【正文】 單片機(jī)，在8至40引腳的芯片中采用了DIP封裝。該板安裝了PIC16F88實驗效果非常不錯的外圍設(shè)備和擴(kuò)充連接器板模塊，比如可選的液晶顯示器和溫度傳感器[8,9]。 板載編程器和mikroICD的調(diào)試器通過USB線直接連接到PC。 同時提供了MikroElektronikas C，Pascal和BASIC編譯器的全功能演示版本（十六進(jìn)制輸出限制在2K程序的話），完整的文檔和許多示例程序。該EasyPIC6還包括外部ICD連接器與MPLAB ICD2和ICD3連接控制器，可以完全兼容MPLAB集成開發(fā)環(huán)境（IDE）[10,11]。在許多本科的實驗室缺乏用于外部實驗的設(shè)施，這些實驗也是令初學(xué)者感到頭痛的設(shè)計。本文提出了基于EasyPIC6的電子控制實驗箱切實可行的約36個實驗，重新設(shè)計了EasyPIC6供電電源以增強(qiáng)實驗箱適用ACDC電源能力。、集成開發(fā)環(huán)境（IDE）核心開發(fā)工具集下運作的IDE稱為MPLAB 。這些開發(fā)工具是基于人的使用習(xí)慣設(shè)計的，以致這些工具即實用，界面又美觀 。這些是MPLAB IDE的開發(fā)能力：●源代碼編輯?！耥椖抗芾怼！駲C(jī)器代碼生成（從組件或“C”）?！裨O(shè)備模擬?！裨O(shè)備仿真?！裨O(shè)備編程。全面的工具套件使得完整的項目能夠在MPLAB環(huán)境下開發(fā)[12]。 MPLAB IDE軟件大大地簡化了8位單片機(jī)的軟件開發(fā)。 MPLAB是一個Windows應(yīng)用程序，其中包含：●一個全功能的編輯器?！袢N工作模式：167。◆編輯器167。◆仿真器167。◆模擬器●一個項目管理?！褙S富的幫助文檔。MPLAB具有的功能：●編輯源文件（ASM和C文件）?！褚绘I裝配(或編譯)和下載到PIC16/17工具?！裾{(diào)試通過：167?！粼次募?67?！艚^對列表文件167?！舫绦虼鎯ζ鳌裨谕慌_PC上運行四個仿真器?！襁\行或單步執(zhí)行。167?！舫绦虼鎯ζ?67?！粼次募?67?！艚^對列表在一個平臺下運行微芯片模擬器、MPLABSIM、PICMASTER仿真器，用戶只需要學(xué)習(xí)一個單一的工具集，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 軟件模擬器是一個免費評估Microchip產(chǎn)品和設(shè)計的工具。它的使用非常有助于調(diào)試軟件，尤其是算法?？紤]項目設(shè)計的復(fù)雜性、時間/成本與效益的比較、模擬器與仿真器，同時開發(fā)多個工程項目可以降低使用模擬器和仿真器成本，可快速調(diào)試棘手的問題。MPLABSIM軟件模擬器在指令級模擬微型PIC系列單片機(jī)。用戶可以通過內(nèi)置的指令檢查或修改任何數(shù)據(jù)或提供外部信號激勵。輸入/輸出參數(shù)可以由用戶設(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MPLABC和MPASM符號調(diào)試。軟件模擬器的低成本開發(fā)和在實驗室環(huán)境下調(diào)試代碼的靈活性使其成為優(yōu)秀的多項目開發(fā)工具[14,15]。 PIC范圍非常廣泛，從只有16bit的數(shù)據(jù)存儲器、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)備具有完全獨立的數(shù)據(jù)和程序指令的地址及數(shù)據(jù)總線。 8位或16位是指可以一次處理的數(shù)據(jù)量，即數(shù)據(jù)存儲器、算術(shù)和邏輯單元（ALU）中的寬度（在微芯片的術(shù)語是“寄存器”）。低端的PIC在任何一個時間處理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)簡單的（如沒有中斷）。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?，F(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語言編程，其中8位PIC系列中，只有一個C編譯器，例如包括18引腳18F1220，28針18F2455，和80引腳18F8520。也許有點混亂的是PIC18F系列16位程序指令的時間，8位數(shù)據(jù)被認(rèn)為是一個8位的芯片[12,18]。 BASIC編程語言是已知的被用戶稱為最簡單和最常用的編程語言。它的名聲越來越多的被轉(zhuǎn)移到單片機(jī)上 ，與芯片的內(nèi)置匯編語言相比，PIC BASIC編程語言能更快、更容易的給PIC單片機(jī)編寫程序。在程序的編寫方面，程序員總是遇到同樣的問題：串口消息的發(fā)送，液晶顯示變量的編寫， PWM信號生成等[ 16 ]。便于編程是PIC內(nèi)置命令的基本特點,，旨在解決實踐中的問題。而執(zhí)行速度和程序大小有關(guān) ，MPASM和PIC BASIC相比是沒有優(yōu)勢的，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，每條指令執(zhí)行時間是至關(guān)重要的。指令通常是用匯編語言編寫，現(xiàn)在的PIC單片機(jī)每條指令的執(zhí)行時間是由振蕩器提供的四個基本周期組成的。如果單片機(jī)振蕩器為4 MHz（一個周期持續(xù)時間為250 ns），我們執(zhí)行的一條匯編指令需要250納秒4 = 1，每一個基本的COM執(zhí)行命令實際上是一個匯編指令序列。