【正文】 、集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ IDE） 核心開(kāi)發(fā)工具集下運(yùn)作的 IDE 稱(chēng)為 MPLAB 。這些 開(kāi)發(fā) 工具 是基于人的使用習(xí)慣設(shè)計(jì)的 ， 以致這些工具即實(shí)用，界面又美觀 。這些是 MPLAB IDE 的開(kāi)發(fā)能力： ●源代碼編輯 。 ●項(xiàng)目管理 。 ●機(jī)器代碼生成（從組件或“ C”） 。 ●設(shè)備模擬 。 ●設(shè)備仿真 。 ●設(shè)備編程。 全面的工具套件 使 得 完整的項(xiàng)目 能夠 在 MPLAB 環(huán)境下開(kāi)發(fā) [12]。 MPLAB IDE 軟件 大大地 簡(jiǎn)化了 8 位單片機(jī)的 軟件 開(kāi)發(fā)。 MPLAB 是一個(gè) Windows 應(yīng)用程序，其中包含： ●一個(gè)全功能的編輯器 。 ●三種工作模式： ●一個(gè)項(xiàng)目管理 。 ● 豐富的 幫助 文檔 。 MPLAB 具有的功能： ●編輯源文件（ ASM 和 C文件） 。 ●一鍵裝配 (或編譯 )和下載到 PIC16/17 工具 。 ●調(diào)試通過(guò)： ●在同一 臺(tái) PC 上 運(yùn)行四個(gè)仿真器 。 ●運(yùn)行或單步執(zhí)行 。 在一個(gè)平臺(tái)下運(yùn)行 微芯片模擬器 、 MPLABSIM、 PICMASTER 仿真器，用戶(hù)只需要學(xué)習(xí)一個(gè)單一的工具集， 也能熟悉 模擬器和全功能仿真器的功能 [13]。 、 MPLAB SIM 模擬器軟件 軟件模擬器是一個(gè)免費(fèi)評(píng)估 Microchip 產(chǎn)品和設(shè)計(jì)的工具。它的使用非常有 11 助于調(diào)試軟件，尤其是算法?？紤]項(xiàng)目設(shè)計(jì)的復(fù)雜性、 時(shí)間 /成本 與 效益 的 比較 、模擬器與仿真 器，同時(shí)開(kāi)發(fā) 多個(gè) 工程 項(xiàng)目可以降低使用模擬器和仿真器成本，可快速調(diào) 試棘手的問(wèn)題。 MPLABSIM軟件模擬器在指令級(jí)模擬微型 PIC系列單片機(jī)。用戶(hù)可以通過(guò) 內(nèi)置 的指令檢查或修改任何數(shù)據(jù)或提供外部 信號(hào)激勵(lì) 。輸入 /輸出參數(shù) 可以由用戶(hù)設(shè)置，執(zhí)行、單步執(zhí)行、要么執(zhí)行直到結(jié)束、或跟蹤 。 MPLABSIM支持通過(guò) MPLABC 和 MPASM 符號(hào)調(diào)試。軟件模擬器的低成本開(kāi)發(fā)和 在 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下 調(diào)試 代碼的靈活性使其成為優(yōu)秀的多項(xiàng)目開(kāi)發(fā)工具 [14,15]。 PIC 范圍非常廣泛，從只有 16bit 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、 進(jìn)行基本的數(shù)字 I / O 通信 的微型 6引腳 8 位器件，到具有 512Kbit 的內(nèi)存、集成 了許多外設(shè)進(jìn)行通信、數(shù)據(jù) PIC 編程方面的收發(fā) 的 100 針 32 位器件。 新手可能在 PIC 編程方面存在的困難：低端設(shè)備具有完全獨(dú)立的數(shù)據(jù)和程序指令的地址及 數(shù)據(jù)總線(xiàn)。 8位或 16位是指可以一次處理的數(shù)據(jù)量，即數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、算術(shù)和邏輯單元（ ALU）中的寬度（在微芯片的術(shù)語(yǔ)是 “寄存器”）。低端的 PIC在任何一個(gè)時(shí)間處理 8位數(shù)據(jù) [16，17] 。 