【摘要】利用C51語(yǔ)言作為編程語(yǔ)言，將KEIL與Proteus以及雙龍軟件當(dāng)做用來(lái)進(jìn)行軟件編譯、測(cè)試、仿真、下載、制作的工具，利用這些工具能夠便捷地對(duì)51單片機(jī)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，還可以用來(lái)進(jìn)行硬件仿真和電路板制作，是非常適合首選的計(jì)算機(jī)輔助開(kāi)發(fā)工具組合。以下還對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)方式和工具的設(shè)想進(jìn)行了一些討論。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī)系統(tǒng)；計(jì)算機(jī)；輔助軟件；設(shè)計(jì)工具；硬件設(shè)計(jì)；仿真

選用合理的計(jì)算機(jī)輔助軟件技術(shù)與工具來(lái)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行輔助，以便其控制系統(tǒng)能夠發(fā)揮良好的作用，對(duì)其系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)還能夠在節(jié)省人力方面起到很大的效果，形成一種電腦解放人腦的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。而在早期階段的Z80單片機(jī)，即使采用了匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程，但機(jī)器識(shí)別編碼的能力非常的弱，只能夠識(shí)別由1和0形成的編碼，所以此單片機(jī)在進(jìn)行編程后還要利用人工對(duì)其進(jìn)行翻譯并要翻譯成機(jī)器能夠識(shí)別的編碼，還要將其人工翻譯成的機(jī)器碼再輸入進(jìn)單片機(jī)內(nèi)，經(jīng)過(guò)這樣一個(gè)繁瑣的過(guò)程后才能夠?qū)浖M(jìn)行調(diào)試。但在科學(xué)技術(shù)發(fā)達(dá)的今天，此種勞動(dòng)力早就已經(jīng)被電腦技術(shù)所代替，而且其勞動(dòng)功效大大提高了許多。即使有了現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)，也不能夠滿足人們對(duì)高效方法的不斷追求和對(duì)其更具有高效工作效率工具的開(kāi)發(fā)。目前在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)技術(shù)上，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和軟硬件結(jié)合仿真的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)工具已被許多的開(kāi)發(fā)者所采用。

1.51單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工具及選用

1.1 由于科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，在單片機(jī)技術(shù)領(lǐng)域有了很大的進(jìn)步，對(duì)51系統(tǒng)單片機(jī)的開(kāi)發(fā)工具和設(shè)備上有了很多的技術(shù)成果，例如，能夠采用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)51單片機(jī)程序，而經(jīng)常使用其開(kāi)發(fā)軟件的公司就有加拿大軟件公司DAVEDUNFIELD推出的MICRO-C51編譯器、IAR公司和2500A.D公司開(kāi)發(fā)的編譯器、Windows 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境Keil軟件等。而在我國(guó)利用這項(xiàng)技術(shù)的公司有MedWin集成開(kāi)發(fā)環(huán)境、偉福集成開(kāi)發(fā)軟件等。對(duì)于功能比較齊全的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境來(lái)說(shuō)，能夠把用戶在開(kāi)發(fā)利用軟件適應(yīng)過(guò)程中所需要的整體工具采用有效的方式將其進(jìn)行結(jié)合，具體所采用的工具都有編輯器、高級(jí)語(yǔ)言編輯器、匯編器、定位/連接器等，這些工具的使用可以有效的優(yōu)化用戶開(kāi)發(fā)環(huán)境。具有軟件硬件仿真工具的公司有Nahau公司的EMUL51XA-PC隨時(shí)在線的仿真器、英國(guó)Labcenter公司的Proteus軟件等。

