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作为一个剑客要有自己心爱的宝剑：白云城主叶孤城使用的是巨阙剑，西门吹雪使用的是乌鞘剑。同样，我们要在 51 单片机的世界里杀出一片天地，也要有自己应手的“兵器”。在这里我给大家介绍两件宝贝：那就是屠龙刀Proteus和倚天剑Keil C51。工欲善其事，必先利其器。下面我们就先修炼我们的刀和剑。
学习这个工具之前先对它简单了解一下吧：Proteus是英国Labcenter Electronics公司研发的EDA工具软件，是多种型号单片机系统的设计与仿真平台。我第一次接触它是 2005年前后，那时我也是在学习单片机，有同事给我介绍了这个软件，自从用了之后就爱不释手，所以今天在这里将它分享给大家。我们的目的不是要学习该软件的所有功能，而是拿它作为自己学习单片机的工具，因而我只是简单地介绍一下。
Proteus当前最新的版本是Proteus 7.9，可以到Labcenter Electronic公司的网站http://www.labcenter.com上查看最新的版本。我使用的版本是Proteus Professional V7.5 SP3，因为Proteus 6 和Proteus 7 区别较大，而每个子版本的改动比较小，而且网上有关Proteus 7.5 的资料多一些，所以我就选择了这个版本。
Proteus的安装过程比较简单，我们仅抓几个主要界面作为安装提示。如果计算机安装有杀毒软件，安装Proteus前最好先关闭杀毒软件，否则可能会因为杀毒软件导致安装失败。安装首界面如图 2-1 所示。
安装到第 3 步的时候会让你选择“Licence Key”，我们选择“Use a locally installed Licence Key”，如图 2-2 所示。
接下来几步都按照提示默认进行，当选择安装目录的时候，我也是按照默认路径“C:\Program Files\...”安装的，如图 2-3 所示。
图 2-1 Proteus安装首界面
图 2-2 Licence Key选择界面
图 2-3 安装目录选择
接下来几步还是按照安装提示默认进行，但安装过程中如果打开杀毒软件会有如图 2-4所示的提示，因而安装前最好先关闭杀毒软件，或在这里选择“离开”。当然不同的杀毒软件可能会有不同的提示，也可能会根据杀毒软件的设置不同自动删除导致安装失败。
图 2-4 杀毒软件提示
安装完成后，系统会有如图 2-5 所示的提示。
图 2-5 安装完成
到此我们已经安装成功，可以运行Proteus看看它的真面目了。
选择“开始”→“所有程序”→“Proteus 7 Professional”→“ISIS 7 Professional”菜单命令，如图 2-6 所示，运行Proteus ISIS集成环境。
首次运行会有如图 2-7 所示的提示。
图 2-6 Proteus开始菜单
图 2-7 软件注册提示
单击“OK”按钮，系统直接关闭。不用着急，这是因为没有注册的缘故（我们可以通过图 2-6 中的“Licence Manager”菜单完成软件的注册）。
注册成功后，再次运行“ISIS 7 Professional”，会看到如图 2-8 所示的启动界面。
图 2-8 启动界面
启动完成进入集成环境的主界面，如图 2-9 所示。
图 2-9 ISIS主界面
既然已经运行起来了，我们就先用用吧。选择菜单栏的“File”→“Open Design…”命令，系统会提示选择打开文件，如图 2-10 所示。
图 2-10 打开文件目录
第一次使用，默认目录是“SAMPLES”目录。若不在该目录，需要根据Proteus安装的目录，找到该目录。我们选择“VSM for 8051”进入下一级目录，选择“8051 LCD Driver”进入目录内部，如图 2-11 所示。
图 2-11 进入目录内部
选择“LCDDEMO.DSN”文件，打开该文件。文件打开后，界面如图 2-12 所示。
图 2-12 Demo界面
先用
（仿真控制按钮）的
（Play）按钮，让系统运行起来，观察LCD的显示。怎么样，是不是感觉和真的电路板在运行一样？
