单片机应用系统课程是目前高职高专院校电类专业的主干课。这是门操作性很强的课，对于高职高专院校的学生光靠课堂上的教学是远不够的，除了在课堂上要求学生掌握基本概念，了解单片机扩展接口电路的设计方法和设计编制程序的流程之外，只有通过课外大量的实际操作，才能掌握单片机应用系统的设计步骤，学会开发单片机应用系统基本方法。成为具有高技能高素质的应用型人才，实现与就业岗位零过渡。
出于这样的目的，我们整合了一套成本低廉、取材容易、制作快捷、操作方便的单片机实验开发系统。本实验开发系统分硬件和软件两大部分，现介绍给大家，供广大读者自己制作，如遇困难可通过QQ：416999293在线交流。
1．硬件电路
硬件电路分为单片机的最小系统和扩展接口电路两大部分。
1．1 最小系统
最小系统是没有外围器件及外设接口扩展的单片机系统。它是单片机应用系统的设计基础，它包括最小系统结构选择、时钟系统设计和复位系统设计。通常情况下，单片机最小系统分三种结构：①总线型总线应用的最小系统结构，该结构由总线型单片机、复位电路、时钟电路、I/O口、及并行扩展总线组成。②总线型非总线应用的最小系统结构，只有单片机、复位电路构成的最简单的电路，并行总线不用于外围扩展，可作为应用系统的I/O口使用。③非总线型单片机的最小系统结构。
这里介绍的最小系统属于第②种，由单片机89S52和ISP编程接口组成，其原理如图1(a)所示，印刷电路板见图1(b)所示，实物见图1(c)所示。电路简单，制作容易，图中各元器件的型号或规格见表1。如果不用串口下载程序的话，可省去U102芯片及其外围元件，电路更精简。
表1 图1最小系统的材料清单
名称
型号或规格
数量
代号
单片机
AT89S52
1
U101
集成块
MAX232
1
U102
稳压块
LM7805
1
U103
晶振
11.0592MHz
1
Y101
电解电容
10U/16V
1
C101
电解电容
10U/16V
4
C104，C105，C106，C107
电解电容
100U/16V
2
C108，C110
电容
30P
2
C101，C102
电容
0．1U
1
C109
二极管
1N4007
1
VD1
连接器
IDC10
1
CN101
连接器
SIP2
4
CN102，J101，J102，J103
连接器
DB9
1
CN103
按钮
1
S101
印刷电路板
1
(a)
(b)
(b)
图1 最小系统原理
1．2 下载器 下载器由接口板和连接电缆组成。接口板的原理图见图2（a）,印制线路板见图2（b）、图2（c）。图中U201是8缓冲器74HC244电路，用来作计算机并口和单片机的缓冲隔离。连接器CN202是通用的DB25针形插头，与上位机连接，进行通信；其中4、5脚控制U201芯片，在其低电平时允许数据正常传输，高电平时74HC244的输出呈高阻状态；6脚输出数据到单片机；7脚是时钟信号；9脚是输出复位信号；10脚是接收从单片机读出的数据。连接器CN201是标准的10针IDC插座，其各针功能见图图2（d）。
下载电缆采用10芯扁平电缆，两头压有IDC插头。一端接下载器，另一端接最小系统板上的ISP口。
图2（a）接口板原理
图2(b) 接口板印刷电路顶面
图2(c) 接口板印刷电路底面
图2（d） CN201功能
自制实物
2．软件操作 在这个实验开发系统中软件使用了keil c和程序下载软件SLISP。有兴趣仿真的读者可使用proteus软件。由于应用电路和程序在仿真环境与真实环境中运行，在某些情况下存在一定的差异，所以在这里不予推荐。所用两个软件可到相应网站上下载安装。
2．1 keil c的基本操作
已经安装了keil c软件电脑的桌面上会有个图标。用鼠标左键双击该图标便可进入keil c的工作界面，如图3所示。该界面与Word界面相类似，上边是菜单栏，接着是快捷按钮栏等。这里我们用到的部分菜单或快捷按钮的中文含义已标注在图3上；用到的功能只是创建一个项目或打开一个已有的项目，创建或打开一个源程序文本等，最后把它编译成我们需要的十六进制文件。其操作步骤如下：
图3 keil c工作界面
2．1．1 新建项目
在keil c工作界面上用鼠标左键点下拉菜单“Project”，在图4所示弹出的菜单上点“New Project”；桌面弹出图5所示的“Creat New Project”创建新项目对话框。在对话中的“保存在：”右侧的文本框中选择要保存项目文件的路径，如“program”；在“文件名：”右侧的文本框中输入项目的文件名，如“my_LAB”；如图5所示，然后点“保存”按钮。接着在出现的“Select Device for Target ‘Target 1’”对话框中直接按“确定”按钮。这样接完成了项目的创建，此时在keil c工作界面左侧中间的“项目窗口”中可以见到有一个项目“Target 1”存在，如图6所示。
如果要打开一个已有的项目，则在图4中点“Open Project”，就会弹出一个与“Creat New Project”创建新项目类似的对话框“Select project file”选择项目文件，类似地选择文件存放的路径，找到要打开的文件，最后点“打开”按钮即可。
图4 创建项目
图5 设置项目文件名
图6 设置好项目文件名
图7 完成项目创建
2．1．2 新建文件
在图3中点“新建文本”按钮，在中间右边框内就会出现“Text1”文本窗口。接着就可以在该窗口内输入源程序，并将该文件按程序设计的语言不同“Save as”另存为“Text1.c”（C语言）或“Text1.asm”（汇编语言）文件，再进行编辑，最后别忘了保存，如图7所示。如果已经用其他编辑软件建好了一个C语言或汇编语言程序文件，那么就可以在图3中直接点“打开文本”按钮，找到需要的文件后点“打开”按钮即可。
