職業(yè)教育論文-聯(lián)合仿真在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用.doc

職業(yè)教育論文-聯(lián)合仿真在單片機(jī)教學(xué)中的應(yīng)用摘要：文章描述了使用Proteus軟件與KeiluVision3軟件建立聯(lián)合仿真的方法，并用實(shí)例說明聯(lián)合仿真的方法和過程。關(guān)鍵詞：Proteus軟件；KeiluVision3軟件目前，單片機(jī)技術(shù)在實(shí)際工程中得到了廣泛應(yīng)用，Proteus軟件與KeiluVision3軟件的聯(lián)合仿真在實(shí)際的單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)中被普遍應(yīng)用。為此，在單片機(jī)課程教學(xué)過程中，教師一定要結(jié)合工程實(shí)際做到軟件和硬件相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)理論教學(xué)與工程實(shí)踐緊密結(jié)合，在傳授理論知識(shí)的同時(shí)，教會(huì)學(xué)生如何使用實(shí)際工程所應(yīng)用的相關(guān)軟件進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)。Proteus軟件與KeiluVision3軟件簡(jiǎn)介Proteus軟件的介紹Proteus軟件是英國(guó)LabcenterElectronics公司開發(fā)的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化（EDA）工具軟件。該軟件主要由實(shí)現(xiàn)原理圖編輯及仿真的ISIS模塊和實(shí)現(xiàn)PCB板設(shè)計(jì)及自動(dòng)布線的ARES模塊組成。Proteus不但具有其他EDA軟件的模擬電子和數(shù)字電子仿真功能，而且還具有其他EDA軟件所沒有的單片機(jī)系統(tǒng)硬件仿真功能。它可以仿真MS51系列單片機(jī)、AVR單片機(jī)、PIC單片機(jī)和ARM7微處理器，可以直接在電路原理圖上實(shí)現(xiàn)硬件的虛擬仿真，實(shí)現(xiàn)程序的調(diào)試，并提供進(jìn)行測(cè)試與分析的虛擬示波器、邏輯分析儀等虛擬儀器及仿真圖表。KeiluVision3軟件的介紹KeiluVision3軟件是德國(guó)的嵌入式開發(fā)工具專業(yè)制造商Keil公司開發(fā)的單片機(jī)開發(fā)軟件平臺(tái)。首先，該軟件不但可以進(jìn)行軟件仿真，而且還可以通過其內(nèi)嵌模塊Keil-Monitor-51，實(shí)現(xiàn)在不需要連接硬件仿真器的條件下，通過下載線連接硬件系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。其次，可以與Proteus單片機(jī)仿真軟件聯(lián)合實(shí)現(xiàn)虛擬硬件仿真。再次，KeiluVision3軟件具有良好的調(diào)試界面，操作不復(fù)雜，具有優(yōu)秀的編譯效果，豐富的學(xué)習(xí)資料。目前，KeiluVision3軟件的用戶非常龐大，幾乎所有的嵌入式開發(fā)工程師都使用該軟件。Proteus軟件與KeiluVision3軟件聯(lián)合仿真的建立Proteus軟件與KeiluVision3軟件之間可有相互獨(dú)立和相互聯(lián)合兩種方式進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的虛擬仿真。如用Proteus軟件獨(dú)立進(jìn)行虛擬仿真，就是用KeiluVision3軟件的編輯控制程序，在KeiluVision3軟件的OptionforTarget“Target1”選項(xiàng)卡Output中選擇CreateHEXFile選項(xiàng)，然后進(jìn)行編譯，生成*.HEX文件。然后，將該文件轉(zhuǎn)到Proteus的ISIS模塊中，在所仿真的電路中打開單片機(jī)的編輯對(duì)話框EditComponent，在此窗口中的ProgramFile欄中，選擇通過編譯生成的*.HEX文件，并在ClockFrequency欄中設(shè)置單片機(jī)的晶振頻率，點(diǎn)擊OK完成EditComponent窗口的設(shè)置。最后，點(diǎn)擊Proteus軟件的仿真啟動(dòng)按鈕實(shí)現(xiàn)電路的仿真。Proteus軟件與KeiluVision3軟件之間的聯(lián)合虛擬仿真，指KeiluVision3軟件將Proteus軟件打開的單片機(jī)系統(tǒng)看成一個(gè)虛擬的硬件電路，使用KeiluVision3軟件對(duì)程序進(jìn)行編譯、調(diào)試時(shí)自動(dòng)連接Proteus軟件中的虛擬單片機(jī)系統(tǒng)，虛擬單片機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)隨KeiluVision3軟件對(duì)程序調(diào)試實(shí)時(shí)變化。這樣，可實(shí)現(xiàn)用Proteus軟件與KeiluVision3軟件聯(lián)合虛擬硬件仿真。要實(shí)現(xiàn)聯(lián)合虛擬硬件仿真就必須對(duì)Proteus軟件與KeiluVision3軟件進(jìn)行如下設(shè)置：1.安裝好Proteus軟件和KeiluVision3軟件后，安裝壓縮包中的vdmagdi.exe文件，此時(shí)在路徑為Keilc51bin的文件夾里有VDM51.DLL文件。2.將壓縮包中的Prospice.dll文件復(fù)制到Proteus6.9根目錄的BIN文件夾中，并將原來的文件覆蓋。3.在Proteus軟件中打開要仿真的單片機(jī)系統(tǒng)原理圖，并在Debug菜單中選擇Useremotedebugmonitor。4.在KeiluVision3軟件中打開要進(jìn)行聯(lián)合仿真的項(xiàng)目和程序，點(diǎn)擊Project并在OptionforTarget“Target1”選項(xiàng)卡Debug中選擇UseProteusVSMSimulator。