由基本匯編指令 組成的命令執(zhí)行所需要的確切時間是指令內(nèi)所有的基本匯編指令的執(zhí)行需要時間的總和[17,19]PIC實驗箱模型的硬件設(shè)計圖3是一個實驗室模型的實驗箱設(shè)計的硬件。該模型有三個主要部分：應(yīng)用實驗板，PIC單片機(jī)仿真器，PC電腦接口板。還有一個內(nèi)置的電源。、應(yīng)用實驗板 實驗箱可以執(zhí)行許多實驗，能夠單獨連接電子控制邏輯電路，電源系統(tǒng)等。傳感器：實驗箱有兩種類型的傳感器。一種是距離傳感器（型號：TURCK Bi14CP23 APCX SN：15毫米），它是一種接近開關(guān)，可以檢測前方15mm內(nèi)鐵塊的移動速度。另一種是光電傳感器（序列號BR56DDTP和BEN9M的，TFR）。前者檢測到5米范圍內(nèi)的中斷，后者檢測反射。傳感器狀態(tài)有兩種方式：常閉或常開的。繼電器有兩種類型，即兩極型和三極型，線圈的供電方式是24V DC和24V DC/5A。 5V DC/2A給4個7段顯示屏供電。通過鍵盤的發(fā)光二極管，知道邏輯門與矩陣是以第（i，j）形式運行的。矩陣指示程序是用PIC編程的 ，通過運行程序知道輸入的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驗結(jié)果。 直流電動機(jī)（型號GMN3M027A/DC24V），驅(qū)動電路能夠執(zhí)行開始/停止、反方向、緊急停機(jī)指令，每個事件是通過移位旋轉(zhuǎn)LED顯示 。請參閱圖4的實驗板。、 PIC仿真板與接口技術(shù)5個輸入端口（A→E）和兩個輸出端口（T0，T1）。該端口傳輸指令和接收來自實驗板的感應(yīng)信號。此板的每一個輸入/輸出信號通過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USB電纜下載實驗軟件給PIC仿真器，另一個接口是RS232。圖5示出的接口板。PIC實驗箱的軟件設(shè)計 本設(shè)計是采用BASIC語言來實現(xiàn)的實驗。 MIKROBASIC編寫的程序，它被編譯到PIC。在PC上運行的BASIC編譯程序，把原來的基本代碼轉(zhuǎn)換成能被單片機(jī)所理解的語言0和1。圖6示出了一個BASIC程序到執(zhí)行HEX代碼的編譯。程序（用PIC BASIC編寫，）被轉(zhuǎn)換成匯編代碼（），這種代碼是由一個“程序員”（一個從PC向單片機(jī)的內(nèi)存?zhèn)魉褪M(jìn)制文件的裝置 ）進(jìn)一步翻譯成寫入到單片機(jī)內(nèi)存可執(zhí)行的HEX代碼。每個實驗有兩個過程：一個寫軟件的PIC程序代碼，另一個實現(xiàn)硬件連接 。實驗箱使用的案例研究實驗箱的目的是要實現(xiàn)各種電氣工程領(lǐng)域的實驗。它具有高水平的研究項目，可用在本科實驗室 ?，F(xiàn)介紹兩個有關(guān)電力電子案例的研究：直流電機(jī)控制器和智能交通燈。 直流電動機(jī)控制器：在實驗中，有三個主要的操作（啟動/停止、順時針和逆時針方向控制，緊急關(guān)機(jī)）被應(yīng)用到24VDC電機(jī)驅(qū)動電路（參見圖7 驅(qū)動電路的三種操作）。繼電器使用24V DC電源。該電路可以手動控制，也可以通過PIC單片機(jī)執(zhí)行一條合適的指令給直流電機(jī)，進(jìn)而操作繼電器線圈實現(xiàn)自動控制。 實驗過程是：●將電路板部分（見圖8）與外部電源板上的三個單片機(jī)連接?！襁B接單片機(jī)的其他輸出接口?！窠o實驗的三個模塊寫一個程序，并給PIC芯片設(shè)置程序（任意系列，例如16F667,16F84A等等），并安排一個單片機(jī)的端口的輸出?！裼晒怆妭鞲衅鳈z測可能出現(xiàn)的緊急輸入，如有需要也可手動?！窠油娫撮_關(guān)，運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)的點亮LED顯示旋轉(zhuǎn)的方向。 智能交通信號燈:最佳紅綠燈等待時間的變化將減少一氧化碳排放,也節(jié)省司機(jī)駕駛時間,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。實驗過程是：●連接單片機(jī)板的輸出端口A、端口B和實驗板部分（參見圖9）?！駷閷嶒灥娜齻€部分寫一個程序、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。●接通主板的電源開關(guān)，然后接通單片機(jī)板?！裼涗淈c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的記錄，可以知道在一個十字路口發(fā)生了什么？結(jié)論從編程PIC單片機(jī)板的所有實驗和仿真的實際執(zhí)行結(jié)果表明，該實驗箱是非常有用的，對于許多設(shè)計方案也是必要的。與許多其它類型的電子和控制系統(tǒng)的經(jīng)典實驗箱相比較，本實驗箱具有更高的性能，更低的成本，更高的精度，更快的響應(yīng)速度。實驗箱上面的設(shè)備將會縮短許多設(shè)計過程(如適用)、模擬和實驗的時間，每個模塊都可以是一個獨立的系統(tǒng)。該實驗箱采取了實時處理初步結(jié)果的設(shè)計，能夠通過設(shè)置初始條件，修改實驗步驟等及時更新一些參數(shù)。因此，提高實驗箱的精度和性能。 實驗箱可以模擬許多真實系統(tǒng)，能廣泛的實驗，非常適合用于高等教育實驗室。新的實驗可以通過添加新的模塊而實現(xiàn)。致謝 安巴爾大學(xué)通過制造實驗室儀器的資金支持這個項目，艾爾發(fā)辦公室為單片機(jī)的實際應(yīng)用提供幫助和咨詢筆記。 13