联合Keil C51在Multisim 10平台下实现单片机的仿真

王 超 杨莲红 杨 奇

(1，2，3．昌吉学院物理系新疆昌吉831100)

联合Keil C51在Multisim 10平台下实现单片机的仿真

王 超1杨莲红2杨 奇3

(1，2，3．昌吉学院物理系新疆昌吉831100)

针对传统单片机课程实验、实训教学中出现的各种难点，将Keil C51编译软件与Multisim 10仿真软件相结合引入到教学中，借助第三方软件的优势完成实践教学任务，可以提高单片机的教学效果、缩短开发周期、节省成本，提高学生的动手操作能力。

Keil C 51;Multisim 10;单片机;仿真

1 引言

《单片机应用技术》课程是电子、电气信息类学生的必修课程，而实践、实验教学是该课程的重要组成部分，传统的方法是设计电路－面包板或实验箱实验－制版等一系列过程。但是，该过程开发周期长、调试繁琐，而且修改电路也比较困难，利用仿真软件Multisim 10则可以很好的解决这些问题。另外，借助于第三方编程调试软件Keil C51与Multisim 10联调可以在没有硬件实物的环境下建立虚拟硬件仿真平台，利用Keil C51软件强大的调试功能可以加快开发进程，更容易实现实验、实践的教学，为教学、实验提供一个方便灵活的环境，丰富实验内容，节约实验费用，而且仿真成功的电路可以直接在产品开发中使用。

2 Multisim 10与Keil C51

2．1 Multisim 10特点

Multisim 10软件是美国国家仪器(NI)公司推出的电子电路仿真软件，是目前的最新版本，它在原有基础上更新和改进了某些功能［1］。

(1)增加了大量的VHDL元件模型，可以仿真更复杂的数字元件、单片机。

(2)增强了软件的仿真测试功能，大大扩充了元件库中的数目，特别是增加了大量与实际元件对应的元件模型，使得仿真结果更精确、更可靠、更实用。

(3)加强了对汇编语言和C语言的支持，增加了反汇编以及调试功能。

(4)增加了部分3D实物元件和面包板，便于教学和实验使用。

2．2 Keil C51简介

Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用，用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。软件本身支持数百种51系列单片机芯片，可以用来编译C源码、汇编源程序、连接和重定位目标文件和库文件、创建HEX文件、调试目标程序等，是一种集成化的文件管理编译环境，具有强大的开发工具。虽然Multisim 10也支持C语言，但它的功能远不如Keil C51［2］。

目前在单片机的开发应用中，C语言已经成为主要的编程语言，用C语言编写单片机应用程序与标准的C语言程序在语法规则、程序结构及程序设计方法等方面基本相同，但C51程序与标准的C程序在以下几个方面是不同的:

(1)C51中定义的库函数和标准C语言定义的库函数不同;

(2)C51中数据类型与标准C的数据类型也有区别，在C51中还增加了集中针对MCS－51单片机特有的数据类型;

(3)C51变量的存储模式与C中变量的存储模式不一样，C51中变量的存储模式与MCS－51单片机的存储结构紧密相关的;

(4)C51与标准C的输入输出处理方式不一样，C51中的输入输出是通过MCS－51串行口来完成的，输入输出指令执行前必须对串行口进行初始化;

(5)C51与标准C在函数使用方面也有一定的区别，C51中有专门的中断函数。

3 仿真实例

下面以一个简单的0－99计数器电路为例介绍利用Multisim 10与Keil C51相结合实现单片机仿真的过程。

3．1硬件电路设计

(1)打开一个新的电路原理图并从元件库中放置8051单片机;

(2)根据MCU向导逐步执行:

首先，定义Workspace文件，包括Workspace的文件路径和文件名;然后再定义工程，包括工程类型、编程语言、汇编器/编译器工具和工程名;最后需要定义源文件，包括源文件的名字等。

