【導(dǎo)讀】教學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域。目前使用的信號(hào)發(fā)生器大部分是函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，且特殊波形。發(fā)生器的價(jià)格昂貴。所以本設(shè)計(jì)使用的是AT89c51單片機(jī)構(gòu)成的發(fā)生器，可產(chǎn)生。在單片機(jī)上加外圍器件距陣式鍵盤(pán)，通過(guò)鍵盤(pán)控制波形頻率的增減以及波形。的選擇，并用了LCD顯示頻率大小。轉(zhuǎn)換，再通過(guò)運(yùn)放進(jìn)行波形調(diào)整，最后輸出波形接在示波器上顯示。線(xiàn)路簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉、性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn)。以利用熒光屏顯示圖像，常用到鋸齒波產(chǎn)生器作為時(shí)基電路。一種、寬頻帶，能產(chǎn)生多種波形并具有程控等發(fā)生器成為可能。平時(shí)常用信號(hào)源產(chǎn)生正弦波，方波，三角波等常見(jiàn)。件的搭接而成，且波形種類(lèi)有限，多為鋸齒、正弦、方波、三角等波形。在科學(xué)研究和生產(chǎn)實(shí)踐中，如工業(yè)過(guò)程控制，生物醫(yī)學(xué)，地震。上有困難，參數(shù)的精度亦難以保證；體積大，漏電，損耗顯著更是其致命的弱點(diǎn)。一旦工作需求功能有增加，則電路復(fù)雜程度會(huì)大大增加。波形進(jìn)行動(dòng)態(tài)、及時(shí)的控制，

　　

【正文】 // 方波 k zk * 256 / 100。 d ++。 if d k P0 0x00。 else P0 0xff。 發(fā)生程序設(shè)計(jì) 鋸 齒波中的斜線(xiàn)用一個(gè)個(gè)小臺(tái)階來(lái)逼近，在一個(gè)周期內(nèi)從最小值開(kāi)始逐步遞增，當(dāng)達(dá)到最大值后又回到最小值，如此循環(huán)，當(dāng)臺(tái)階間隔很小時(shí)，波形基本上近似于直線(xiàn)。適當(dāng)選擇循環(huán)的時(shí)間，可以得到不同周期的鋸齒波。鋸齒波發(fā)生原理與方波類(lèi)似，只是高低兩個(gè)延時(shí)的常數(shù)不同，所以用延時(shí)法，來(lái)產(chǎn)生鋸齒波。 else if wave_choice 4 //鋸齒波 if e 255 P0 255 e。 else P0 0。 e++。 軟件仿真 Keil 和 Protues 介紹和聯(lián)調(diào) 的介紹： （ 1） Proteus 是一種低投資的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件，提供 Schematic Drawing、 SPICE 仿真與 PCB 設(shè)計(jì)功能，這一點(diǎn) roteus 與 multisim 比較類(lèi)似，只不過(guò)它可以仿真單片機(jī)和周邊設(shè)備，可以仿真 51 系列、 AVR， PIC 等常用的 MCU，與 keil 和 MPLAB 不同的是它還提供了周邊設(shè)備的仿真，只要給出電路圖就可以仿真，例如 373， led， 示波器， Proteus 提供了大量的元件庫(kù)，有 RAM， ROM，鍵盤(pán)，馬達(dá)， LED， LCD， AD/DA，部分 SPI 器件，部分 IIC 器件，編譯方面支持Keil 和 MPLAB，里面有大量的例子參考 . Proteus 可提供仿真元件資源 Proteus 軟件提供了可仿真數(shù)字和模擬、交流和直流等數(shù)千種元器件達(dá) 30 多個(gè)元件庫(kù)。 Proteus 可提供的仿真儀表資源擬儀器儀表的數(shù)量、類(lèi)型和質(zhì)量，是衡量仿真軟件實(shí)驗(yàn)室是否合格的一個(gè)關(guān)鍵因素。在 Proteus 軟件中，理論上同一種儀器可以在一個(gè)電路中隨意的調(diào)用。 了現(xiàn)實(shí)存在的儀器外 ， Proteus 還提供了一個(gè)圖形顯示功能，可以將線(xiàn)路上變化的信號(hào)，以圖形的方式實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)，其作用與示波器相似但功能更多。這些虛擬儀器儀表具有理想的參數(shù)指標(biāo)，例如極高的輸入阻抗、極低的輸出阻抗。這些都盡可能減少了儀器對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。 