然后，點(diǎn)擊Setting按鈕進(jìn)入HostIP和端口Port的設(shè)置，如果在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行聯(lián)合仿真，則HostIP地址為127.0.0.1，端口設(shè)置為8000。如果兩臺(tái)計(jì)算機(jī)通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)合仿真，則HostIP地址為這臺(tái)計(jì)算機(jī)的網(wǎng)上IP地址，端口也為8000，這樣，就可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)計(jì)算機(jī)的KeiluVision3軟件平臺(tái)通過互聯(lián)網(wǎng)去連接遠(yuǎn)程的另一臺(tái)計(jì)算機(jī)，并遠(yuǎn)程控制另一臺(tái)計(jì)算機(jī)的Proteus軟件實(shí)現(xiàn)虛擬仿真。按上述的步驟進(jìn)行設(shè)置后，Proteus軟件和KeiluVision3軟件之間即可進(jìn)行聯(lián)合仿真。Proteus軟件與KeiluVision3軟件聯(lián)合仿真實(shí)例下面通過一個(gè)實(shí)例來進(jìn)一步說明用Proteus軟件與KeiluVision3軟件聯(lián)合仿真來調(diào)試程序的過程。該實(shí)例是用一個(gè)88的LED點(diǎn)陣塊來顯示字符。啟動(dòng)Proteus軟件的ISIS模塊設(shè)計(jì)如圖所示的仿真電路原理圖。用單片機(jī)的串行口輸出顯示數(shù)據(jù)，用74HC595芯片將單片機(jī)發(fā)出的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成并行數(shù)據(jù)，并送給LED顯示屏；單片機(jī)的P1.0P1.2管腳輸出LED顯示屏的行選編碼，并通過74HC138芯片譯碼產(chǎn)生行選信號(hào)，實(shí)現(xiàn)LED顯示屏行掃描顯示。用設(shè)計(jì)好的仿真電路原理圖實(shí)現(xiàn)顯示字符“”。根據(jù)電路實(shí)現(xiàn)的功能要求用KeiluVision3編輯軟件編寫如下源程序：ORG0000HMOVSCON，#00H；串行口工作方式0START：MOVR1，#00HMOVR2，#00HMOVR3，#8MOVDPTR，#TABLE；顯示字符的數(shù)據(jù)表首地址送DPTRE1：MOVA，R1；查表索引值送R1MOVCA，A+DPTR；查字符數(shù)據(jù)表MOVSBUF，A；串行發(fā)送JNBTI，$；一幀發(fā)送完畢嗎？0CLRTISETBP2.1；關(guān)閉顯示器，消隱MOVA，R2MOVP1，A；送行選信號(hào)CLRP2.0；產(chǎn)生74HC595的數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)（上升沿）NOP；保證數(shù)據(jù)鎖存信號(hào)有一定的脈沖寬度NOPSETBP2.0CLRP2.1；74HC595數(shù)據(jù)輸出給顯示器INCR1；準(zhǔn)備讀取字符的下一行數(shù)據(jù)INCR2；準(zhǔn)備掃描下一行MOVR4，#250；每行的顯示時(shí)間DJNZR4，$；DJNZR3，E1AJMPSTARTTABLE：DB10H，20H，40H，0FFH，40H，20H，10H，00H；END完成源程序的編寫后，用Proteus軟件打開要仿真的電路，在KeiluVision3編輯平臺(tái)下選擇主菜單Project下的Buildtarget命令對(duì)源程序進(jìn)行編譯，如果程序沒有語法錯(cuò)誤，繼續(xù)選擇主菜單Debug下的Start/stopdebugsession命令運(yùn)行源程序，此時(shí)，Proteus軟件中的仿真電路圖已處在單步執(zhí)行的運(yùn)行狀態(tài)。然后，可以在KeiluVision3軟件或在Proteus軟件中Debug菜單下的命令對(duì)源程序進(jìn)行調(diào)試，同時(shí)在Proteus軟件中可以很直觀地查看結(jié)果，這樣即可像使用仿真器一樣調(diào)試程序。Proteus軟件與KeiluVision軟件聯(lián)合仿真教學(xué)的效果近年，筆者將Proteus軟件與KeiluVision軟件聯(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，喜歡學(xué)習(xí)單片機(jī)的學(xué)生明顯增多。在教學(xué)過程中，每個(gè)實(shí)例都采用Proteus軟件與KeiluVision軟件聯(lián)合仿真對(duì)程序都像仿真器一樣調(diào)試，同時(shí)在屏幕上學(xué)生可以直觀地看到電路輸出狀態(tài)，比較容易讀懂并理解所調(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。學(xué)生可以只用一部電腦完成一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試等操作，解決了學(xué)生想學(xué)好單片機(jī)但又缺乏硬件條件的問題；用Proteus軟件與KeiluVision軟件聯(lián)合仿真技術(shù)進(jìn)行單片機(jī)課堂實(shí)驗(yàn)演示極大地提高了課堂效率，克服了用傳統(tǒng)仿真器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)演示時(shí)教師要準(zhǔn)備很多硬件設(shè)備、要進(jìn)行接線等操作的缺點(diǎn)。在實(shí)際工程中，Proteus軟件與KeiluVision軟件聯(lián)合仿真技術(shù)也被廣泛應(yīng)用，用仿真器仿真調(diào)試電路程序?qū)⒅饾u被淘汰。這樣，使用Proteus軟件與KeiluVision軟件聯(lián)合仿真技術(shù)進(jìn)行教學(xué)可充分做到教學(xué)與實(shí)際