1.2 對(duì)于8051單片機(jī)的應(yīng)用程序來(lái)說(shuō)，可以采用匯編語(yǔ)言，使用匯編語(yǔ)言的好處就是能夠與硬件相結(jié)合形成一定的關(guān)聯(lián)，這樣就能夠快速便捷的運(yùn)用硬件功能，其所使用的資源非常小、執(zhí)行的速度較快。對(duì)于后來(lái)所開(kāi)發(fā)的C51語(yǔ)言來(lái)說(shuō)，能夠便捷的實(shí)現(xiàn)程序設(shè)計(jì)模塊化、其代碼可讀性好、維護(hù)起來(lái)較簡(jiǎn)單、升級(jí)速度快，并且經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，在大部分應(yīng)用條件下執(zhí)行效率能夠與匯編語(yǔ)言非常的接近，利用C51語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行單片機(jī)軟件編程具有很大的優(yōu)點(diǎn)，在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)具有非常大的優(yōu)勢(shì)。所以利用C51來(lái)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行程序設(shè)定已經(jīng)受到了社會(huì)的廣大認(rèn)可，并成為了主流形式之一。

1.3 而在C51的編譯執(zhí)行方面，現(xiàn)在非常常見(jiàn)的是KEIL51軟件。KEIL51是德國(guó)KEIL公司開(kāi)發(fā)單片機(jī)C語(yǔ)言編譯器，其之前被稱為KELINC51，其形成了文件編輯處理、編譯鏈接、項(xiàng)目管理、窗口、工具引用和軟件仿真管理等許多功能，在其仿真技術(shù)中，具有兩個(gè)類型的仿真模式：軟件模擬方式與目標(biāo)板調(diào)試方式。根據(jù)其模擬仿真模式來(lái)看，根本不需要利用8051單片機(jī)硬件就可以形成程序仿真調(diào)試，這樣能夠在用戶程序的開(kāi)發(fā)效率上得到很高的提高。

綜上所述，可以根據(jù)其整體使用作用與工具軟件得到其成本，使用51單片機(jī)的計(jì)算輔助設(shè)計(jì)工具的組合方式都有以下內(nèi)容：可以采用C51語(yǔ)言當(dāng)做編輯語(yǔ)言的關(guān)鍵點(diǎn)，KEIL與Proteus以及雙龍軟件作為其軟件的編譯、調(diào)試、仿真、下載和制作PCB板的重點(diǎn)工具軟件，據(jù)調(diào)查發(fā)現(xiàn)這是市場(chǎng)上性比價(jià)較好的組合，并且這些軟件還能夠滿足常用需求的免費(fèi)版本。

2.51單片機(jī)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具組合的使用

2.1 設(shè)計(jì)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)和軟件各模塊流程圖

第一步可以先依照一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)的作用要求，對(duì)其進(jìn)行硬件電路和軟件的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)，根據(jù)對(duì)每個(gè)模塊軟件的設(shè)計(jì)中獲取程序流程圖。圖1所示是根據(jù)其功能與硬件工作原理設(shè)計(jì)的流程圖。

2.2 利用C語(yǔ)言進(jìn)行編輯

C51是利用標(biāo)準(zhǔn)C模塊命令與規(guī)則作為基本條件來(lái)對(duì)其進(jìn)行擴(kuò)展，能夠便捷的設(shè)計(jì)出模塊程序。根據(jù)設(shè)計(jì)出的模塊流程圖，可以簡(jiǎn)單的對(duì)每個(gè)程序模塊依據(jù)流程圖利用C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行編程。而且編寫(xiě)程序還能夠啟動(dòng)Proteus畫(huà)出單片機(jī)電路。

2.3 利用Proteus畫(huà)出單片機(jī)電路

若是要對(duì)硬件電路實(shí)現(xiàn)仿真，就要利用Proteus畫(huà)出單片機(jī)系統(tǒng)的電路，通常情況下能夠按照系統(tǒng)的每個(gè)模塊分別畫(huà)出電路，若對(duì)其進(jìn)行仿真后再組合成總成電路，也能夠?qū)⒄麄€(gè)電路以此畫(huà)出。對(duì)于使用的視電路方式、軟件的難易程度以及調(diào)試難易程度的具體狀況來(lái)決定。圖2所示是利用Proteus畫(huà)出的電路圖。

2.4 軟硬件結(jié)合仿真和調(diào)試

能夠利用KEIL軟件對(duì)已經(jīng)編譯成功的C51語(yǔ)言程序進(jìn)行進(jìn)一步的編譯，等到編譯形成后就能夠在KEIL上進(jìn)行調(diào)試，此時(shí)就可以利用KEIL和Proteus結(jié)合運(yùn)作進(jìn)行軟、硬件的調(diào)試和仿真。在這一過(guò)程中通常情況下是需要非軟、硬件的設(shè)計(jì)采取多次的改動(dòng)和仿真調(diào)試的。