、基準(zhǔn)（ 12 位指令） 這些 PIC 是基于原有的 PIC 架構(gòu)， 這種架構(gòu)可以追溯到 1970 年的 通用儀器公司的“外圍接口控制器”。 這種架構(gòu)的功能是相當(dāng)簡(jiǎn)單的（如沒(méi)有中斷） 。 特別是在 現(xiàn)在 裝配等 6 針 10F 系列， 12F509， 8引腳和 14引腳 16F506。 、中型（ 14 位指令） 基準(zhǔn)架構(gòu)的擴(kuò)展使得它支持中斷，有更多的內(nèi)存、 芯片上的定時(shí)器和外設(shè)，包括用于電機(jī)控制的 PWM（脈沖寬度調(diào)制）。 支持串口， I2C和 SPI 接口，并且具有 LCD 控制器。 現(xiàn)在 的例子 有 8 引腳 的 12F629 和 16F690， 20 引腳及 40引腳 的16F887。 、高端（ 16 位指令） 否則 被稱(chēng)為 18F 系列，這種架構(gòu)的中端設(shè)備克服了一些限制，它擁有更多的內(nèi)存（高達(dá) 128K 的程序內(nèi)存，幾乎 4K數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器）和先進(jìn)的外圍設(shè)備（包括USB，以太網(wǎng)和 CAN 控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)）連接。 18F架構(gòu)支持 C語(yǔ)言編程，其中 8位 PIC 系列中，只有一個(gè) C 編譯器，例如包括 18引腳 18F1220， 28針 18F2455，和 80 引腳 18F8520。也許有點(diǎn)混亂的是 PIC18F 系列 16 位程序指令的時(shí)間， 8位數(shù)據(jù)被認(rèn)為是一個(gè) 8 位的芯片 [12,18]。 BASIC 編程語(yǔ)言是已知的 被 用戶(hù)稱(chēng)為最簡(jiǎn)單和最常用的編程語(yǔ)言。 它的 名聲越來(lái)越 多的被 轉(zhuǎn)移到單片機(jī) 上 ， 與芯片的內(nèi)置匯編語(yǔ)言相比， PIC BASIC 編程語(yǔ)言能更快 、更 容易的給 PIC 單片機(jī)編寫(xiě)程序 。在程序的編寫(xiě) 方面，程序員 總是遇到同樣的問(wèn)題：串口消息的發(fā)送， 液晶顯示變量的 編寫(xiě) ， PWM 信號(hào)生成 等[ 16 ]。 便于編程是 PIC 內(nèi)置命令 的基本 特點(diǎn) ,，旨在解決實(shí)踐中的問(wèn)題。 而執(zhí)行速度和程序大小有關(guān) ， MPASM 和 PIC BASIC 相比是 沒(méi)有優(yōu)勢(shì)的， 因此引起了結(jié)合PIC BASIC 和匯編的可能性 。多次執(zhí) 行相同的命令 時(shí)，每條指令執(zhí)行時(shí)間是至關(guān)重要的。指令 通常是用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)， 現(xiàn)在 的 PIC單片機(jī) 每條 指令的 執(zhí)行時(shí)間是由振蕩器提供的四個(gè)基本周期組成的 。如果單片機(jī)振蕩器為 4 MHz（一個(gè) 周期 持續(xù)時(shí) 間為 250 ns），我們執(zhí)行的一條匯編指令需要 250納秒 4 = 1，每一個(gè)基 12 本的 COM 執(zhí)行 命令實(shí)際上是一個(gè)匯編指令序列。由基本匯編指令 組成的 命令執(zhí)行所需要的確切時(shí)間是指令內(nèi)所有的基本匯編指令的執(zhí)行需要時(shí)間的總和[17,19] PIC 實(shí)驗(yàn)箱模型的硬件設(shè)計(jì) 圖 3 是一個(gè)實(shí)驗(yàn)室模型的實(shí)驗(yàn)箱設(shè)計(jì)的硬件。該模型有三個(gè)主要部分：應(yīng)用實(shí)驗(yàn)板， PIC 單片機(jī)仿真器， PC 電腦接口板。 還 有一個(gè)內(nèi)置的電源。 、應(yīng)用實(shí)驗(yàn)板 實(shí)驗(yàn)箱可以執(zhí)行許多實(shí)驗(yàn)， 能夠 單獨(dú) 連接 電子 控制邏輯電路，電源系統(tǒng)等。