PIC单片机C语言程序设计(12)

PIC单片机C语言程序设计(12)
丁锦滔
【摘要】@@ (接上期)rn6.Pic单片机C语言程序SlM软件仿真技巧(2)rn鉴于C 语言模拟仿真(SlM)在学习C语言程序时十分有用,这里笔者再进一步讨论模拟仿真的更多功能.
【期刊名称】《电子制作》
【年(卷),期】2010(000)009
【总页数】4页(P59-62)
【作者】丁锦滔
【作者单位】
【正文语种】中文
（接上期）
6.Pic单片机C语言程序SIM软件仿真技巧（2）
鉴于C语言模拟仿真（SIM）在学习C语言程序时十分有用，这里笔者再进一步讨论模拟仿真的更多功能。

⑴ 模拟仿真C程序运行的全过程，如果想要仿真查看《PIC单片机C语言设计程序（8）》Pic07.C中的程序的全部运行过程（0～99的增量），是十分困难的，其原因是，主函数void main( )要调用显示函数display(x)，而该显示函数为了完成X++的0～99任意一个增量（△为1秒）的显示，则要通过循环语句while
（d>0）进行d--的100次循环（因d=100），模拟仿真这种循环太费时。

且在
该循环语句while（d>0）中，又要调用延时函数delay(200)，使仿真更复杂。

尽管这种仿真可以在MPLAB IDE中完全正常运行，但是操作者等待时间太长。

解决上述问题的最佳方法，是改写程序pic07.C中的一些参数，以快速完成程序模拟仿真的全过程。

改写程序仍在MPLAB IDE（较高版本）集成环境下进行，改写的原则是不能减少C程序的代码数（量），仅改写其中少数参数值（值大的），即不
改变程序的整体工作模式。

比如，将pic07.C显示函数中说明语句unsigned int
d=100，的d值改为3，d值决定0～99每个增量的时间，d=100，增量时间约
1秒,同一循环操作时间大大减少，以便我们进入程序的其他运作。

又如，将
pic07.C循环语句while(d>0)中的延时（调用）delay(200)；改为delay(4)，将
无限循环语句while(1)中调用显示函数display(x)；中的if(x==99)改为if(x==4)。

这样整个程序的逻辑功能操作，便可较快地通过模拟调试全部完成。

经上述改写后的程序重新命名为pic07a.C，其清单
如下：
改写后的pic07a.C的功能，是0～03的增量循环计数，其增量耗时很短(不再是1秒)。

将pic07a.C按照《PIC单片机C语言设计程序（8）》和《PIC单片机C语言设
计程序（9）》中所述，在MPLAB IDE中存盘，再进行编译，编译成功生成目标码.hex后，便能对其进行模拟仿真操作了。

（1）根据《PIC单片机C语言设计程序（10）》所述，建立模拟仿真调试环境，pic07a.C源程序编译成功，在MPLAB IDE窗口中，点击Debugger（调试命令）→Selec TooL……的方法，把pic07a.C设置成仿真调试状态，再快速点击模拟调
试快捷图标中的Animate（动画运行）和Hate（停止），则在pic07a.C主函数main（）以下的TRISA=0X10；的左边，会出现一黄色箭头，如图53所示。

该箭头是C程序运行的起始位，即程序运行总是从主函数开始的。

图53
（2）程序运行全过程，点击图53中模拟调试快捷图标的step lnto（单步运行），你会观察到，鼠标每点击一次step lnto命令，图53中的黄色箭头会沿着C程序代码运行一次，我们只需用鼠标一次一次地点击step lnto命令，黄色箭头就沿着主函数以下的C代码一步一步地运行。

当点击step lnto，使黄色箭头到达while（1）语句时，程序的运行就进入到while(1)语句的无限循环区域，这时，程序仅在while(1)区域运行，不再返回主函数（除非复位）。

下面看看，程序在while(1)中是如何运行的。

继续用鼠标一步一步点击step lnto,一旦黄色箭头到达调用显示函数display(x)；，黄色箭头就会跳转到显示函数void display（unsigned int x）的说明语句中运行。

注意：按上述单步运行，当黄色箭头到达unit_bit=x%10；（送个位数显示）时，因它和下一条代码ten_bit=x/10%10（送十位数显示）的操作耗时太长，用step lnto命令难以进行，应改用模拟调试快捷图标中的命令step over（单步越过），即点击两次step over，黄色箭头就运行到while(d>0)语句。

然后又用step lnto （单步运行），即一步一步点击step lnto，黄色箭头就沿着while(d>0)中的C
代码运行。

当运行到调用延时delay(4)；时再点击step lnto，黄色箭头转到延时函数Void delay(unsigned long int k)中进行延时功能操作。

因delay(4);的形参数为4，所以标点击step lnto命令应4次，才能跳出延时操作功能，此后黄色箭头又回到RA3=1；代码，依序用鼠标一步一步点击step lnto运行，黄色箭头又
运行到调用延时delay(4)时，又转到前述延时函数进行延时功能操作，也是点击step lnto命令，又是 4次，才能跳出延时函数。

