PIC单片机C语言程序设计（12）

　　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voidmain（ ） 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：

[page]

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MPLABIDE 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（unsignedint 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stepover（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steplnto（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（unsignedlong 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steplnto 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）。

图54

　　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55

　　symbol Name（符号名）为ten_bit（显示十位数），unit_bit（ 显示个位数、d（unsignenint 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。

图56

　　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。