单片机虚拟实验室的建立

阅读:1242019-10-08

本学术论文《单片机虚拟实验室的建立》,转载自学术期刊《电子技术与软件工程》2014年12期发表过的职称论文,原文作者:关越,由中国学术论文网编单片机虚拟实验室的建立辑整理录入,仅供您在单片机,虚拟实验室,proteus,仿真等方面参考学习。

关越

摘要

随着科技的不断发展,单片机在机电工程与自动化等领域得到了越来越广泛的应用。然而,由于单片机技术的实践或教学环节较为复杂,因此对于经费的要求较高;并且,如果设计方案不合理,更会造成开发经费的进一步浪费。所以基于相关软件建立单片机虚拟实验室非常必要。本文就是单片机技术的实践教学为背景,阐述了基于proteus软件建立单片机虚拟实验室的基本方法。

单片机虚拟实验室proteus仿真

单片机作为机电工程或自动化专业的一门重要课程,具有很强的实践操作性。因此,在对其具体的学习过程中应充分实践相关技能。然而,完整的实践需要大量经费及合适的场地的支持,这些都使得单片机实验室的建设受到了很大程度的限制。为解决单片机的实践教学中存在的经费、场地及时间等问题,本文提出了一种利用proteus软件建立虚拟模拟实验室的方法。

1简介proteus软件

本文建立单片机虚拟实验室所使用的核心软件就是proteus。它不仅能够对单片机的CPU的运行情况进行仿真,而且对于单片机的外电路甚至于不包含单片机的电路,proteus软件也能对其在一定程度上进行仿真。所以,我们在执行相关程序时,重点考察的对象并不是存储器的改变,而是直接观察结果,看程序运行后电路的工作情况。只有这样,单片机的实验操作才能和相应的工程做到有机的统一。

2简述proteus软件仿真的工作过程

基于proteus软件的ISIS程序,系统即可进入仿真环境。具体应用proteus软件的仿真过程可以简述为以下几步:首先,选中view菜单,根据具体情况设置捕捉对其项目的相关内容,并同时对system项中的界面大小、颜色等项进行相关设置。然后,运行元件命令后,打开pickdevices,从中选择并放置仿真电路所需的各种元器件,根据实际电路设计将其连接,并按要求设定元器件的工作参数,并在软件环境下编程处理。其次,执行Definecodegenerationtools命令,确定编译的路径、工具等。最后,在执行命令项Add/removesourcefiles的环境下,输入相应的电路程序,通过debug选项进行仿真检测电路工作情况。

3简述单片机实验的组织

单片机的实践教学中,一般包括以下几点:系统资源、软件技术、硬件的接口电路、软硬件结合的应用系统。下面以51单片机为例,简述单片机实验的组织情况。

3.1关于软件技术的实验

关于软件技术实验,主要包括以下几个方面:对具体语句的执行、对具体算法的实现、对错误语法的检查、对错误逻辑的验证。当然具体实验的操作还需根据具体情况而定。

3.2关于硬件接口电路的实验

单片机硬件的接口电路理论不仅涉及到电子电路的相关知识,还需要考虑到实际的应用需要。一般地,硬件的接口电路的相关理论主要包括如何选择或连接元器件、如何设置电路更好的工作方式、如何保障电路的稳定性以及其空间需求等知识内容。由于仿真情况下的电路工作环境与实际情况还是存在一定差距的,所以若进行单片机的实际教学,还需要求学生自己设计电路和电路的工作环境。通常情况下,可以让学生根据相关的条件,使学生对接口电路及相应的程序自行设计;或者也可以让学生根据程序设计对应的接口电路。

3.3关于软硬件结合的应用系统的实验

实现软硬件结合,单片机就有一个应用系统了。此时的重点将不再是硬件设施的相关问题,而是软件系统如何设计、做相关的调试,并最终运行。

4简述虚拟实验室的建立方法

要做好单片机的虚拟实验室的建设工作,一般需要考虑以下几个方面。第一,需要尽可能地保障虚拟环境与实际情况基本相符,虚拟环境下的硬件设备的供应尽可能完整。另外,在设计硬件电路时,一方面要考虑到对系统的扩展。也就是说,如果实际的应用系统需求的容量大于单片机的相关功能单元中的ROM,RAM,I/O口以及定时器、计数器等的设备容纳量时,可以通过选择适当的芯片对单片机进行片外扩展。另一方面,如果实际系统需要配置如键盘、显示器、打印机、A/D转换器、D/A转换器等设备时,系统可以对接口电路进行合理设计以满足设备调试。学生们通过对proteus软件的科学应用,以上要求都可以实现。第二,通过使用WAVE软件工具实施对应用软件的编制和调试,学生可以借此学到单片机软件的开发方法及相应的技巧。第三,在软件的调试界面选用WAVE软件,硬件的调试界面选用proteus软件的基础上,通过WAVE软件与Proteus软件的整合,即可以对虚拟的硬件和软件进行总调。第四,将WAVE软件和proteus软件所提供的软件和硬件调试进行有机整合。一般地,我们利用proteus软件绘制出所要仿真的硬件的电路图,利用WAVE软件写入相应的程序,进行编译后,系统即会生成一个*.HEX文件;并且利用proteus软件打开已绘制完成的硬件的电路图,双击芯片89C51,并打开ProgramFile选项,在加载完成生成的*.HEX文件后即可对编译的程序进行仿真了。

5结语

随着单片机技术在社会、工程中的应用越来越广泛,人们对其信息化、智能化的要求也会越来越高。因此,熟练掌握proteus等软件进行相关的模拟仿真成为了单片机技术发展的必然。学习proteus软件,不仅可以在机电、自动化等相关专业的教学中进行模拟仿真,还可以建立个人实验室做仿真试验,在减弱经费、时间、场地等客观条件对单片机实验的限制的同时,也在一定程度上提高了学生以及相关工程人员的实践操作能力,并且对进一步推动单片机技术的发展起到了重要的作用。

参考文献

[1]胡文金,钟秉翔,杨健.单片机应用技术实训教程[M].重庆:重庆大学出版社,2012:20-35.

[2]刘炳尧.KeilC+Proteus6.9-搭建自己的单片机仿真实验室[J].电子制作,2013(8):52-54.

[3]刘荫,郑煊.基于Proteus的单片机虚拟实验室的构建[J].山东教育学院学报,2009(6):41-56.

作者单位

长春职业技术学院工程技术分院吉林省长春市130033


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