徐 磊，申紅軍，蔡亞永

（新疆工程學(xué)院 電氣與信息工程系，新疆 烏魯木齊 830091）

1 Keil C51單片機(jī)程序開發(fā)技術(shù)

1.1 硬件電路及原理

流水燈實(shí)際上是一個(gè)帶有八個(gè)發(fā)光二極管的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，即為由發(fā)光二極管D1～D8、晶振Xl、電源VCC、單片機(jī)AT89C51和程序等組成的系統(tǒng)[1]。其具體硬件組成如圖1所示。

圖1 硬件電路Fig.1 Hardware circuit

從原理圖中可以看出，如果讓接在P2.0口的D1亮起來，那么只要把P2.0口的電平變?yōu)榈碗娖骄涂梢粤耍幌喾?，如果要接在P2.0口的D1熄滅，就要把P2.0口的電平變?yōu)楦唠娖?；同理，接在P2.1～P2.7口的其他7只發(fā)光二極管點(diǎn)亮和熄滅的方法同D1。因此，要實(shí)現(xiàn)流水燈功能，只要將發(fā)光二極管D1～D8依次點(diǎn)亮、熄滅，8只發(fā)光二極管便會(huì)一亮一暗的做流水燈了。在此還應(yīng)注意一點(diǎn)，由于人眼的視覺暫留效應(yīng)以及單片機(jī)執(zhí)行每條指令的時(shí)間很短，在控制二極管亮滅的時(shí)候應(yīng)該延時(shí)一段時(shí)間，否則就看不到“流水”效果了[2]。

1.2 C語言編程

單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)由硬件和程序組成，上述硬件原理圖搭建完成上電之后，還不能看到流水燈循環(huán)點(diǎn)亮的現(xiàn)象，要實(shí)現(xiàn)流水燈循環(huán)點(diǎn)亮，還要告訴單片機(jī)該怎么進(jìn)行工作，即編寫程序控制單片機(jī)管腳電平的高低變化，以實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管的一亮一滅。下面以8個(gè)發(fā)光二極管循環(huán)點(diǎn)亮來介紹兩種C語言程序的編程方法。

1）位控法

位控方法采用順序程序結(jié)構(gòu)，用位指令控制P2口的每一個(gè)位輸出高低電平，從而來控制相應(yīng)發(fā)光二極管的亮滅。程序如下：

由上述程序得知：8個(gè)發(fā)光二極管循環(huán)點(diǎn)亮是通過逐個(gè)控制P2端口的每個(gè)位來實(shí)現(xiàn)的，因程序編制起來繁瑣。所以程序結(jié)構(gòu)顯得較為復(fù)雜，而且程序編譯后，占用的存儲空間也比較大，上面的程序編譯后，占用100 Byte存儲空間。

一是操作過程：依有限元分析方法的主要思想，將待輸入的物理狀態(tài)參數(shù)作為已知量，根據(jù)分析計(jì)算的目標(biāo)設(shè)定相關(guān)邊界條件參數(shù)和規(guī)定各物理?xiàng)l件狀態(tài)，通過壓力求解器求解計(jì)算內(nèi)流體模型的內(nèi)流場壓強(qiáng)p、速度v、溫度t等未知量。

2）循環(huán)移位法

循環(huán)移位法利用循環(huán)移位指令，采用循環(huán)程序結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程。在程序一開始就給P2口送一個(gè)數(shù)，這個(gè)數(shù)本身就讓P2.0先低，其他位為高，然后延時(shí)一段時(shí)間，再讓這個(gè)數(shù)據(jù)向高位移動(dòng)，然后再輸出至P2口，實(shí)現(xiàn)“流水”效果。具體編程如下所示，