Proteus 可提供的調(diào)試手段 Proteus 提供了比較豐富的測(cè)試信號(hào)用于電路的測(cè)試。這些測(cè)試信號(hào)包括模擬信號(hào)和數(shù)字信號(hào)。 Proteus 與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī) CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。 因此在仿真和程序調(diào)試時(shí)，關(guān)心的不再是某些語(yǔ)句執(zhí)行時(shí)單片機(jī)寄存器和存儲(chǔ)器內(nèi)容的改變，而是從工程的角度直接看程序運(yùn)行和電路工作的過(guò)程和結(jié)果。對(duì)于這樣的仿真實(shí)驗(yàn)，從某種意義上講，是彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)和工程應(yīng)用間脫節(jié)的矛盾和現(xiàn)象[12]。 1． Proteus 軟件所提供資源和調(diào)試功能簡(jiǎn)介 1 內(nèi)容全面 內(nèi)容全面包括其能實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容包括軟件部分的匯編、 C51 等語(yǔ)言的調(diào)試過(guò)程，也包括硬件接口電路中的大部分類(lèi)型。對(duì)同一類(lèi)功能的接口電路，可以采用不同的硬件來(lái)搭建完成，因此采用 Protues 仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)，克服了用單片機(jī)實(shí)驗(yàn) 教學(xué)板教學(xué)中硬件電路固定、學(xué)生不能更改、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容固定等方面的局限性，可以擴(kuò)展學(xué)生的思路和提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 2 硬件投入少，經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)明顯 對(duì)于傳統(tǒng)的采用單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)板的教學(xué)實(shí)驗(yàn)，由于硬件電路的固定，也就將單片機(jī)的 CPU 和具體的接口電路固定了下來(lái)。在單片機(jī)的實(shí)際教學(xué)中，如果要涉及到 51 系列，也要涉及到 PIC16 系列，那么為了教學(xué)必然要投入兩種單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)板；同時(shí)在教學(xué)過(guò)程中所涉及到的接口電路，也需要有較大的投入和儲(chǔ)備，以利于實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行和在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中元件損毀后的更換。 Protues 所提供的元件 庫(kù)中，大部分可以直接用于接口電路的搭建，同時(shí)該軟件所提供的儀表，不管在質(zhì)量還是數(shù)量上，都是可靠和經(jīng)濟(jì)的。如果在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中投入這樣的真實(shí)的儀器儀表，僅儀表的維護(hù)來(lái)講，其工作量也是比較大的。因此采用軟件的方式進(jìn)行教學(xué)，其經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)是比較明顯的。 3 學(xué)生可自行實(shí)驗(yàn)，鍛煉解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力 實(shí)驗(yàn)?zāi)芰蛯?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，是工科學(xué)生解決實(shí)際工程問(wèn)題能力中較為重要的。傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，忽視了學(xué)生實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ呐囵B(yǎng)，對(duì)于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)，則很少涉及到。