1.3单片机程序实践操作(课件）- 高二《单片机应用技术（C语言 第二版）》同步教学（劳动版）

单片机芯片在没有写入程序之前，是没有任何控制功能的。要让单片机工作，使芯片受程序控制，必须要将编写的汇编（或C）源程序使用编译程序转换为单片机芯片能够运行的机器代码，并且将这些机器代码写入单片机芯片（ROM）中。 任务提出 任务三 单片机程序实践操作 在编写程序后，要想验证程序是否按设计要求工作，可将程序写入单片机，观察运行效果。如果写入单片机芯片不方便，或者缺少部分硬件时，另外一种常用的方法是采用仿真软件来模仿硬件电路的执行效果。通过不断调试程序，一直到仿真软件实现了设计的目标效果后，再将程序写入单片机芯片中，通过硬件系统验证功能和效果。通过仿真软件对电路和程序进行仿真，能够节约系统调试时间和成本。常用的单片机仿真软件为Proteus。 本任务的主要内容是完成示例源程序的编写、编译、下载和仿真，熟悉整个工作过程和操作方法。 单片机仅能识别二进制编码的机器语言，不管是汇编语言还是C语言都不能直接在单片机上运行，需要使用相应的编译软件将由汇编语言或C语言编写的源程序转换为单片机可执行的代码程序，并通过编程器或下载线写入单片机的程序存储器中。 任务分析 为了检验设计程序的正确性和程序的控制效果，可以采用Proteus仿真测试或用实验电路板程序下载测试两种方法，两种方法的测试步骤基本相同。一般需要进行以下步骤： 1.在Keil中编辑源程序。 2.编译源程序，如果有语法错误，重复步骤1、2。 3.将程序代码写入目标单片机芯片或送入仿真软件，观察程序运行效果，如果与任务设计要求不一致，重复步骤1~3。 4.测试系统并总结。 一、单片机的工作过程 单片机的工作过程实质上就是执行用户编制程序的过程。程序设计者将单片机要完成的任务编写成程序，再把这些程序编译成单片机能识别的机器码写入程序存储器中，当单片机开机复位后，就自动执行程序指令。执行指令的过程就是取指令和执行指令的过程，周而复始直到程序中所有命令执行完毕，这就是单片机的工作过程。 相关知识 单片机组成的控制系统的工作过程，就是通过单片机硬件系统电路与单片机特定的指令系统相结合，通过运行单片机的程序指令，控制单片机外围电路工作的过程。所以，单片机应用设计分为硬件设计与软件设计两大部分。 单片机通过端口接收外围硬件电路的输入信号，经过对信号的分析处理，又从端口输出控制信号，控制外围电路执行工作任务。单片机完成某一特定任务的过程实质上是单片机执行某一设定程序的过程。 二、单片机的编程语言 单片机对信号的分析、处理、存储和传输是通过执行程序来实现的。程序是人们为了完成某一特定任务或解决某一特定问题而用计算机语言编写的一系列指令集合。单片机能够直接识别和执行的命令称为计算机指令，也称为机器指令或机器语言。单片机所能执行的所有指令的集合即为指令系统。MCS-51系列单片机的指令系统共有111条指令，分为数据传送类指令、算术运算类指令、逻辑运算类指令、控制转移类指令和布尔操作类指令。单片机的程序设计一般采用汇编语言或C语言。本教材对单片机的程序设计采用C语言。 目前大多数单片机支持C语言程序设计，使得C语言程序具有较好的通用性和移植性。与汇编语言相比，用C语言开发单片机具有如下特点： 1.开发速度优于汇编语言。 2.软件的可读性和可维护性显著改善。 3.提供的库函数包含许多标准子程序，具有较强的数据处理能力。 4.关键字及控制转移方式更接近人的思维方式。 5.方便进行多人联合开发、进行模块化软件设计。 6.C语言本身并不依赖于机器的硬件系统，移植方便。 7.适合运行嵌入式实时操作系统。 用于MCS-51单片机的C语言被称为C51。 三、单片机程序开发过程 一般来说，编程过程分为需求分析、算法设计、源程序编辑、编译、下载、验证等几个步骤。 需求分析是设计者应客户的要求，在设计之前和设计、开发过程中对用户需求所做的调查与分析，以了解客户要实现的具体控制任务、目的和要求；然后进行分析，根据单片机控制系统的功能、特性、具体规格参数等，确定系统硬件和软件所要达到的目标。 算法设计是根据需求分析的结果，考虑如何在硬件基础上通过系统控制程序去实现所定义的需求功能、特性等，也可分为数据结构设计、软件体系结构设计、应用接口设计、模块设计等。 源程序编辑就是使用编程语言实现算法的过程，根据算法设计，选用一种程序语言编写出源程序。 使用编译程序对源程序进行编译的过程称为程序编译。在编译过程中，出现错误或警告，需要检查、修改源程序中的语法和逻辑，并再次编译，直到没有错误和警告为止。 下载是将已经编译好的程序代码写入单片机芯片的过程。针对不同的单片机，常用的下载工具有编程器和下载线。 单片机控制功能验证实际上就是对产品功能和性能的测试过程，是对设计、编程进行验证和用户需求确认的过程。如果出现功能错误或参数误差，需