1、PDF外文：http:/ 中文 4380 字 出处： Al Y I. Design and Implementation of Electronic Control Trainer with PIC MicrocontrollerJ. Intelligent Control and Automation, 2012, 2012. 基于 PIC 单片机的电子控制实验箱的设计与实现 约瑟夫 .铝马什哈达尼 伊拉克，巴格达大学，安巴尔省，工程学院，电气工程系 邮箱： yousif_ 收到 2012年 4月 26日； 2012年 5月 23日修订； 20
2、12年 5月 30日接 受 摘要 本文介绍了基于 PIC 单片机的常规实验室型电子控制实验箱的实现。这项工作包括 PIC 的软件和硬件。 PIC 控制器使用一个基于 PIC 芯片的 PC 接口编程的EasyPIC-6 电路板。它由以下外部模块组成： 128 64图形液晶显示屏， 2 16液晶显示屏， 4 4键盘，和端口扩展器。本实验是逻辑 /模拟电子和控制系统的36个实验之一。这次实验用到的器材有一个 5边近似传感器，两个光电传感器（ BR56-DDT-P and BEN9M-TFR），四个 CMOS，四个被 CD4511B 驱动的 7段显
3、示屏，两个继电器（二极和三极）， 六伏电压，电流表测量，直流电动机，和 24VDC 电源，通过连接器和小齿轮连接。所有实验结果表明实验箱满足涉及传统的电子和经典控制系统的本科和研究生专业学科的要求。 关键词： PIC 单片机；光电传感器；常规电子实验箱 1、 介绍 现在每个单片机芯片可以存储成百上千晶体管。世界上第一个微处理器的外围设备有存储器，输入输出线和定时器（ Matic 公司， 2003年）。随着时间的推移，出现了一个新的设备，称为集成电路（ IC），其包含了处理器和外围设备。也被称为单片机，这是微机的第一个芯片 1
4、,2。 外设接 口控制器（ PIC）是新的电子控制器。在一个单芯片上提供完整的控制、 PIC 单片机的特殊功能寄存器、上电复位、中断、用于存储程序数据的用户RAM、程序存储器 EPROM、定时器电路、指令集、功耗低、电路板上的 AD 转换。它取代了工业机械中的传统控制（如电机速度控制） 2,3。 单片机和微处理器在许多方面都不同。在功能方面 ,一个微处理器需要外部组件接收 /发送数据和记忆。 单片机不需要外部组件，因为所有必要的外围设备是内置的，节省了时间和空间（单片机集 4 - 7参见图 1）。 Mi
5、kroElektronika 的 EasyPIC-6(见图 2) ，是一个非常不错的单片机编程和实验的工具。它支持 PIC10， PIC12， PIC16和 PIC18系列等超过 160种的单片机，在 8至 40引脚的芯片中采用了 DIP 封装。该板安装了 PIC16F887、实验效果非常不错的外围设备和扩充连接器板模块，比如可选的液晶显示器和温度传感器 8,9。 板载编程器和 mikroICD 的调试器通过 USB 线直接连接到 PC。 同时提供了MikroElektronikas C， Pascal 和 BASIC 编译器的全功能演示版本（十六进制输出限制在 2K
6、程序的话） ，完整的文档和许多示例程序。该 EasyPIC-6还包括外部ICD 连接器与 MPLAB ICD2和 ICD3连接控制器，可以完全兼容 MPL-AB 集成开发环境（ IDE） 10,11。 在许多本科的实验室缺乏用于外部实验的设施，这些实验也是令初学者感到头痛的设计。本文提出了基于 EasyPIC-6的电子控制实验箱切实可行的约 36个实验，重新设计了 EasyPIC-6供电电源以增强实验箱适用 AC-DC 电源能力。 1.1、集成开发环境（ IDE） 核心开发工具集下运作的 IDE 称为 MPLAB 。这些开发工具是基于人的使用习惯设计的，
7、以致这些工具即实用，界面又美观 。这些是 MPLAB IDE 的开发能力： (1)源代码编辑 ； (1)项目管理 ； (2)机器代码生成（从组件或“ C”） ； (3)设备模拟 ； (4)设备仿真 ； (5)设备编程。 (6)全面的工具套件使得完整的项目能够在 MPLAB 环境下开发 12。 MPLAB IDE软件大大地简化了 8 位单片机的软件开发。 MPLAB 是一个 Windows 应用程序，其中包含： (1)一个全功能的编辑器 ； (2)三种工作模式： 1)编辑器 2)仿真器
