合調(diào)試,在傳統(tǒng)的CAD功能中添加了嵌入式系統(tǒng)的仿真,可以完整地仿真微控制器以及相連的模擬和數(shù)字電路,（一）Proteus 概覽,Proteus 概覽,,,在Proteus

11、中, 從原理圖設(shè)計、單片機編程、系統(tǒng)仿真到PCB布線一氣呵成。完成了從概念到產(chǎn)品的整個過程。,Proteus是一個虛擬實驗室，提供了大量的虛擬儀器、儀表、激勵源和分析工具：13類激勵源直流、正弦、脈沖……13類曲線圖表模擬、數(shù)字、頻率……12類虛擬儀器示波器、邏輯分析儀、SPI/I2C調(diào)試器……電壓/電流探針,PROTEUS虛擬實驗室－探針(Probe),電壓探針（Voltage probes）－既可在模擬仿真中使用

12、，也可在數(shù)字仿真中使用。在模擬電路中記錄真實的電壓值，而在數(shù)字電路中，記錄邏輯電平及其強度。 　　　探針即可用于基于圖表的仿真，也可用于交互式仿真中 。,,預(yù)覽窗口,挑選元件按鈕,庫管理按鈕,,模型選擇工具欄,元件列表,仿真按鈕,,原理圖編輯窗口,,方位控制按鈕,（二）原理圖設(shè)計,1、原理圖編輯窗口（The Editing Window）,用來繪制原理圖，藍色方框內(nèi)為可編輯區(qū)，元件要放到它里面。注意：這個

13、窗口是沒有滾動條的，你可用預(yù)覽窗口來改變原理圖的可視范圍。,2、預(yù)覽窗口（The Overview Window）,可顯示兩個內(nèi)容.(1)當你在元件列表中選擇一個元件時，它會顯示該元件的預(yù)覽圖；(2)當你的鼠標焦點落在原理圖編輯窗口時，會顯示整張原理圖的縮略圖，可用鼠標在它上面點擊來改變綠色的方框的位置，從而改變原理圖的可視范圍。,3、模型選擇工具欄（Mode Selector Toolbar）,主要模型（Main Modes）

14、 1）選擇元件（components）（默認選擇的） 2）放置連接點 3）放置標簽（用總線時會用到） 4）放置文本 5）用于繪制總線 6）用于放置子電路 7）用于即時編輯元件參數(shù) （先單擊該圖標再單擊要修改的元件）,方便快捷的元件查找、放置功能：,模糊查找,,分類查找,,,,,結(jié)果列表,元件預(yù)覽,,封裝預(yù)覽,,配件（Gadgets）,1）終端接口：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

15、圖表：用于各種分析，如Noise Analysis 4）錄音機 5）信號發(fā)生器（generators） 6）電壓探針：使用仿真圖表時要用到 7）電流探針：使用仿真圖表時要用到 8）虛擬儀表：有示波器等,2D圖形（2D Graphics）,1* 畫各種直線 2* 畫各種方框 3* 畫各種圓 4* 畫各種圓弧 5* 畫各種多邊形 6* 畫各種文本 7* 畫符號 8* 畫原點等,4、元件列表（The Object

16、Selector）,用于挑選元件（components）、 終端接口（terminals）、仿真圖表（graph）、信號發(fā)生器（generators）等。舉例：當你選擇“元件 ”，單擊“P”按鈕會打開挑選元件對話框，選擇了一個元件后，單擊“OK” （或雙擊元件），該元件會在元件列表中顯示，以后要用到該元件時，只需在元件列表中選擇即可。,5、方向工具欄（Orientation Toolbar）,旋轉(zhuǎn) ：旋轉(zhuǎn)