将鼠标停留在“仿真控制按钮”上几秒钟，会出现提示信息：Play、Step、Pause、Stop字样，我们就用这几个单词代替对应按钮的称呼。在仿真过程中单击“Pause”按钮，系统会暂停下来，再单击该按钮，系统会接着运行；暂停时单击“Step”按钮，系统会单步执行，单击“Stop”按钮可以让系统停下来。这就是仿真环境的仿真调试过程。
在仿真系统暂停时，会弹出如图 2-13 所示窗口（若不出现，在暂停时选择菜单命令“Debug”→“8051 CPU Source code –U1”，该窗口就会出现），然后执行Step单步执行操作，可以看到代码的调试过程（不过样例的源代码是汇编的）。“Debug”菜单还有很多功能，可以在后面的学习过程中自己多摸索掌握。
图 2-13 调试窗口
在绘图模式（非仿真状态）下滚动鼠标中间的滚轮，会发现“图形编辑窗口”的图形会自动放大、缩小。放大图形后，用鼠标单击“预览窗口”，可以选择在“图形编辑窗口”看到的图形部分。
在“图形编辑窗口”用鼠标左键单击“8051”芯片，该芯片在图中会变为红色，如图 2-14 所示。再次单击该器件，会弹出如图 2-15 所示窗口。
在“Program File”项可以选择要加载的编译过的程序代码，在“Clock Frequency”项可以设置单片机的工作晶振，系统中用的是 1.2MHz的晶振（所以在设计仿真电路时，可以不画外部的晶振电路，在这里配置一下就可以了）。
观察样例可以发现，在“对象选择器窗口”有一列器件列表，用鼠标选择不同的器件，在“预览窗口”可以看到该器件的图形，如图 2-16 所示。
图 2-14 选择芯片
图 2-15 芯片设置窗口
图 2-16 对象选择器窗口的器件列表
单击“对象选择器窗口”的“P”按钮，会弹出器件选择窗口。
如图 2-17 所示，将样例“对象选择器列表”中的器件名称输入“Keywords”编辑框中，会看到窗口页面的变化。这就是最常用的一种添加元器件的方法。我们输入“CAP”选择添加电容，单击“OK”按钮退出器件选择窗口。在“图形编辑区”单击鼠标左键，可以发现有个电容的图形在动，选择合适的位置，再次单击左键，就可以绘制一个电容了。
图 2-17 器件选择窗口
单击新添加的电容，使其变为红色，然后拖动鼠标，可以修改其放置位置；双击左键可以修改电容属性；放置电容后，用鼠标可以将其引脚和 8051 的引脚连接起来，这样就画了一根导线；在电容上双击右键，可以删除该电容和其连线。
当然，添加新器件又不知道器件的具体名称时，我们也可以分类查找。如图 2-18 所示，先在Category列表中找到自己所选器件的分类，然后再进入子分类Sub-category列表选择，最后就可以在Results列表中查看了。不过所有元器件的名称和其分类都是英文的，添加时不太容易选择，我们在本书附录B中对此版本元件库的分类和子分类做了一个中英文对照表。
图 2-18 添加新器件
怎么样，很有趣吧，通过网络你可以了解更多有关Proteus的使用方法。我们教程的重点是讲解单片机的程序设计，所以有关Proteus的使用就先讲到这里，其他的功能用到时我们会再做介绍。
Keil C51 是众多单片机集成开发环境中的一种，它是德国KEIL公司开发的。具有编译时间短、可产生最少的代码量、支持浮点和长整数、重入和递归等特点，因而得到许多 51单片机开发者的青睐。
Keil C51 的版本比较多，而且根据个人爱好使用的人群对版本的选择也没有统一的原则，习惯上Keil μVision2 以上版本都可以满足 51 单片机的学习使用。这里我们选择的是Keil C51 Version 8.02 版（Keil μVision3），如果以前没有使用过该软件，最好选择同一版本的，以方便后面教程中的学习。
和Proteus的安装一样，在这里也是简单地抓几个画面来介绍Keil C51 的安装过程。运行安装文件会看到安装系统的首页，如图 2-19 所示。
图 2-19 Keil C51 安装首页
第二步是协议的选择，选择同意后，进入下一个页面，是安装目录的选择，默认是C:\Keil目录，如图 2-20 所示。如果操作系统安装在C盘，最好按默认目录安装，因为根据网上介绍，如果修改该目录会影响软件的注册。