8、; 3)模 拟器 (3)一个项目管理 ； (4)丰富的帮助文档 ； MPLAB 具有的功能： (5)编辑源文件（ ASM 和 C 文件） ； (6)一键装配 (或编译 )和下载到 PIC16/17 工具 ； (7)调试通过： 1)源文件 2)绝对列表文件 3)程序存储器 (8)在同一台 PC 上运行四个仿真器 ； (9)运行或单步执行 ； 1)程序存储器 2)源文件 3)绝对列表 在一个平台下运行微芯片模拟器、 MPLAB-SIM、 PICMASTER 仿真器，用户只需要学习一
9、个单一的工具集，也能熟悉模拟器和全功能仿真器的功能 13。 1.2 、 MPLAB SIM 模拟器软件 软件模拟器是一个免费评估 Microchip 产品和设计的工具。它的使用非常有助于调试软件，尤其是算法。考虑项目设计的复杂性、时间 /成本与效益的比较、模拟器与仿真器，同时开发多个工程项目可以降低使用模拟器和仿真器成本，可快速调试棘手的问题。 MPLAB-SIM软件模拟器在指令级模拟微型 PIC系列单片机。用户可以通过内置的指令检查或修改任何数据或提供外部信号激励。输入 /输出参数可以由用户设置，执行、单步执行、要么执行直到结束、或跟踪
10、。 MPLAB-SIM支持通过 MPLAB-C 和 MPA-SM 符号调试。软件模拟器的低成本开发和在实验室环境下调试代码的灵活性使其成为优秀的多项目开发工具 14,15。 PIC 范围非常广泛，从只有 16bit 的数据存储器、进行基本的数字 I / O 通信的微型 6 引脚 8 位器件，到具有 512Kbit 的内存、集成了许多外设进行通信、数据 PIC 编程方面的收发的 100 针 32 位器件。新手可能在 PIC 编程方面存在的困难：低端设备具有完全独立的数据和程序指令的地址及数据总线。 8 位或 16位是指可以一次处理的数据量，即数据存储器、算
11、术和逻辑单元（ ALU）中的宽度（在微芯 片的术语是“寄存器”）。低端的 PIC在任何一个时间处理 8位数据 16，17 。 1.2.1、基准（ 12 位指令） 这些 PIC 是基于原有的 PIC 架构，这种架构可以追溯到 1970 年的通用仪器公司的“外围接口控制器”。这种架构的功能是相当简单的（如没有中断）。特别是在现在装配等 6 针 10F 系列， 12F509， 8 引脚和 14 引脚 16F506。 1.2.2、中型（ 14 位指令） 基准架构的扩展使得它支持中断，有更多的内存
12、、芯片上的定时器和外设，包括用于电机控制的 PWM（脉冲宽度调制）。支持串口， I2C 和 SPI 接口，并且具有 LCD 控制器。现在的例子有 8 引脚的 12F629 和 16F690， 20 引脚及 40 引脚的16F887。 1.2.3、高端（ 16 位指令） 否则被称为 18F 系列，这种架构的中端设备克服了一些限制，它拥有更多的内存（高达 128K 的程序内存，几乎 4K 数据存储器）和先进的外围设备（包括USB，以太网和 CAN 控制器区域网络）连接。 18F 架构支持 C 语言编程，其中 8位 PIC 系列中，只
13、有一个 C 编译器，例如包括 18 引脚 18F1220， 28 针 18F2455，和 80 引脚 18F8520。也许有点混乱的是 PIC18F 系列 16 位程序指令的时间， 8位数据被认为是一个 8 位的芯片 12,18。 BASIC 编程语言是已知的被用户称为最简单和最常用的编程语言。它的名声越来越多的被转移到单片机上 ，与芯片的内置汇编语言相比， PIC BASIC 编程语言能更快、更容易的给 PIC 单片机编写程序。在程序的编写方面，程序员总是遇到同样的问题：串口消息的发送，液晶显示变量的编写， PWM 信号生成等 16 。 便于编程是 PIC 内置命令的基本特点 ,，旨在解决实践中的问题。 而执行速度和程序大小有关 ， MPASM 和 PIC BASIC 相比是没有优势的，因此引起了结合PIC BASIC 和汇编的可能性。多次执行相同的命令时，每条指令执行时间是至关重要的。指令通常是用汇编语言编写，现在的 PIC 单片机每条指令的执行时间是由振荡器提供的四个基本周期组成的。如果单片机振荡器为 4 MHz（一个周期持续时间为 250 ns），我们执行的一条汇编指令需要 250 纳秒 4 = 1，每一个基