17、角度只能是90的整數(shù)倍。 翻轉(zhuǎn) ：完成水平翻轉(zhuǎn)和垂直翻轉(zhuǎn)。 使用方法：先右鍵單擊元件，再點擊（左擊）相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)圖標。,6、仿真工具欄,仿真控制按鈕 1* 運行 2* 單步運行 3* 暫停 4* 停止,操作簡介,1）繪制原理圖：繪制原理圖要在原理圖編輯窗口中的藍色方框內(nèi)完成。其操作不同于WINDOWS應(yīng)用程序。正確的操作是：用左鍵放置元件；右鍵選擇元件；雙擊右鍵刪除元件；右鍵拖選多個元件；先右鍵后左鍵編輯元件屬性

18、；先右鍵后左鍵拖動元件；連線用左鍵，刪除用右鍵；改連接線：先右擊連線，再左鍵拖動；中鍵放縮原理圖。,,2）定制自己的元件：（1）用PROTEUS VSM SDK開發(fā)仿真模型，并制作元件；（2）是在已有的元件基礎(chǔ)上進行改造，比如把元件改為bus接口的；（3）利用已制作好的元件，可以到網(wǎng)上下載一些新元件并把它們加到自己的元件庫里,,3）Sub-Circuits應(yīng)用：用一個子電路可以把部分電路封裝起來，這樣可以節(jié)省原理圖窗口的空間。,

19、,（三）PROTEUS微處理器仿真,Proteus VSM是一個基于ProSPICE混合模型仿真器的，完整的嵌入式系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計仿真平臺 。單片機系統(tǒng)的仿真是PROTEUS VSM的主要特色。用戶可在Proteus中直接編輯、編譯、調(diào)試代碼，并直觀地看到仿真結(jié)果。CPU模型有ARM7（LPC21xx）、PIC、Atmel AVR、Motorola HCXX以及8051/8052系列。同時模型庫中包含了LED/LCD顯示、鍵盤、按

20、鈕、開關(guān)、常用電機等通用外圍設(shè)備。,PROTEUS VSM仿真與分析,示例1：PWM電機控制——動態(tài)效果,動態(tài)器件使仿真直觀生動,,,,,CPU可加載程序運行,,PROTEUS VSM仿真與分析,示例2：單片機游戲——動態(tài)效果,游戲手柄可映射到PC鍵盤上,游戲顯示屏（LCD）,引腳邏輯狀態(tài)顯示,,,,,CPU運行游戲程序,,PROTEUS VSM仿真與分析,示例３：溫度測量電路——虛擬與現(xiàn)實的交互,PROTEUS仿真電路,,PC串行口

21、,,串行電纜,實際溫度測量板,通過物理接口模型，可以實現(xiàn)虛擬仿真電路與外部實際電路的雙向通信,51單片機仿真過程,1．繪制原理圖2．選擇軟件設(shè)計語言（匯編、C）編寫源代碼3．編譯代碼，生成目標文件。4．裝載HEX或OMF文件，仿真調(diào)試。,第三方工具的應(yīng)用,直接使用第三方IDE（Integrated Development Environment ） 如：Keil’s uVision 2、WAVE6）開發(fā)源代碼，并進行編輯，生成HE

22、X文件后,切換到Proteus VSM ，再進行仿真。 1、使用第三方IDE建立工程，編寫C程序2、編譯生成HEX代碼，加載到CPU當中。（無源碼調(diào)試信息）3、編譯生成OMF格式代碼，加載到CPU當中。,裝載HEX或OMF文件，仿真調(diào)試。,,程序加載到CPU,仿真調(diào)試,,實時顯示系統(tǒng)輸出結(jié)果,,實時顯示元器件 引腳電平,說明：紅色代表高電平，蘭色代表低電平，灰色代表不確定電平（floating）。,,（四） Proteus和

23、Keil聯(lián)合調(diào)試,聯(lián)調(diào)過程： 1. 運行驅(qū)動程序vdmagdi.exe 2. 在Proteus中設(shè)計電路原理圖，并選中Debug－use remote debug monitor 3.在Keil環(huán)境下創(chuàng)建項目，編輯源程序（C或ASM）并編譯為hex文件；,（四） Proteus和Keil聯(lián)合調(diào)試,4. 在Keil中，設(shè)置Target－target option-debug,選用Proteus VSM Simulat