按照同样步骤，放置电路中的其它元件，如果希望查看该元件的属性，可以采用右键单击选择属性即可，所有组件都可以采用默认设置来使用，硬件电路图如图1所示。

图1 硬件电路图

3．2软件程序设计

在Keil C51环境下，采用C语言完成软件程序的设计，在用C语言编写过程中要注意符合C语言的语法规则。

#include"htc．h"

unsigned char code table［］={0x40，0x79，0x24，0x30，0x19，0x12，0x02，0x78，0x00，0x10};

unsigned char count;

void delay10ms(void);延时函数

{unsigned char i，j;

for(i=02;i＞0;i－－)

for(j=02;j＞0;j－－);}

void main()

{count=0;

P3=table［count/10］;个位数据

P1=table［count%10］;十位数据

while(1)

{if(P37==0);检测P3．7的电平

{delay10ms();调用延时子程序

if(P37==0)

{count++;

if(count==100)

{count=0;}

P3=table［count/10］;

P1=table［count%10］;}}

在Keil C51环境下，选中Creat HEX File复选框以便生成“*．Hex”文件，如图2所示。

图2 设置HEX格式

3．3仿真调试

Multisim10支持第三方的编译器，可以将第三方编译器(Keil 51)生成的可执行代码，如“*．Hex”文件，直接导入到MCU中，然后进行仿真。

(1)建立外部可执行文件工程

在工程类型(project type)选项中选择Load External Hex File选项并命名，如图3所示。

图3 建立外部可执行文件

图4 添加外部可执行文件

(2)添加外部可执行文件

激活相应的工程文件后，打开“MCU CodeManager”对话框，即可加载相应的“*．Hex”文件，如图4所示。

(3)仿真运行

①执行菜单MCU/MCU8051/BUILD，对源程序进行编译，在窗口下方会显示编译时间，编译信息。编译会通过给出“0 error(s)0 warning(s)”的提示。如果有错会给出错误的行和错误的原因，以方便查错。编译显示结果如图5所示

图5 编译结果

②单步调试、设置断点观察结果

执行MCU/MCU8051U1/Debug View命令，进人调试窗口，在调试之前，执行MCU/MCU8051U1/ Memory View命令，打开存储器窗口，可以观察指令后的执行情况。可以查看SFR、内部RAM、内部ROM，外部RAM等存储器的状态，这些操作对于调试非常重要，另外，在调试过程中还可以在反汇编中窗口中设置断点、单步执行和连续执行等命令进行调试。调试过程如图6所示。

图6 调试过程

③单击运行按钮，就可以得到仿真运行结果，如图7所示。

图7 运行结果

4 结束语

本文介绍了在Multisim 10平台下联合编译软件Keil C51对单片机进行仿真的一种方法，该方法可以把传统的硬件设计、软件调试、仿真集成在一个软件环境下，能够做到边设计、边实验、边修改电路。在Multisim 10平台下全部采用的是虚拟元件和测量器件，实验成本低，速度快，修改调试也非常方便，突破了实验教学中的实验内容固定不变的局限。另外，借助第三方软件的优势，可以加速实验进程，增强学生的创新意识和提高学生的实际应用能力。对于单片机实践教学尤其是综合性实验、课程设计、电子竞赛等，这种仿真调试软件的使用会起到积极的推动作用。

［1］聂典，丁伟．Multisiml0计算机仿真在电子电路设计中的应用［M］．北京:电子工业出版社，2009:20－50．

［2］范立南，李震，周胜来等．基于Keil C51的软件开门狗电路的设计［J］．计算机发展与展望，2009，19(1):154－156．

(责任编辑:马海燕)

O411．3

A

1671－6469(2012)02－0075－06

2012－03－12

昌吉学院教学研究项目(11jyyb011)

王超(1980－)，男，新疆玛纳斯县人，昌吉学院物理系，讲师，研究方向:自动化应用技术。