因此學(xué)生學(xué)習(xí)了理論，要想將其應(yīng)用到實(shí)際的工程實(shí)踐中，其難度是比較大 的。還有，學(xué)生畢業(yè)后想對(duì)單片機(jī)控制技術(shù)或智能儀表等有較深的研究和學(xué)習(xí)，如果采用傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法，則學(xué)生需要購(gòu)置的設(shè)備比較多，增加了他們學(xué)習(xí)和研究的投入。采用仿真軟件后，學(xué)習(xí)的投入變得比較的小，而實(shí)際工程問(wèn)題的研究，也可以先在軟件環(huán)境中模擬通過(guò)，再進(jìn)行硬件的投入，這樣處理，不僅省時(shí)省力，也可以節(jié)省因方案不正確所造成的硬件投入的浪費(fèi)。 4 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中損耗小，基本沒(méi)有元器件的損耗問(wèn)題 在傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過(guò)程中，都涉及到因操作不當(dāng)而造成的元器件和儀器儀表的損毀，也涉及到儀器儀表等工作時(shí)所造成的能源消耗。采用 Protues 仿真軟件進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，則不存在上述的問(wèn)題，其在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中是比較安全的。 5 與工程實(shí)踐最為接近，可以了解實(shí)際問(wèn)題的解決過(guò)程 在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)或進(jìn)行大實(shí)驗(yàn)的時(shí)候，可以具體的在 Protues 中做一個(gè)工程項(xiàng)目，并將其最后移植到一個(gè)具體的硬件電路中，讓學(xué)生了解將仿真軟件和具體的工程實(shí)踐如何結(jié)合起來(lái)，利于學(xué)生對(duì)工程實(shí)踐過(guò)程的了解和學(xué)習(xí)。 6 大量的范例，可供學(xué)生參考處理 在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)時(shí)，存在對(duì)已有資源的借鑒和引用處理，而該仿真系統(tǒng)所提供的較多的比較完善的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)范例，可供學(xué)生參考和借鑒。同 時(shí)也可以在原設(shè)計(jì)上進(jìn)行修改處理。 7 協(xié)作能力的培養(yǎng)和鍛煉 一個(gè)比較大的工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，是由一個(gè)開(kāi)發(fā)小組協(xié)作完成的。了解和把握別人的設(shè)計(jì)意圖和思維模式，是團(tuán)結(jié)協(xié)作的基礎(chǔ)。在 Proteus 中進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，所涉及到的內(nèi)容并不全是學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)完成的，因此對(duì)于鍛煉學(xué)生的團(tuán)結(jié)協(xié)作意識(shí)，是有好處的。 的介紹 Keil 是德國(guó)開(kāi)發(fā)的一個(gè) 51 單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件平臺(tái)，最開(kāi)始只是一個(gè)支持 C 語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言的編譯器軟件。后來(lái)隨著開(kāi)發(fā)人員的不斷努力以及版本的不斷升級(jí)，使它已經(jīng)成為了一個(gè)重要的單片機(jī)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，不過(guò) KEIL 的界 面并不是非常復(fù)雜，操作也不是非常困難，很多工程師的開(kāi)發(fā)的優(yōu)秀程序都是在 KEIL 的平臺(tái)上編寫(xiě)出來(lái)的?？梢哉f(shuō)它是一個(gè)比較重要的軟件，熟悉他的人很多很多，用戶(hù)群極為龐大，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)偉福等廠家軟件用戶(hù)群，操作有不懂的地方只要找相關(guān)的書(shū)看看，到相關(guān)的單片機(jī)技術(shù)論壇問(wèn)問(wèn)，很快就可以掌握它的基本使用了。 