按上述规律，当黄色光标箭头运
行到自减量d--；时，d值从3减1得2，while(d>0)语句中d仍大于0，黄色光标箭头再次回到whila(d>0)中的代码中,点击step lnto命令重复上述程序运行过程，直到d--；从3减到0，黄色箭头跳出while(d>0)语句，回到while(1)语句中的x++；使x值从0增量到1。

再用鼠标点击step lnto，黄色光标箭头到达
if(x==4)语句，判断x是否等于4，若不为4（此时x等于1），黄色光标箭头随鼠标点击step lnto又回到调用显示函数display(x)；中运行。

按上述方法重复操作，当x++;自增量等于4时，由if(x==4)条件语句引导给x赋值0，即x=0；pic07a.C程序中的x++的0-4增量计数全部完成。

上述C程序运行全过程，读者应反复熟练操作。

⑵ 模拟仿真找出pic07.C程序的错误pic07.C的功能，是0～99增量计数（△为1秒）。

初看程序while(1)中的x++；条件是if(x==99)时给x赋值0（x=0；），即能完成0～99的计数功能。

可事实上，如果将pic07.C进行编译生成目标码.hex，再用PIC编程器将该目标码烧写到PIC16F84A芯片中，用《PIC单片机C语言设计程序（4）》中的电路图3 的实验板通电观察两位数码管显示时，循环计数显示的是0～98而不是0～99（约1秒）计数。

实验说明，pic07.C程序没有达到设计要求，程序中有错误。

下面我们一起来通过模拟仿真找到该错误点并进行修正。

具体操作过程如下：
在MPLAB IDE中，按照《PIC单片机C语言设计程序（11）》中介绍的方法，点击debugger,在下拉菜单中将stop watch（跑表）调到图53的窗口中（时钟频率为4HZ），再点击MPLAB IDE中的View，在下拉菜单中点击Locals（局部变量），将Locals界面也调到图53窗口中，用鼠标调整各界面后的显示界面如图54所示。

图54中的Locals界面上显示有Address（地址）、Symbol Name (符号名或参数名)和Valua（取值）。

在进行下面的模拟调试时注意观察，会看到Locals界面各参数随调试运行显示。

按照前述方法，对图54中的程序（pic07a.C）进行全过程运行。

用鼠标一步一步点击模拟调试快捷图标中的step lnto，一旦程序旁边的黄色箭头运行到显示函数Void display(unsigned int x)以下代码时，图54中的Locals（局部变量）就会
出现pic07a.C参数相关的显示值，见图55。

图54
图55
symbol Name（符号名）为ten_bit（显示十位数），unit_bit（显示个位数、
d(unsignen int d)、SEG7（7段码）和 X（自增量）的Address（地址）分别为0010、0012、0014、0016和000E。

这些Value（值）由程序运行决定。

Locals（局部变量）界面显示的，实际上是pic07a.C程序主要参数，可帮助用户
了解程序的重要功能参数随程序运行（黄色光标指示）的变化，而这些功能参数正是增量计数时所需的数据。

只要按照上述方法，对该程序进行全功能运行，直到
X++；自增量为4，即满足了if(x=4)的条件，此时X=0；（给X赋值0），再用鼠标点击step lnto，Locals的界面演变成图56。

从图54可清楚看出：只要
X++；（自增量）满足if语句的条件，就会给X赋值0，这里X++；一旦为4，
就给X赋值0，所以程序再运行时，回到调用显示函数display(x)，其中X已为0，再运行，其个位unit_bit显示即为0，而不会是X++；的4值，如图56中的
unit_pit（个位）只能为3。

程序再运行，显示又从0开始直到0～03为止。

由此可见，对于pic07a.C，当X++；自增量为4时，会立刻因it(x==4)的条件而导致X=0，所以程序运行显示时，只会从unit_bit；的3回到0，而不可能使个位显示X++；自增的4值。

按上述逻辑过程，对Pic07.C，当其中的X++；自增为99时，同样会由if(x==99)的条件满足而使X=0；程序运行时，只能是显示98后即清零，不可能显示99。

如果想满足0～99的增量显示，必须将条件语句if(x==99)改为
if（X==100）
⑶ 模拟仿真优化C程序代码利用模拟仿真，可对C程序中的代码进行优化（即去掉多余的代码），以简化程序而不改变其功能。

当然，优化后的程序还应通过最后的实验验证。

例如pic07.C的延时函数Void delay(unsighed long int k)可优化为Void delay(unsighed int k)而不需要long的条件，因为int k的定义范围已满足了程序中delay(200);即K=200的要求。

受版面限制，笔者不再介绍此程序的优化过程。

总之，利用MPLAB IDE 7.40开发环境进行程序的SIM模拟仿真，对初学C语言是十分有用的，大家必须熟练掌握其操作方法。

图56。