图8 新建或打开文件
2．1．3 目标文件选项设置 从图8中可以看到，建立目标“Build target”和重建全部目标文件“Rebuild all target files”这两个按钮是灰色的不能进行操作，原因是我们还没有对目标文件选项进行设置。只有对目标文件选项进行设置后才能够对源程序进行编译等操作。其设置过程如下：
在图8上点下拉菜单“Project”，选“Options for Target ‘Target 1’”。在弹出的对话框中选中“Output”标签页，选中页中的有关项，见图9所示。即在“Creat HEX file”前的复选框内打“√”；在“HEX”后的文本框中选择“HEX-80”；在“Browse Information”前的复选框内打“√”。设置完后点“确定”按钮，返回到图10所示界面。此时我们可以见到两个快捷按钮建立目标“Build target”和重建全部目标文件“Rebuild all target files”的颜色都变深了。目标文件选项设置完成。
图9 目标选项设置
图10 完成目标选项设置
2．1．4 建立目标文件 在建立目标文件之前，首先要将文件添加到组里去。具体操作如下：在图10中，将鼠标箭头移至中间左边项目窗口中的“Source Group 1”前的图标上，再单击鼠标右键，在弹出的菜单项中选择“Add files to Group ‘Source Group 1’”，如图11所示。在弹出图12所示的对话框中选择刚才编辑保存好的源程序文件“Text1.c”，点“Add”按钮，再点“Close”按钮。此时按钮建立目标“Build target”前的编译当前文件“Translate current file”按钮的颜色也变深了。而在中间左边项目窗口中的“Source Group 1”前多了一个“+”号。点击“+”号，可以看到在“Source Group 1”下面就有一个源程序文件图标，如图13所示。
完成上述操作后方可进入建立目标文件。通常先点编译当前文件“Translate current file”，再建立目标文件“Build target”；或直接点重建目标文件“Rebuild all target files”。即可生成我们需要的后缀名为HEX的十六进制文件。如果在编译、连接中出现错误，则可按照提示进行检查。这个. HEX文件就是我们要下载到单片机中的程序文件。
图11 添加文件
图12 选择添加的文件
图13 已添加文件
2．2 程序读取与下载
已经安装有双龙电子下载软件的电脑，在其桌面上也有个图标。同样用鼠标左键双击该图标便可进入MCU下载程序的工作界面，如图14所示。该界面是中文的且比较清晰，所以不多说了。
首次使用时将“通信参数设置及器件选择”设置成图中所示，即通信口设为并行通信口“LPT1”，速率设为“TURBO”加速，器件选择“AT89S52”。
拔去最小系统板上的跳线J101、J102、J103，插上AT89S52芯片；将下载线的接口板插入电脑的并口上，把连接电缆把最小系统与接口板连好，再在最小系统上接上+9V电源。注意“+”与“-”不能搞错。打开电源对最小系统上电。接着就可以读写芯片中的程序了。
图14 MCU下载软件工作界面
2．2．1 读取程序
按照上面的步骤操作完成后，在图14的界面上点“读取”，界面如图15所示。读取完成后，点右边“编辑”按钮，弹出“编辑缓冲区”界面，见图16。此时就可以对程序进行编辑了。如果需要可以点“保存”按钮，将文件保存为二进制或十六进制等文件。
图15 读取程序
图16 编辑程序
2．2．2 下载程序 下载程序前先要设置好待下载的二进制或十六进制文件，即后缀名为BIN或HEX的文件。方法如下：在图14中点“flash”按钮，弹出“打开FLASH存储器数据文件”对话框。在“查找范围”右侧的文本框中找到待写文件的目录及文件名，在“文件名”右侧的文本框中就会显示出该文件名，见图17，再点“打开”按钮。在“空闲存储器填充”中选“填充FF”(最后选“OO”)，点“确定”，此时界面如图18所示。
在图18的界面上点“编程”按钮，软件就会自动对芯片写入程序，完成后的界面如图19所示。如出现错误，就会在下面的文本框中出现提示。找到原因后再进行重写，但重写前请先把芯片内原来的擦除掉，即点一下“擦除”按钮即可。
如果对原程序进行了修改，那么就要重新进行编译，即点重建目标文件“Rebuild all target files”按钮，生成新的.HEX文件；下载时还得重新加载刚生成的同一文件名的新.HEX文件。这样才能保证本次下载的是已修改的程序。
完成上面的操作后，关闭+9V电源，拔下连接电缆，插上跳线J101，接上扩展接口电路，就可以检查程序的运行情况，进行实验或开发了。
图17加载待写文件
图18 完成写操作
图19
如果在下载过程中出现错误，就会在下面的文本框中出现提示。找到原因后再进行重写时，请先把芯片内原来的擦除掉，然后再写。 如果对原程序进行了修改，那么就要重新进行编译，即点重建目标文件“Rebuild all target files”按钮，生成新的.HEX文件；下载时还得重新加载刚生成的同一文件名的新.HEX文件。这样才能保证本次下载的是已修改的程序。 完成上面的操作后，关闭+9V电源，拔下连接电缆，插上跳线J101，接上扩展接口电路，就可以检查程序的运行情况，进行实验或开发了。
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