后面进入第四步，要填写一些用户信息，这个简单填写一下就可以了。接下来进入文件安装过程，安装完成后会给出提示界面，如图 2-21 所示。
图 2-20 安装目录选择
图 2-21 安装完成
到此就完成了Keil C51 集成开发环境的安装过程。下面运行Keil C51，看看是怎样的。
【注意】 Keil C51 有一个小bug，就是液晶汉字显示的问题，网络上也简称“0xFD bug”，可以在网上搜索一下。
有问题，网络上就会有人给出解决办法，晓奇工作室就针对该问题给出了一个补丁文件，可以到http://www.xiao-qi.com/mcu/下载该文件，然后复制到Keil C51 的安装目录（我的目录是C:\Keil\C51\BIN），之后运行该补丁文件修改一下。我们应该感谢这些在网络上无偿奉献的人！
安装完成后桌面上会有“Keil μVision3”的图标，通过该图标或者开始菜单的“开始”→“Keil μVision3”可以进入Keil C51，启动界面如图 2-22 所示。
图 2-22 Keil C51 启动界面
启动Keil C51，跳过启动界面就进入集成开发环境的主界面，如图 2-23 所示。
图 2-23 Keil C51 主界面
到此还不能说完全完成了Keil C51 的安装，还记得Proteus首次使用时的情景吗？这里我们也需要先完成软件注册再使用该软件。
选择“File”→“License Management”菜单命令进入注册界面，如图 2-24 所示。
图 2-24 Keil C51 注册界面
如果不注册也不会影响我们的基本使用，但对生成可执行文件的大小会有限制，限制在2KB大小，所以我们先在这里注册该软件。
使用笔记本电脑的用户要注意，在注册的过程中Keil可能会提示“*** ERROR R208:RENEW LICENSE ID CODE (LIC)”的错误，如图 2-25 所示。
图 2-25 注册失败信息
这是因为你的电脑有多个网卡，你可以通过菜单命令“开始”→“连接到（T）”→“显示所有连接（S）”打开网络连接窗口，如图 2-26 所示。
图 2-26 “显示所有连接”菜单命令
也可以通过“控制面板”找到“网络和Internet连接”图标，如图 2-27 所示。
在该窗口单击“网络和Internet连接”图标，进入“网络和Internet连接”窗口，在该窗口找到“网络连接”图标，如图 2-28 所示。
进入“网络连接”窗口后，你会看到当前你的电脑正在使用的网络适配器，如图 2-29所示。
图 2-27 “网络和Internet连接”图标
图 2-28 “网络和Internet连接”窗口
图 2-29 “网络连接”窗口
这时可以使用右键菜单暂时停用这些网络适配器（最好全部停用），操作方法如图 2-30所示。
图 2-30 停用网络适配器
然后再次进入Keil C51 的License Management界面，进行注册操作，注册成功的界面如图 2-31 所示。
图 2-31 Keil C51 注册成功界面
完成了Keil C51 的注册工作就可以使用它开发了。在学习开发之前也像学习Proteus那样，用一个示例程序来简单了解一下Keil C51 集成开发环境。
我们先打开一个实例工程，选择“Project”→“Open Project”打开选择工程界面，如图 2-32 所示。
图 2-32 选择工程界面
找到Keil C51 的安装目录C:\Keil\C51 进入Examples目录，选择HELLO目录，打开HELLO.uv2 工程，如图 2-33 所示。
图 2-33 HELLO.uv2 工程
先看一下代码文件HELLO.C，上面的/*…*/注释部分是对该文件的一个说明，我们要关注的是代码行#include <REG52.H>，这一行有什么用意呢？
在#include <REG52.H>一行单击鼠标右键，如图 2-34 所示，选择“Open document<REG52.H>”菜单项。