傳感器：實(shí)驗(yàn)箱 有兩種類(lèi)型的傳感器。一種是距離傳感器（ 型號(hào) ： TURCK Bi14CP23 APCX SN： 15毫米），它是一種接近開(kāi)關(guān)，可以檢測(cè)前方 15mm 內(nèi)鐵塊的移動(dòng)速度。另一種是光電傳感器（序列號(hào) BR56DDTP和 BEN9M 的， TFR）。 前者檢測(cè)到 5米范圍內(nèi)的中斷，后者檢測(cè)反射。傳感器狀態(tài) 有兩種方式：常閉或常開(kāi)的。繼電器有兩種類(lèi)型，即兩極型和三極型，線(xiàn)圈的供電方式是 24V DC 和 24V DC/5A。 5V DC/2A 給 4個(gè) 7段顯示屏供電。通過(guò)鍵盤(pán)的發(fā)光二極管，知道邏輯門(mén)與矩陣 是 以第（ i， j）形式運(yùn)行的。矩陣指示 程 序是用 PIC 編程 的 ， 通過(guò)運(yùn)行程序知道 輸入 的 4*4 矩陣。輸送帶由 5V DC/2A 供電， 顯示屏 顯示基于傳感器或任何其他程序的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 直流電動(dòng)機(jī)（型號(hào) GMN3M027A/DC24V）， 驅(qū)動(dòng)電路 能夠 執(zhí)行開(kāi)始 /停止、反方向、 緊急停機(jī)指令， 每個(gè)事件是通過(guò)移位旋轉(zhuǎn) LED 顯示 。請(qǐng)參閱圖 4 的實(shí)驗(yàn)板。 、 PIC 仿真板與接口技術(shù) 5個(gè)輸入端口（ A→ E）和兩個(gè)輸出端口（ T0， T1）。該端口傳輸指令和接收來(lái)自實(shí)驗(yàn)板的感應(yīng)信號(hào)。此板的每一個(gè)輸入 /輸出信號(hào)通過(guò) LED 的 ON和 OFF 狀態(tài)指示。供電電源能夠提供 5V DC， 12VDC， 24VDC。 PIC 仿真器首先由 5V DC 供電，再由 USB 電纜連接 PC。通過(guò) USB 電纜下載實(shí)驗(yàn)軟件給 PIC 仿真器，另一個(gè)接口是 RS232。圖 5示出的接口板。 PIC 實(shí)驗(yàn)箱的軟件設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì) 是 采用 BASIC 語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的 實(shí)驗(yàn)。 MIKROBASIC 編寫(xiě)的程序 ，它被編譯到 PIC。在 PC 上運(yùn)行的 BASIC 編譯程序，把原來(lái)的基本代碼轉(zhuǎn)換成能被單片機(jī)所理解的語(yǔ)言 0和 1。圖 6 示出了一個(gè) BASIC 程序到執(zhí)行 HEX 代碼的編譯。程序（用 PIC BASIC 編寫(xiě)，并注冊(cè)為 文件）被轉(zhuǎn) 換成匯編代碼（ ），這種代碼是由一個(gè)“程序員”（ 一個(gè)從 PC向單片機(jī)的內(nèi)存?zhèn)魉褪M(jìn)制文件的裝置 ）進(jìn)一步翻譯成寫(xiě)入到單片機(jī)內(nèi)存可執(zhí)行的 HEX 代碼。每個(gè)實(shí)驗(yàn)有兩個(gè)過(guò)程： 一個(gè)寫(xiě)軟件的 PIC 程序代碼，另一個(gè)實(shí)現(xiàn)硬件連接 。 實(shí)驗(yàn)箱使用的案例研究 實(shí)驗(yàn)箱的目的是要實(shí)現(xiàn)各種電氣工程領(lǐng)域的實(shí)驗(yàn)。 它具有高水平的研究項(xiàng)目，可用 在本科實(shí)驗(yàn)室 。現(xiàn)介紹兩個(gè)有關(guān)電力電子案例的研究：直流電機(jī)控制器和智能交通燈。 直流電動(dòng)機(jī)控制器：在實(shí)驗(yàn)中，有三個(gè)主要的操作（啟動(dòng) /停止、順時(shí)針和逆時(shí)針?lè)较蚩刂疲?