51单片机实战：Proteus、Keil入门及点亮一个虚拟LED

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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
    在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 Studio或Xcode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。

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#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：

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/*--------------------------------------------------------------------------
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。

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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。

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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。