打开REG52.H后，我们先看看该文件的位置C:\Keil\C51\INC\REG52.H，如图 2-35 所示。进入目录C:\Keil\C51\INC，会发现里面有些文件夹和头文件，仔细观察可以发现HELLO.C中引用的STDIO.H也在其中。这个目录就是Keil C51 头文件所在的位置，我们写代码时用#include < >语句引用的头文件，系统会自动到这里查找。
图 2-34 打开REG52.H
图 2-35 REG52.H文件
接下来我们分析REG52.H的内容，发现几乎都是以sfr、sbit开头的类似C语言中定义变量方式的语句，如“sfr P0 = 0x80”。其实该语句并不是变量的声明与赋值，而是一种常量的声明，其意思是将地址为 0x80 的寄存器定义为P0。sfr声明的是一个 8 位特殊功能的寄存器；而sbit的意思是对一个特殊位的声明，如“sbit RXD = P3^0”，意思是将寄存器P3 的第 0 位定义为RXD，结合前面的sfr P3 = 0xB0，进一步的解释就是将地址为 0xB0 的寄存器的第 0 位定义为RXD。
我们可以找到HELLO.C中第 29 行的SCON = 0x50；然后去REG52.H中找SCON的定义，发现在第 32 行sfr SCON = 0x98。根据上面的解释，这里的意思是将地址为 0x98 的寄存器定义为SCON，SCON代表的就是地址为 0x98 的寄存器。那么HELLO.C中的SCON =0x50，意思就是将地址为 0x98 的寄存器的值设定为 0x50。
看过这些，再看HELLO.C就容易理解多了，SCON、TMOD、TH1、TR1、TI、P1，这些在REG52.H中都可以找到，也就是说它们都是寄存器或寄存器的位，至于这些寄存器代表什么意思，我们在后面章节的学习过程中会明白的。
用同样的方法打开STDIO.H，如图 2-36 所示。
图 2-36 STDIO.H文件
观察STDIO.H头文件可以发现，该头文件主要声明了一些输入、输出函数，HELLO.C中的printf函数就在其中。
这样就基本把HELLO.C中的代码看完了，还有一点值得我们注意，在示例程序中，对main函数的定义方式void main(void)。main函数即使是参数为空、无返回的函数，定义时也要写明。我们最好也遵守这种写法，好习惯的养成有利于我们以后编写复杂的程序。
看过代码我们就来编译这个项目，用工具栏的“Rebuild all target files”按钮（如图 2-37所示）或菜单栏的“Project”→“Rebuild all target files”项编译该样例工程。
图 2-37 编译按钮
查看输出信息窗口（如图 2-38 所示），可以看到 0 错误、0 警告，系统编译通过。
图 2-38 输出信息窗口
除了这些，还有几个常用功能按钮要了解一下，如图 2-39 所示。
图 2-39 几个常用功能按钮
图 2-39 中的第一个按钮是调试按钮，我们后面介绍；用鼠标单击第二个按钮
，可以发现左侧的项目管理窗口不见了，再单击该按钮项目管理窗口又出现了；用同样的方法操作第三个按钮
，可以发现该按钮是管理输出信息窗口的；后 4 个按钮
是管理断点的，这和第一个调试按钮有关。我们将鼠标放在HELLO.C的SCON = 0x50（29 行）处，单击
按钮会发现该行左侧出现一个红点，该点表示断点。
单击
按钮，会出现程序运行窗口，如图 2-40 所示。我们可以用单步执行按钮
尝试着单步执行程序。
图 2-40 程序运行窗口
上面介绍的是Keil C51 的一些常用功能，在后面的学习过程中我们会进一步介绍Keil C51 的使用。例如，如何新建一个工程，如何写一个C程序文件，如何生成要在Proteus中使用的文件等，都会在下一章的实例讲解中介绍。
好了，两个工具都介绍完了，我们了解一下是否可以像连接一个电路板一样结合Keil C51 和Proteus调试C语言代码。
要想实现Proteus与Keil C51 的联调，还要做些准备工作。据有人介绍Proteus 6 安装时自带的一个文件VDM51.DLL可以支持Keil C51 的联调，到Proteus 7 就没有该文件了，所以我们要去网上下载该文件。