上述兩種方法編寫的程序，經(jīng)軟件仿真和硬件開發(fā)板上測試驗(yàn)證都可以實(shí)現(xiàn)8為彩燈循環(huán)點(diǎn)亮的目的。但是采用循環(huán)位移發(fā)編寫的程序，實(shí)現(xiàn)向右循環(huán)點(diǎn)亮后又向左循環(huán)點(diǎn)亮的效果，是第1種方法的2倍，但是經(jīng)編譯后的代碼，占用90Byte的存儲空間[3]。

表明在軟件開發(fā)過程中，采用合理的編程方法和算法結(jié)構(gòu)，可以提高代碼的效率，節(jié)省單片機(jī)資源元件的存儲空間。

2 C51程序仿真與Proteus聯(lián)合調(diào)試技術(shù)

1）Proteus仿真調(diào)試

采用Proteus仿真時(shí)，分以下幾個(gè)個(gè)步驟進(jìn)行：

①啟動(dòng)Proteus仿真軟件

雙擊“isis”圖標(biāo)，出現(xiàn)isis操作頁面。

②搭建單片機(jī)系統(tǒng)仿真電路

分“器件選取”、“器件放置”和“電路連接”三步進(jìn)行操作。③創(chuàng)建和導(dǎo)入ASM源文件

進(jìn)入菜單欄，選擇“Source”下“Add/Remove Source files…即彈出“Add/Remove Source Code Files”對話框。再點(diǎn)擊“New”按鍵，彈出“New Source Files”對話框，即可以創(chuàng)建（只在文件名欄目輸入一個(gè)文件名，后綴為ASM）或?qū)階SM源文件。確 定 后，“Add/Remove Source Code Files”對 話 框 中“Source Code Filename"欄目即有ASM源文件名及路徑，然后在“Code Generation Tool”欄目中選擇“ASEM51”，最后點(diǎn)擊“OK”按鍵，即完成了創(chuàng)建和導(dǎo)人ASM源文件。此后“Source”下即可以看到相應(yīng)的ASM源文件。

④編譯ASM和導(dǎo)入HEX文件

編譯ASM文件的前提是已導(dǎo)人ASM文件，啟動(dòng)編譯的方法有兩種：①進(jìn)入菜單欄，選擇“Source"下“Build All”即彈出“BUILD LOG"提示框，提示編譯ASM文件的結(jié)果。②直接點(diǎn)擊器件放置和運(yùn)行區(qū)下方的“運(yùn)行”按鍵，若ASM文件內(nèi)容有變化，即自動(dòng)對其編譯，若問題即彈出“SOURCE CODE BUILD ERRORS”提示框，提示編譯ASM文件的結(jié)果。編譯ASM文件成功后即生成HEX文件，單片機(jī)導(dǎo)人HEX文件的方法是，打開單片機(jī)器件屬性對話框，在“Program Files"欄目里打開文件目錄，選擇裝入HEX文件即可。單片機(jī)此后按照該HEX文件的代碼運(yùn)行程序[4－5]。

2）調(diào)試方法

進(jìn)入菜單欄，選擇“Debug”下“Start/Resart Debugging”，即進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，此后可以進(jìn)行單步運(yùn)行、全速運(yùn)行、斷點(diǎn)設(shè)置等功能操作。

3）Keil C uVision2與Proteus連接仿真調(diào)試

安裝Keil C uVision2軟件及vdmagdi程序

Keil的配置

①進(jìn)入keil uVision2集成開發(fā)環(huán)境，創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目（Project），選定AT89C51單片機(jī)的CPU器件，并未該項(xiàng)目加入Keil C源程序（以上所編C語言程序）。

②單機(jī)“Projedt菜單/Option for Target”選項(xiàng)或者單擊工具欄的“Option for Target”，彈出窗口，點(diǎn)擊“Debug”按鈕，出現(xiàn)如圖2所示的頁面。

圖2 目標(biāo)設(shè)置選項(xiàng)Fig.2 Goal setting options

在出現(xiàn)的對話框里在右欄上部的下拉菜單里選擇“Proteus VSM Simulator”。并且還要點(diǎn)擊一下“Use”前面表示選中的小圓點(diǎn)。

