劉希璐　劉鵬

摘 要 針對目前教學中對單片機的仿真實驗平臺的實際需求，采用模塊化結(jié)構(gòu)設計思想，設計基于Visual C++的AT89S51單片機的仿真實驗平臺。仿真實驗平臺可向用戶提供一個可視化的匯編語言集成編譯環(huán)境，提供匯編語言的編輯、編譯、電路顯示和寄存器監(jiān)控等功能。

關(guān)鍵詞 AT89S51 單片機 實驗平臺 ISP 編程器

中圖分類號：TP368.1 文獻標識碼：A

0 前言

單片機仿真實驗平臺上位機控制軟件的編程模塊根據(jù)MCU芯片編程手冊上規(guī)定的命令協(xié)議，控制程序中所要求的不同地址的引腳置高或低電平從而實現(xiàn)進行單片機的編程，編程軟件可以通過并口、串口和ISP在系統(tǒng)編程三種方式對下位機實驗板進行編程，這部分功能在Visual C++編程環(huán)境下實現(xiàn)；子程序庫查詢模塊根據(jù)Delphi強大的數(shù)據(jù)庫操作功能，把存放在數(shù)據(jù)庫中現(xiàn)行的51子程序通過標號查詢、功能查詢和遍歷的方式查找所需要的子程序，可以方便的應用到編程中：編程仿真實驗模塊把編寫好的源代碼以十六進制的格式編程寫入單片機，并在仿真實驗平臺上實時地仿真出來。

1單片機選型

在單片機家族中，80C51系列是其中的佼佼者，Intel公司將其MCS-51系列中的80C51內(nèi)核使用權(quán)以專利互換或出售形式轉(zhuǎn)讓給全世界許多著名IC設計廠商，如Philips、NEC、Atmel、AMD、華邦等，這些公司都在保持與80C51單片機兼容的基礎(chǔ)上改善了80C51的許多特性。目前，單片機進一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個方面發(fā)展，越來越多的高性能和多品種單片機出現(xiàn)。一個好的單片機編程仿真實驗系統(tǒng)必須有與之適合的MCU，本實驗平臺主要是根據(jù)單片機的ISP在系統(tǒng)編程功能，使程序下載到目標單片機中并即時運行，系統(tǒng)可選用Atmel公司生產(chǎn)的具有ISP功能的AT89S51單片機

2控制軟件設計

2.1設計原理

根據(jù)MGU芯片編程手冊上規(guī)定的命令協(xié)議，通過一定的時序向不同的引腳置高或低的編程電壓實現(xiàn)對單片機的編程，將代碼寫入單片機的ROM中。

單片機仿真實驗平臺中的編程器模塊就是根據(jù)這一原理，在PC上位機和單片機之間規(guī)定通訊協(xié)議，按照通訊協(xié)議實現(xiàn)PC機上的編程控制軟件與單片機通訊，使單片機編程器控制程序中所要求的不同地址的引腳置高或低電平從而實現(xiàn)單片機的編程。

單片機仿真實驗平臺的子程序查詢模塊通過把單片機子程序的各要素按一定的規(guī)則放入數(shù)據(jù)庫，根據(jù)Delphi強大的數(shù)據(jù)庫查詢功能，通過標號和子程序功能字段實現(xiàn)單片機子程序的查詢。

單片機仿真實驗平臺的編程仿真模塊根據(jù)實驗板仿真的結(jié)果，通過Delphi的編程把實驗結(jié)果在系統(tǒng)中模擬出來。

2.2編程操作流程圖

單片機仿真實驗平臺中的編程模塊分兩部分對目標單片機進行編程，分別為上位機編程控制部分和下位機編程控制部分。

3單片機仿真實驗平臺總體邏輯結(jié)構(gòu)

該單片機編程仿真實驗平臺利用其在系統(tǒng)可編程（ISP）功能，在軟件仿真正確的前提下，直接對目標單片機進行在系統(tǒng)編程，實時運行并立刻出現(xiàn)實際運行效果。

單片機仿真實驗平臺設計原則是，實驗板除編程模塊外，仿真支持的實驗，除了支持單片機在片硬件資源外，還應設計一些接口器件實驗和可編程I/O接口實驗。

4單片機編程器模塊

單片機仿真實驗平臺的編程器模塊總體設計主要分為三部分：操作部分、設置部分和顯示部分。其中，操作部分包括打開文件、保存文件、擦除器件、寫器件、讀器件、校驗數(shù)據(jù)和鎖定部分；設置部分包括設置加密位，選擇編程器類型、串口、波特率和下載線性能設置；顯示部分包括提示信息、緩沖存儲區(qū)1內(nèi)容和緩沖存儲區(qū)2內(nèi)容。

5總體設計

本系統(tǒng)可選用ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S51單片機是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。AT89S51具有在系統(tǒng)編程（ISP）功能，ISP可以加速產(chǎn)品的上市并降低研發(fā)成本，ISP技術(shù)可以縮短從設計、制造到現(xiàn)場調(diào)試、簡化生產(chǎn)流程并采用經(jīng)證實更有效的方式進行現(xiàn)場升級和維護，大大提高了工作效率。無論在單片機上，還是在CPLD/FPGA上都得到了廣泛的應用，ISP技術(shù)是未來發(fā)展方向。

單片機仿真實驗平臺的編程模塊根據(jù)AT89S51的ISP功能對單片機進行編程?？梢灾苯訉︽i緊座的目標單片機進行在系統(tǒng)編程，實時運行并立刻出現(xiàn)實際運行效果。單片機仿真實驗平臺可重復對目標單片機進行編程運行，只需在編程前擦除片內(nèi)ROM內(nèi)容，即可再次編程，省去了拔插芯片的麻煩，使學習更加方便、快捷。

6結(jié)語

針對現(xiàn)有單片機仿真實驗資源所存在的種種不足，根據(jù)單片機仿真原理，采用模塊化的結(jié)構(gòu)，精心設計一款單片機仿真實驗平臺。該平臺可適用于多層次的實驗教學和學生自己編程實驗，通過調(diào)試，并將逐步增加編程支持的芯片和完善其他一些實驗電路板。通過開發(fā)單片機仿真實驗平臺，實現(xiàn)了理論與實際相結(jié)合，提高了分析問題、解決問題和實際動手的能力。

作者簡介：劉希璐（1969-）男 ，河南商丘人，講師，研究方向：機電技術(shù)研究。劉鵬（1977-）男，山東菏澤人，講師，研究方向：電力控制系統(tǒng)研究。

參考文獻

[l] 李華.MCS-51系列單片機實用接口技術(shù)[M].西北農(nóng)林科技大出版社，2008：122-123.

[2] 張琪，侯加林.基于虛擬儀器的電路板故障檢測與診斷系統(tǒng)的研究[J].電子測量與儀器學報，2011，25（2）：135-139.

[3] 何立民.單片機應用系統(tǒng)設計[M].北京航空航天大學出版社，2007：111-112.

[4] 李朝清.PC機及單片機數(shù)據(jù)通信技術(shù)[M].北京航空航天出版社，2000：176-177.