我们在网上搜索VDM51.DLL或者vdmagdi.exe文件，把它下载下来。如果是VDM51.DLL就简单些，如果下载的是vdmagdi.exe就先安装它。
安装时选择安装Keil C51 的版本，这里我们选择的是Keil μVision3，如图 2-41 所示。安装目录默认是Keil C51 的安装目录，如图 2-42 所示。
图 2-41 μVision版本选择
图 2-42 vdmagdi.exe安装目录
vdmagdi.exe不仅支持 51 单片机的联调，还支持ARM单片机的联调，我们要用的是VDM51.DLL，不过这里还是按照默认选择，如图 2-43 所示。
图 2-43 安装文件选择
安装完成后，到Keil C51 的安装目录C:\Keil\C51\BIN中找到VDM51.DLL，复制到Proteus的安装目录C:\Program Files\Labcenter Electronics\Proteus 7 Professional\BIN中。
用记事本打开C:\Keil\TOOLS.INI文件，可以看到有一行显示BIN\VDM51.DLL字样，如图 2-44 所示。
图 2-44 TOOLS.INI文件
以上是安装vdmagdi.exe找到VMD51.DLL的过程。如果下载的是VMD51.DLL怎么办呢？按照上面找到VMD51.DLL的过程将其复制到C:\Keil\C51\BIN和Proteus的Proteus 7 Professional\BIN目录下，然后修改C:\Keil\TOOLS.INI文件，如图 2-44 所示手动添加一行，注意字符串“TDRV”后面的数字不要与文件中原有的重复。
用Proteus ISIS打开一个样例，打开过程还记得吧？执行“File”→“Open Design”菜单命令打开选择文件对话框，找到SAMPLE\VSM for 8051\C51 Calculator目录，选择calc.DSN并打开。
打开样例工程后，选择Proteus的“Debug”菜单中的“Use Remote Debug Monitor”菜单项，如图 2-45 所示。
图 2-45 选择Debug选项
运行Keil C51，选择“Project”→“Open Project”菜单命令，打开选择工程对话框，找到Proteus的SAMPLE\VSM for 8051\C51 Calculator目录，选择工程CALC.UV2 并打开。打开后的界面如图 2-46 所示。
图 2-46 CALC.UV2 工程
选择菜单命令“Project”→“Options for Target‘Target 1’”，如图 2-47 所示，打开对话框“Options for Target‘Target 1’”。
图 2-47 Options for Target菜单
【注意】 如果菜单中没有该项，要在左侧Project Workspace列表中先选中“Target 1”，然后再回到Project菜单中找。
在“Options for Target‘Target 1’”对话框中，选择“Device”属性页，选择芯片类型为AT89C51。注意先在左侧的列表中找Atmel项，然后在其子项中找AT89C51 芯片，如图 2-48所示。
图 2-48 选择芯片
选择“Target”属性页，设置Xtal（晶振频率），默认为 24MHz，我们修改为 12MHz，如图 2-49 所示，其他项不变。
图 2-49 “Target”属性设置
选择“Output”属性页，设置输出文件类型，选择
选项，如图 2-50 所示。
图 2-50 “Output”属性设置
选择“Debug”属性页，选择调试工具，在Use选项中选择Proteus VSM Simulator，这个选择和前面介绍的TOOLS.INI文件中的TDRV8=BIN\VDM51.DLL（'Proteus VSM Simulator'）括号里的内容相对应（如果你写的其他名称，应根据自己修改TOOLS.INI文件的内容选择），如图 2-51 所示。
图 2-51 “Debug”属性设置
