一種單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室的建立方法

0 引 言
單片機(jī)的學(xué)習(xí)是一個(gè)實(shí)踐性很強(qiáng)的過(guò)程，目前的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室基本采用硬件仿真設(shè)備搭建，受資金和場(chǎng)地的限制，單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室配置的靈活性和完整性受到一定的限制。針對(duì)這些問(wèn)題，在此提出一種建立基于個(gè)人PC和各種軟件的單片機(jī)個(gè)人虛擬實(shí)驗(yàn)室方案。所謂“虛擬實(shí)驗(yàn)室”，就是將計(jì)算機(jī)上的各種虛擬儀器，按實(shí)驗(yàn)要求和設(shè)計(jì)原理，虛擬出與現(xiàn)實(shí)相同的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)而在這個(gè)系統(tǒng)上完成整個(gè)實(shí)驗(yàn)。與傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ较啾?，虛擬實(shí)驗(yàn)具有比較明顯的優(yōu)勢(shì)，例如，涉及的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容全面，硬件投入少，學(xué)生可自行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中損耗小，與工程實(shí)踐最為接近等。一般的虛擬實(shí)驗(yàn)室僅包含單片機(jī)系統(tǒng)的調(diào)試，本文在此基礎(chǔ)上又加入了與上位機(jī)的聯(lián)合調(diào)試。
在此，以使用VB通過(guò)RS 232串口控制51單片機(jī)LED的亮滅為例，介紹基于PC和軟件建立單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室的過(guò)程。

1 單片機(jī)虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)成
原理框圖如圖1所示。上位機(jī)用于編寫(xiě)監(jiān)控界面及程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控，它可以使用VB，VC，Delphi等軟件實(shí)現(xiàn)；虛擬串口用來(lái)實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)通信的軟件模擬，在這里也可以使用自帶通信類的LabVIEW來(lái)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)軟件和虛擬串口兩項(xiàng)功能；虛擬調(diào)試一般以Proteus為平臺(tái)，建立單片機(jī)系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)；聯(lián)合調(diào)試軟件可為單片機(jī)系統(tǒng)提供軟件，Proteus支持Hex，COF，D90類型文件，同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調(diào)試環(huán)境，聯(lián)合調(diào)試軟件一般有Keil，ADS，Wave等。

為了更具有代表性和一般性，該方法的上位機(jī)軟件使用VB 6．O開(kāi)發(fā)，虛擬串口采用Virtual Serial Ports Drivei XP 5．1；虛擬調(diào)試平臺(tái)采用Proteus 6．7 SP3；聯(lián)合調(diào)試軟件使用Keil C51 μVision 2。

2 系統(tǒng)硬件的建立
單片機(jī)系統(tǒng)的硬件在Proteus中實(shí)現(xiàn)，主要完成硬件平臺(tái)的搭建和仿真效果的觀察。
2．1 Proteus簡(jiǎn)介
Proteus是英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的電路分析與實(shí)物仿真軟件，它能夠提供豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路測(cè)試，同時(shí)還提供Schematic Drawing，Spice仿真與PCB設(shè)計(jì)功能，可以仿真51系列、AVR，PIC，ARM等常用的MCU，并提供周邊設(shè)備的仿真。Proteus的強(qiáng)大功能為虛擬實(shí)驗(yàn)室的構(gòu)建提供了基礎(chǔ)。
2．2 硬件平臺(tái)的搭建
在這里，單片機(jī)采用AT89C52，在P1口接8個(gè)LED，單片機(jī)的P3．O，P3．1分別與串口元件COMPIM的RXD，TXD相連，COMPIM已經(jīng)自帶電平轉(zhuǎn)換功能，就不需要MAX232元件，復(fù)位、晶振電路也不需要。硬件平臺(tái)原理圖如圖2所示。

調(diào)出AT89C52屬性設(shè)置窗口，為了串行通信設(shè)置方便，設(shè)置晶振Clock Frequeney為11．059 2 MHz，如圖3所示，其他參數(shù)保留默認(rèn)即可。打開(kāi)串口元件COMPIM屬性對(duì)話框，在Physical port選項(xiàng)選擇COM4，即使用串口4，該串口是在后面使用軟件虛擬出來(lái)的，其他參數(shù)設(shè)置如圖4所示，其代表波特率9 600 b／s，8個(gè)數(shù)據(jù)位，無(wú)奇偶校驗(yàn)，1個(gè)停止位，其余選項(xiàng)保持默認(rèn)即可。上位機(jī)中的通信設(shè)置以及單片機(jī)的軟件編寫(xiě)都要求與該設(shè)置一致。

3 系統(tǒng)軟件的建立
系統(tǒng)軟件的建立包括單片機(jī)系統(tǒng)軟件和PC上位機(jī)軟件的建立。