2.5 對(duì)硬件電路的制作

只有經(jīng)過(guò)對(duì)軟硬件的調(diào)試后才能夠制作硬件電路，此時(shí)便能夠利用Proteus的ARES軟件簡(jiǎn)便的進(jìn)行PCB板的設(shè)計(jì)與制作，之后才能夠?qū)浖M(jìn)行安裝。

2.6 實(shí)際軟硬件調(diào)試、修改

根據(jù)以上步驟的運(yùn)行，現(xiàn)在可以對(duì)硬件電路的實(shí)際軟件調(diào)試和修改逐漸實(shí)現(xiàn)。這樣就能夠利用雙龍軟件把事先調(diào)試好的程序按步驟下載到硬件電路的8051單機(jī)片中來(lái)進(jìn)行具體的測(cè)試調(diào)整。因?yàn)槟壳暗姆抡孳浖€不能夠完全與真實(shí)電路的效果相同，因此此時(shí)的硬件電路和軟件業(yè)也可以做更多的改進(jìn)。

3.討論

3.1 根據(jù)在日常中的使用效果，以上的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)仿真工具進(jìn)行一定的組合后可以繼續(xù)一般狀況的調(diào)試、仿真、下載、制作PCB板等工作，從而在51單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制作和調(diào)試工作效率上得到很大的提高。Proteus可以對(duì)很多類型的單片機(jī)運(yùn)行仿真技術(shù)，因此這種方式能夠得到許多單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的運(yùn)用，但以上所提到的KEIL等需要利用其它的單片機(jī)采取與之對(duì)應(yīng)的軟件。

3.2 對(duì)于這種仿真技術(shù)來(lái)說(shuō)，在其使用過(guò)程中有以下兩種問(wèn)題。

（1）運(yùn)用仿真技術(shù)來(lái)進(jìn)行工作和運(yùn)用真實(shí)的電路來(lái)進(jìn)行工作存在一定的差別。而站在硬件的仿真結(jié)果的角度來(lái)說(shuō)，其結(jié)果與實(shí)際狀況或許會(huì)有一些不同，出現(xiàn)這一現(xiàn)象的原因是由于硬件在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中其狀況存在一定的復(fù)雜性，對(duì)于仿真來(lái)說(shuō)，就是利用程序來(lái)進(jìn)行模擬實(shí)際元件的工作情況，但還需要靠人來(lái)進(jìn)行程序的編輯，而人工編輯是難以將全部模擬電子元件的實(shí)際情況充分展現(xiàn)出來(lái)的，尤其是很多元件在一起工作時(shí)。

（2）元件仿真模擬不足。即使Proteus含有非常豐富的元件庫(kù)，其元件有一部分是能夠在電路圖時(shí)使用的，但有一部分在進(jìn)行程序仿真時(shí)就不能完成仿真，而這是因?yàn)闆](méi)有與之相對(duì)應(yīng)的方程程序而造成的。

3.3 對(duì)于以上的問(wèn)題，其解決的辦法有以下幾種。一是采用具有同樣功能的不同型號(hào)元件取代進(jìn)行仿真；二是查找與之對(duì)應(yīng)的仿真模型程序來(lái)進(jìn)行工作；三能夠自己建立元件，即自己為元件設(shè)計(jì)仿真模型程序。

4.小結(jié)

通過(guò)以上對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)工具及軟硬件設(shè)計(jì)和仿真技術(shù)的分析研究，可以對(duì)其進(jìn)行一些設(shè)想。EDA（電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化）中的一項(xiàng)技術(shù)就是利用硬件來(lái)描述語(yǔ)言VHDL，依照預(yù)想的功能寫(xiě)出對(duì)設(shè)計(jì)文件的具體描述，就可以利用計(jì)算機(jī)自動(dòng)地完成這些功能的邏輯電路圖。

參考文獻(xiàn)

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