选择Proteus VSM Simulator选项后，单击Use右侧的“ Settings ”按钮（），弹出对话框，设置如图 2-52 所示。
图 2-52 Target Setup对话框设置
这里是按照Proteus、Keil C51 在同一台计算机上运行配置的，如果是在两台计算机上运行，就要设置为运行Proteus的计算机的IP。
完成上面的设置后，就可以编译、调试代码了，不同于前面的调试过程，我们要结合Proteus和Keil C51 联合调试。
首先编译我们打开的示例程序，用编译按钮里的
按钮编译工程，编译后的输出信息如图 2-53 所示。
在Proteus打开的设计图中设置 8051 芯片，还记得怎么选择芯片吧？用鼠标左键单击要选择的芯片，使其变为红色，如图 2-54 所示。
图 2-53 编译输出信息
图 2-54 选择设置芯片
然后再用左键单击该芯片，弹出设置对话框，设置晶振频率为 12MHz，选择Program File加载的hex文件，这样就完成了设置，如图 2-55 所示。
图 2-55 设置 8051 芯片
完成这些设置后，就可以联合调试了。在Proteus中选择仿真按钮
中的play按钮，开始仿真；然后切换到Keil C51 下，会发现Keil C51 自动进入了调试模式，如图 2-56 所示。
图 2-56 Keil C51 的调试模式
在Keil C51 集成环境中，我们可以执行多种调试方式，查看调试信息。
这个样例是Proteus自带的，以我们现在的基础来看样例程序还是比较复杂的，而且有两个文件都是汇编文件，所以在这里就不进一步分析了。我们做到能联合调试，就算掌握了本章的内容。
补充内容
如果不习惯用英文版的软件，你可以想办法在网上找到对应版本的汉化包对其进行汉化。
汉化Proteus的过程很简单，下载的汉化包应该是两个DLL文件：ARES.DLL、ISIS.DLL，汉化包中通常也会对汉化过程进行简单的说明。
可以在开始菜单中找到我们安装的Proteus ，然后用鼠标右键单击“ ISIS 7 Professional”，在右键菜单中选择“属性”项，如图 2-57 所示。
接下来在其属性对话框中找到“查找目标(F)…”按钮（见图 2-58），用鼠标左键单击该按钮，找到ISIS.EXE所在的目录，如图 2-59 所示。
图 2-57 “ISIS 7 Professional”右键菜单
图 2-58 “ISIS 7 Professional”属性窗口
图 2-59 ISIS.EXE所在的BIN目录
为了防止汉化后软件不能正常启动，我们最好对原来的文件进行备份，找到ARES.DLL、ISIS.DLL将它们重命名为ARES_EN.DLL、ISIS_EN.DLL，然后将下载的汉化文件粘贴过来就可以了。
软件经过汉化后，主界面如图 2-60 所示。
图 2-60 汉化后的ISIS主界面
Proteus的元件库都是用英文显示的，包括其分类、子分类，虽然通过汉化包可以汉化软件的菜单、界面，但元件库还是英文的。对于英文基础不是特别好、又没有太多元器件使用经验的人来说，查找元器件就成了问题，所以我们在附录B里对元器件的分类做了翻译的工作。另外，为了方便查找，我的同事康磊也做了个小软件，用来查询元器件分类信息，软件界面如图 2-61 所示。
图 2-61 元器件分类查找软件界面
在图 2-61 中，可以直接在“关键字”一栏输入想使用元器件的分类，当然也可以在列表中查找，然后单击“查询”按钮，在下面就会显示查询结果及所有子类信息，这样就可以在Proteus中进一步查找自己要使用的元器件。查询结果如图 2-62 所示。
图 2-62 元器件分类查询结果
这个软件由两个文件组成：codedata.exe、codedata.ini。其中codedata.exe就是我们要使用的可执行文件（该软件是绿色软件，下载后可以直接运行，不用安装）；codedata.ini是元器件库分类的信息，可以根据自己的需要来修改该文件，然后使用。该软件可以通过我的博客young45.cublog.cn下载。
好了，可以放松一下了。休息过后我们进入下一章的内容，自己动手来写 51 单片机的仿真程序。