Keil 的μ Vision2 可以進(jìn)行純粹的軟件仿真 仿真軟件程序，不接硬件電路 ；也可以利用硬件仿真器，搭接上單片機(jī)硬件系統(tǒng)，在仿真器中載入項(xiàng)目程序后進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真；還可以使用μ Vision2 的內(nèi)嵌模塊 Keil Monitor51，在不需要額外的硬件仿真器的條件下，搭接單片機(jī)硬件系統(tǒng)對(duì)項(xiàng)目程序進(jìn)行實(shí)時(shí)仿真。 uVision2 調(diào)試器具備所有常規(guī)源極調(diào)試，符號(hào)調(diào)試特性以及歷史跟蹤，代碼覆蓋，復(fù)雜斷點(diǎn)等功能。 DDE 界面和 shift 語(yǔ)言支持自動(dòng)程序測(cè)試。 虛擬實(shí)驗(yàn)的構(gòu)建單片機(jī)的理論教學(xué)和實(shí)驗(yàn)中，內(nèi)容一般包括了四方面，即單片機(jī)系統(tǒng)資源；硬件電路的設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試；應(yīng)用軟件的編制、調(diào)試；總調(diào)，即應(yīng)用軟件的鏈接調(diào)試，程序固化，軟、硬件結(jié)合的應(yīng)用系統(tǒng)。因此教師在進(jìn)行教學(xué)時(shí)，應(yīng)該充分考慮課程的特點(diǎn)并作合理的模塊劃分，在每次實(shí)驗(yàn)課程前作適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)備工作，以使教學(xué)任務(wù)能集中和突出。 系統(tǒng)資源的實(shí)驗(yàn)教學(xué) 任何一種單片機(jī)均提供了一定的系統(tǒng)資源。對(duì)于 51 系列單片機(jī)來(lái)講，其所提供的資源是以寄存器和存儲(chǔ)器的方式體現(xiàn)出來(lái)的。對(duì)于寄存器內(nèi)容的查看，可以采用多種可以模擬仿真 51 單片機(jī)的軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于 Keil 軟件來(lái)講， C51 編譯器可以實(shí)現(xiàn)對(duì) 51 系列單片機(jī)所有資源的操作。 硬件電路的設(shè)計(jì)、組裝、調(diào)試 硬件電路的設(shè)計(jì)包含兩部分內(nèi)容：一是系統(tǒng)擴(kuò)展，即單片機(jī)自身的功能單元如 ROM、 RAM、 I/O 口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器等容量不能滿(mǎn)足應(yīng)用系統(tǒng)的需要時(shí)，必須在片外進(jìn)行擴(kuò) 展，選擇適當(dāng)?shù)男酒?，設(shè)計(jì)相應(yīng)的電路；二是系統(tǒng)配置，即按照系統(tǒng)的要求配置外圍設(shè)備，如鍵盤(pán)、顯示器、打印機(jī)、 A/D 轉(zhuǎn)換器、 D/A 轉(zhuǎn)換器等，要設(shè)計(jì)合適的接口電路。 很多常用的硬件電路的設(shè)計(jì)可在 Proteus 軟件中實(shí)現(xiàn)，學(xué)生通過(guò) Proteus軟件的使用，不當(dāng)可以實(shí)現(xiàn)教材上的大部分實(shí)驗(yàn)。而且可以學(xué)到硬件電路設(shè)計(jì)的方法。 應(yīng)用軟件的編制、調(diào)試； 使用 Keil 軟件工具時(shí)，項(xiàng)目開(kāi)發(fā)流程和其它軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的流程極其相似。 創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目，從器件庫(kù)中選擇目標(biāo)器件，配置工具設(shè)置。 用 C 語(yǔ)言或匯編語(yǔ)言創(chuàng)建源程序。 用項(xiàng)目管理器生成應(yīng)用。 修改源程序中的錯(cuò)誤。 測(cè)試，連接應(yīng)用。 通過(guò)使用 Keil 軟件工具編制、調(diào)試應(yīng)用軟件，可以學(xué)到單片機(jī)各種指令，也可以學(xué)到單片機(jī)軟件開(kāi)發(fā)的步驟、方法和技巧。 