一種單片機虛擬實驗室的建立方法

0 引 言
單片機的學習是一個實踐性很強的過程，目前的單片機實驗室基本采用硬件仿真設(shè)備搭建，受資金和場地的限制，單片機實驗室配置的靈活性和完整性受到一定的限制。針對這些問題，在此提出一種建立基于個人PC和各種軟件的單片機個人虛擬實驗室方案。所謂“虛擬實驗室”，就是將計算機上的各種虛擬儀器，按實驗要求和設(shè)計原理，虛擬出與現(xiàn)實相同的實驗系統(tǒng)，進而在這個系統(tǒng)上完成整個實驗。與傳統(tǒng)實驗?zāi)Ｊ较啾?，虛擬實驗具有比較明顯的優(yōu)勢，例如，涉及的實驗內(nèi)容全面，硬件投入少，學生可自行實驗，實驗過程中損耗小，與工程實踐最為接近等。一般的虛擬實驗室僅包含單片機系統(tǒng)的調(diào)試，本文在此基礎(chǔ)上又加入了與上位機的聯(lián)合調(diào)試。
在此，以使用VB通過RS 232串口控制51單片機LED的亮滅為例，介紹基于PC和軟件建立單片機虛擬實驗室的過程。

1 單片機虛擬實驗室的構(gòu)成
原理框圖如圖1所示。上位機用于編寫監(jiān)控界面及程序，實現(xiàn)對單片機系統(tǒng)的監(jiān)控，它可以使用VB，VC，Delphi等軟件實現(xiàn)；虛擬串口用來實現(xiàn)上下位機通信的軟件模擬，在這里也可以使用自帶通信類的LabVIEW來實現(xiàn)上位機軟件和虛擬串口兩項功能；虛擬調(diào)試一般以Proteus為平臺，建立單片機系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)；聯(lián)合調(diào)試軟件可為單片機系統(tǒng)提供軟件，Proteus支持Hex，COF，D90類型文件，同時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，該方法的上位機軟件使用VB 6．O開發(fā)，虛擬串口采用Virtual Serial Ports Drivei XP 5．1；虛擬調(diào)試平臺采用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
單片機系統(tǒng)的硬件在Proteus中實現(xiàn)，主要完成硬件平臺的搭建和仿真效果的觀察。
2．1 Proteus簡介
Proteus是英國Labcenter公司開發(fā)的電路分析與實物仿真軟件，它能夠提供豐富的測試信號用于電路測試，同時還提供Schematic Drawing，Spice仿真與PCB設(shè)計功能，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的強大功能為虛擬實驗室的構(gòu)建提供了基礎(chǔ)。
2．2 硬件平臺的搭建
在這里，單片機采用AT89C52，在P1口接8個LED，單片機的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，復位、晶振電路也不需要。硬件平臺原理圖如圖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)保留默認即可。打開串口元件COMPIM屬性對話框，在Physical port選項選擇COM4，即使用串口4，該串口是在后面使用軟件虛擬出來的，其他參數(shù)設(shè)置如圖4所示，其代表波特率9 600 b／s，8個數(shù)據(jù)位，無奇偶校驗，1個停止位，其余選項保持默認即可。上位機中的通信設(shè)置以及單片機的軟件編寫都要求與該設(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系統(tǒng)軟件和PC上位機軟件的建立。