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51单片机数字实验室初探

更新时间：2019-08-03 21:50:05 大小：231K 上传用户：杨义查看TA发布的资源 标签：51单片机 下载积分：0分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

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51 单片机数字实验室的应用  
李 升  
本文发表在《电子制作》杂志 2004 年第 8 期  
1 引言  
一个单片机应用系统是由硬件和软件组成的。系统硬件设计包括单片机 CPU 的选型、接口电路的  
设计、外围器件的选择、试验电路板的设计等内容。软件设计则包括软件编写和仿真调试。仿真是单片  
机开发的一个非常重要的环节，除了一些较简单的任务，一般产品开发过程中都要进行仿真，仿真的主  
要目的是进行程序调试及硬件排错。现在普遍采用基于 Windows 的单片机集成开发系统（IDE）进行单  
片机应用程序的开发，它是指将编辑、编译/汇编、连接、调试等开发单片机所要用到的程序集成到一个  
系统软件中，如德国 Keil 公司的 Keil、南京万利电子公司（Manley）的 MedWin 等。  
由于一方面硬件实验装置投资较大，另一方面又由于初学者（如学生）在实验过程中对实验装置的  
破坏力较强而可能导致设备故障，因此在资金、硬件不足的情况下，可采用单片机数字实验室的方法开  
展实验和设计（只需在 PC 上即可完成工作）。  
2 单片机应用软件仿真开发过程  
2.1 编写源程序  
源程序的编写应尽量采用功能化、模块化以及子程序调用等方法，可采用汇编语言或高级语言（如  
C 语言）来编写源程序。对于初学者，采用汇编语言编程，可加深对硬件知识的掌握。汇编语言是一种  
常用的软件工具，其特点是能直接操作硬件，指令的执行速度快，可控制单片机工作的每一步。但汇编  
语言的可读性和可移植性都较差，采用汇编语言编写单片机应用程序不但周期长，而且调试和排错也比  
较困难。随着单片机硬件性能的提高，其工作速度越来越快，因此在编写单片机应用程序时，更着重于  
程序本身的编写效率。为了提高编制单片机应用程序的效率，改善程序的可读性和可移植性，采用 C 语  
言无疑是一种较好  
的选择。C 语言是一种通用的计算机程序设计语言，既具有一般高级语言的特点，又能直接对计算机的  
硬件进行操作，表达和运算能力也较强，以往采用汇编语言来解决的问题现在一般都可以改用 C 语言来  
解决。  
源程序文件是一般的文本文件，可采用 EDIT、CCED、UltraEDIT、Windows 记事本或 Keil 内嵌编  
辑器来编写。需要指出的是，Keil 软件对汉字的支持不好，建议采用其他文本编辑器（如 UltraEDIT-32）  
进行源程序的输入。  
2.2 编译/汇编源程序  
汇编语言源程序文件的扩展名是.asm（如用 Keil 软件，在其编辑器中编写的汇编源程序文件扩展  
名又可为.a51），C 语言源程序文件的扩展名是.c。要将编写的.asm 源程序转变成 CPU 可以执行的机器  
码，可采用手工汇编和机器汇编的方法。目前手工汇编的方法已被淘汰。机器汇编是指通过汇编软件将  
源程序变为机器码，用于 MCS-51 单片机的汇编软件早期有 A51。目前流行的 Keil 软件（或 MedWin 软  
件）通过编译软件（编译器）对 C 语言源程序进行编译，通过汇编软件（汇编器）对汇编语言源程序进  
行汇编，连接目标模块和库模块产生目标代码，生成.hex（十六进制）或.bin（二进制）目标文件。  
2.3 仿真调试  
编译/汇编通过只是说明源程序没有语法错误，至于源程序中存在的其他错误，往往还需要通过反复  
的仿真调试才能发现。所谓仿真即是对目标样机进行排错、调试和检查，一般分为硬件仿真和软件仿真  
两种。  
硬件仿真是通过仿真器（仿真机）与目标样机联机进行实时在线仿真，见图 1 所示。一块单片机应  
用电路板包括单片机部分及为达到使用目的而设计的应用电路，硬件仿真就是利用仿真器来代替应用电  
路板（称目标样机）的单片机部分，由仿真器向目标样机的应用电路部分提供各种信号、数据进行测试、  
调试的方法。这种仿真可以通过单步执行、连续执行等多种方式来运行程序，并能观察到单片机内部的  

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