總調(diào)，即應(yīng)用軟件的鏈接調(diào)試，程序固化，軟、硬件結(jié)合的應(yīng)用系統(tǒng) 軟硬件聯(lián)合仿真系統(tǒng)由一個(gè)硬件執(zhí)行環(huán)境和一個(gè)軟件執(zhí)行環(huán)境組成，通常軟件環(huán)境和硬件環(huán)境都有自己的除錯(cuò)和控制界面， Keil 與 Proteus 的整合調(diào)試可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的總調(diào)，在該系統(tǒng)中， Keil 作為軟件調(diào)試界面， Proteus 作為硬件仿真和調(diào)試界面，下面說(shuō)一下如 何在 keil 中調(diào)用 proteus 進(jìn)行 MCU 外圍器件的仿真。 安裝 keil 與 proteus。 把安裝 proteus\\ MODELS 目錄下 文件復(fù)制到 Keil 安裝目錄的 \\C51\\BIN 目錄中。 修改 keil 安裝目錄下 文件，在 C51 字段加入 TDRV5 BIN\\ Proteus VSM Monitor51 Driver ,保存。不一定要用 TDRV5，根據(jù)原來(lái)字段選用一個(gè)不重復(fù)的數(shù)值就可以了。引號(hào)內(nèi)的名字隨意。 打開(kāi) proteus，畫(huà) 出相應(yīng)電路，在 proteus 的 debug 菜單中選中 use remote debug monitor 在 keil中編寫(xiě) MCU 的程序 進(jìn)入 KEIL 的 project 菜單 option for target \39。工程名 \39。在 DEBUG 選項(xiàng)中右欄上部的下拉菜單選中 Proteus VSM Monitor51 Driver 將所有器件排列好。器件排列見(jiàn)圖 45 圖 410 三角波仿真輸出 CPU 的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。本系統(tǒng)仿真結(jié)果，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)需求。實(shí)際操作靈活，使用方便。 調(diào)試遇到的問(wèn)題和解決辦法 問(wèn)題 1：用匯編寫(xiě)的程序，在 Keil 編譯時(shí)找不到以 ASM 為擴(kuò)展名的文件 解：把用匯編編好的程序用文本文檔打開(kāi)，在另存為文件名 .ASM,文件類(lèi)型選擇所有文件 ,在點(diǎn)擊保存 .則所要的程序文件就以 ASM 形式保存在所在位置 .如圖 42 圖 42 保存 .ASM 文件示意圖 問(wèn)題 2：用 Keil 生成“ .HEX”時(shí)不能成功。 解：在 Keil 菜單欄中點(diǎn)擊“工程”，在下拉菜單中找到“ Options for Target ‘ Target’” 如圖 43 所示 并點(diǎn)擊，在彈出的對(duì)話(huà)框中點(diǎn)擊“輸出”，然后 在“創(chuàng)建 HEX 文件”前面的框中打勾 如圖 44 所示 ；接下來(lái)點(diǎn)擊“調(diào)試”，在“ U 使用”和“運(yùn)行到 main ”前面的框中點(diǎn)選 如圖 45所示 ；最后點(diǎn)擊對(duì)話(huà)框下方的“確定”按鈕。 圖 43 Keil 工程下拉菜單 圖 44 輸出菜單 圖 45 調(diào)試菜單 問(wèn)題 3．用 Protues 畫(huà)好電路，點(diǎn)擊運(yùn)行按鈕不能仿真。 原因：沒(méi)有將“ .hex”文件寫(xiě)入。 解：先右鍵點(diǎn)擊圖中的 AT89C51 芯片選中它，再左鍵點(diǎn)擊選中的芯片，在彈出的對(duì)話(huà)框的“ Program Files”的框中點(diǎn)擊文件夾圖標(biāo)（如圖 46 所示）；然 后找到已生成的“ .hex”文件（如圖 47 所示），最后點(diǎn)擊確定即可。 圖 46 AT89C51 選項(xiàng)對(duì)話(huà)框 圖 47 選擇燒寫(xiě)文件 問(wèn)題 “ .hex”文件寫(xiě)入之后，點(diǎn)擊 Protues 中的運(yùn)行按鈕，依然不能仿真。 原因：原因有 2 種，一種是硬件電路有問(wèn)題，另外一種是程序與電路不對(duì)應(yīng)或者程序錯(cuò)誤。 解：找一段正確的代碼生成“ .hex”文件并寫(xiě)入，如果能夠仿真，則說(shuō)明原來(lái)的程序有問(wèn)題，如果還是不能仿真，則說(shuō)明硬件電路有問(wèn)題。 問(wèn)題 5．在 Protues 里所畫(huà)的電路太多空間不夠 解：使 Protues 的繪圖界面放 大 .選擇 System,出現(xiàn)對(duì)話(huà)框圖 48,在點(diǎn)擊Set sheet sizes,點(diǎn)擊后出現(xiàn)一個(gè)選擇界面圖 49,在選擇相應(yīng)的繪圖界面大小 . 圖