緊急關(guān)機(jī)）被應(yīng)用到 24VDC 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路（參見(jiàn)圖 7 驅(qū)動(dòng)電路的三種操作）。繼電器使用 24V DC 電源 。該電路可以手動(dòng)控制，也可以通過(guò) 13 PIC 單片機(jī)執(zhí)行一條合適的指令給直流電機(jī)，進(jìn)而操作繼電器線(xiàn)圈 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制 。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程是： ●將電路板部分（見(jiàn)圖 8）與外部電源板上的三個(gè)單片機(jī)連接。 ●連接單片機(jī)的其他輸出接口。 ●給實(shí)驗(yàn)的三個(gè)模塊寫(xiě)一個(gè)程序，并給 PIC 芯片設(shè)置程序（任意系列，例如16F667,16F84A 等等），并安排一個(gè)單片機(jī)的端口的輸出。 ●由光電傳感器檢測(cè)可能出現(xiàn)的緊急輸入，如有需要也可手動(dòng)。 ●接通電源開(kāi)關(guān)，運(yùn)行電路和檢查 直流電機(jī)的指令。 ● 輸出必須為電機(jī)變速旋轉(zhuǎn) 方向或 相應(yīng)的 點(diǎn)亮 LED 顯示旋轉(zhuǎn)的方向。 智能交通信號(hào)燈 :最佳紅綠燈等待時(shí)間的變化將減少一氧化碳排放 ,也節(jié)省司機(jī)駕駛時(shí)間 ,減少挫折感。 接口與軟件的能力使得基于傳感器的交通系統(tǒng)很容易接受反饋 （軟件和硬件可以溝通）。表 1列出了操作序列。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程是： ●連接單片機(jī)板的輸出端口 A、端口 B和實(shí)驗(yàn)板部分（參見(jiàn)圖 9）。 ●為實(shí)驗(yàn)的三個(gè)部分寫(xiě)一個(gè)程序、給 PIC 芯片（ PIC 16F667）設(shè)置程序和分配單片機(jī)的輸出端口 A 和輸出端口 B。 ●接通主 板 的電源開(kāi)關(guān) ，然后接通單片機(jī)板。 ●記錄 點(diǎn)亮?xí)r間和序列，并與該程序進(jìn)行比較。 ● 查看 光電傳感器信號(hào)的記錄，可以 知道 在一個(gè)十字路口發(fā)生了什么？ 結(jié)論 從編程 PIC 單片機(jī)板的所有實(shí)驗(yàn)和仿真的實(shí)際執(zhí)行結(jié)果表明，該實(shí)驗(yàn)箱是非常有用的，對(duì)于許多設(shè)計(jì)方案也是必要的。與許多其它類(lèi)型的電子和控制系統(tǒng)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)箱相比較， 本實(shí)驗(yàn)箱 具有更高的性能，更低的成本，更高的精度，更快的響應(yīng)速度。 實(shí)驗(yàn)箱上面的設(shè)備 將會(huì) 縮短 許多設(shè)計(jì)過(guò)程 (如適用 )、模擬和實(shí)驗(yàn)的時(shí)間，每個(gè)模塊都可以是一個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)。 該 實(shí)驗(yàn)箱 采取了 實(shí)時(shí) 處理初步 結(jié) 果 的 設(shè)計(jì) ，能夠通過(guò)設(shè)置初始條件，修改實(shí)驗(yàn)步驟等 及時(shí) 更新一些參數(shù) 。 因此，提高實(shí)驗(yàn)箱的精度和性能。 實(shí)驗(yàn)箱可以模擬許多真實(shí)系統(tǒng)，能廣泛的實(shí)驗(yàn)，非常適合用于高等教育實(shí)驗(yàn)室。新的實(shí)驗(yàn)可以通過(guò)添加新的 模塊 而實(shí)現(xiàn)。 致謝 安巴爾大學(xué)通過(guò)制造實(shí)驗(yàn)室儀器的資金支持這個(gè)項(xiàng)目，艾爾發(fā)辦公室為單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用提供幫助和咨詢(xún)筆記。