再點(diǎn)擊“Setting”按鈕，設(shè)置通信接口，在“Host”后面添上“127.0.0.1”，如果使用的不是同一臺電腦，則需要在這里添上另一臺電腦的IP地址 （另一臺電腦也應(yīng)安裝Proteus）。在“Port”后面添加“8000”。設(shè)置好的情形如圖3所示，點(diǎn)擊“OK”按鈕即可。最后將工程編譯，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)并運(yùn)行。

圖3 通信接口設(shè)置Fig.3 Communication interface settings

進(jìn)入Proteus的ISIS。鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)擊菜單“Debug"。選中“use remote debuger monitor”，如圖4所示。此后，便可實(shí)現(xiàn)Keil C與Proteus連接調(diào)試[6]。

圖4 Proteus的設(shè)置Fig.4 Proteus settings

3 仿 真

單擊仿真運(yùn)行開始按鈕，能清楚地觀察到每一個(gè)引腳的電平變化。淺色代表高電平，深色代表低電平。

在Proteus里的仿真結(jié)果如圖5所示。

圖5 Proteus仿真結(jié)果Fig.5 The simulation results of Proteus

4 結(jié) 論

單片機(jī)開發(fā)Keil C51與Proteus軟件的聯(lián)合仿真應(yīng)用于單片機(jī)接口技術(shù)的課程教學(xué)，收到了良好的教學(xué)效果，教學(xué)質(zhì)量得到明顯提高，學(xué)生對單片機(jī)學(xué)習(xí)興趣明顯增強(qiáng)。在教學(xué)過程中，每個(gè)實(shí)例都采用單片機(jī)開發(fā)Keil C51與Proteus[7-8]軟件聯(lián)合仿真、調(diào)試，學(xué)生可以直觀地看到電路輸出狀態(tài)，比易讀懂并理解所調(diào)試的程序。這在一定程度上降低了學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的難度，也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)單片機(jī)的興趣。

[1]劉國光.任務(wù)驅(qū)動(dòng)法在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2004（4）：74－75.LIU Guo-guang.The application of task-driving method in the teaching of single-chip microcomputer[J].Journal of Higher Education Research，2004（4）：74－75.

[2]全國電子專業(yè)人才考試教材編委會(huì).單片機(jī)設(shè)計(jì)與開發(fā)[M].北京：科學(xué)出版社，2009.

[3]周國運(yùn).單片機(jī)原原理及應(yīng)用（C語言版）[M].北京：中國水利電力出版社，2009.

[4]周靈彬，張靖武.PROTEUS的單片機(jī)教學(xué)與應(yīng)用仿真[J].單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用，2008（1）：76－79.ZHOU Ling-bin，ZHANG Jing-wu.MCU Teaching and application of simulation PROTEUS[J].Microcontrollers&Embedded Systems，2008（1）：76－79.

[5]尹春雷.基于Proteus的《單片機(jī)機(jī)原理與應(yīng)用》課程教學(xué)改革與實(shí)踐[C]//全國高等學(xué)校電子技術(shù)研究會(huì)論文集，2007：354－356.

[6]杜樹春.基于Proteus和Keil C51的單片機(jī)設(shè)計(jì)與仿真[M].北京：電子工業(yè)出版社，2012.

[7]王靜，徐斌，張凱，等.基于Proteus心血管測試儀前置放大端的研制[J].電子科技，2012，25（8）：3－5.WANG Jing，XU Bin，ZHANG Kai，et al.Development of a proteus-based cardiovascular tester endpreamplifier[J].Electronic Science and Technology，2012，25（8）：3－5.

[8]吳文忠.基于Proteus的自動(dòng)撥號報(bào)警器仿真設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2011，34（10）：55－58.WU Wen-zhong.Simulation design of an auto-dial annunciator based on Proteus[J].Modern Electronics Technique，2011，34（10）：55－58.