一種單片機虛擬實(shí)驗室的建立方法

0 引 言
單片機的學(xué)習是一個(gè)實(shí)踐性很強的過(guò)程，目前的單片機實(shí)驗室基本采用硬件仿真設備搭建，受資金和場(chǎng)地的限制，單片機實(shí)驗室配置的靈活性和完整性受到一定的限制。針對這些問(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個(gè)人虛擬實(shí)驗室方案。所謂“虛擬實(shí)驗室”，就是將計算機上的各種虛擬儀器，按實(shí)驗要求和設計原理，虛擬出與現實(shí)相同的實(shí)驗系統，進(jìn)而在這個(gè)系統上完成整個(gè)實(shí)驗。與傳統實(shí)驗模式相比，虛擬實(shí)驗具有比較明顯的優(yōu)勢，例如，涉及的實(shí)驗內容全面，硬件投入少，學(xué)生可自行實(shí)驗，實(shí)驗過(guò)程中損耗小，與工程實(shí)踐最為接近等。一般的虛擬實(shí)驗室僅包含單片機系統的調試，本文在此基礎上又加入了與上位機的聯(lián)合調試。
在此，以使用VB通過(guò)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(shí)驗室的過(guò)程。

1 單片機虛擬實(shí)驗室的構成
原理框圖如圖1所示。上位機用于編寫(xiě)監控界面及程序，實(shí)現對單片機系統的監控，它可以使用VB，VC，Delphi等軟件實(shí)現；虛擬串口用來(lái)實(shí)現上下位機通信的軟件模擬，在這里也可以使用自帶通信類(lèi)的LabVIEW來(lái)實(shí)現上位機軟件和虛擬串口兩項功能；虛擬調試一般以Proteus為平臺，建立單片機系統的硬件系統；聯(lián)合調試軟件可為單片機系統提供軟件，Proteus支持Hex，COF，D90類(lèi)型文件，同時(shí)支持第三方的軟件編譯和調試環(huán)境，聯(lián)合調試軟件一般有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(kāi)發(fā)，虛擬串口采用Virtual Serial Ports Drivei XP 5．1；虛擬調試平臺采用Proteus 6．7 SP3；聯(lián)合調試軟件使用Keil C51 μVision 2。

2 系統硬件的建立
單片機系統的硬件在Proteus中實(shí)現，主要完成硬件平臺的搭建和仿真效果的觀(guān)察。
2．1 Proteus簡(jiǎn)介
Proteus是英國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試信號用于電路測試，同時(shí)還提供Schematic Drawing，Spice仿真與PCB設計功能，可以仿真51系列、AVR，PIC，ARM等常用的MCU，并提供周邊設備的仿真。Proteus的強大功能為虛擬實(shí)驗室的構建提供了基礎。
2．2 硬件平臺的搭建
在這里，單片機采用AT89C52，在P1口接8個(gè)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。

調出AT89C52屬性設置窗口，為了串行通信設置方便，設置晶振Clock Frequeney為11．059 2 MHz，如圖3所示，其他參數保留默認即可。打開(kāi)串口元件COMPIM屬性對話(huà)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(lái)的，其他參數設置如圖4所示，其代表波特率9 600 b／s，8個(gè)數據位，無(wú)奇偶校驗，1個(gè)停止位，其余選項保持默認即可。上位機中的通信設置以及單片機的軟件編寫(xiě)都要求與該設置一致。

3 系統軟件的建立
系統軟件的建立包括單片機系統軟件和PC上位機軟件的建立。