一种PIC单片机实验系统技术方案

一种ＰＩＣ单片机实验系统，包括ＰＩＣ单片机、与所述ＰＩＣ单片机相连的显示模块、键盘模块、电动机演示模块、总线式数字温度传感器模块、串行（同步／异步）通信模块和数据存储器模块。本实用新型专利技术在包括ＰＩＣ单片机内核控制开发实验系统之上，采用面向对象式解决方案，以开放型的实验理念，一方面各类工程技术人员可以非常轻松地构成各类实际应用系统，根据自己设计的线路，采用简单的接插连接方式，能够形成独特而又个性化的设计方案；另一方面学习人员能够主动地参与整个实验过程，并把更多的时间和聪明才智用于系统的设计和软件开发，极大地提高了工作效率。因此，本实用新型专利技术为教学提供一个可用于单片机教学实验的选择方案、实现在线程序设计和功能调试的ＰＩＣ单片机实验系统。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种PIC单片机开发系统设计技术，具体地说，是指一种PIC单片机实验系统。
技术介绍
PIC单片机(Peripheral Interface Controller)是一种用来开发的去控制外围设备的集成电路(IC)。一种具有分散作用(多任务)功能的CPU(中央处理器)。PIC单片机的应用和开发和传统的MCS-51系列单片机相比还处于起步阶段，PIC单片机开发实验系统功能还不够完善，特别是在PIC单片机实验的教学中，往往使学生处于更多的模仿、按部就班和验证性实验等被动型性实验的情况，往往被动实验，导致留给学生设计和创新的空间和内容比较有限。因此，如何通过一种新型的PIC单片机实验系统来改变PIC单片机实验的教学形式，变模仿、按部就班，从验证性实验到创新自主化，也即从验证性实验内容到开发性和设计性自由组合，以提高学生实验的参与度和实验兴趣，培养学生独立设计能力和应用开发技能的提高，是本申请人致力研究的内容之一。
技术实现思路
本技术旨在提供一种可以适应从PIC单片机基本验证性实验到开发拓展性、系统性实验，为学生开发应用和创新设计提供了一个多功能的实验平台，实现在线程序设计和功能调试的PIC单片机实验系统。本技术所提供的一种PIC单片机实验系统，包括PIC单片机、与所述PIC单片机相连的显示模块、键盘模块，其特征在于它还包括与所述PIC单片机相连的电动机演示模块、总线式数字温度传感器模块、串行(同步/异步)通信模块和数据存储器模块，其中电动机演示模块，其包括电动机及与之相连的驱动回路，用于实现电动机的正常运行、正反转运行和PWM调速；总线式数字温度传感器模块，其配置分辨率可编程的一线总线式数字温度传感器，用于采集环境温度，形成一具有较高精度的温度检测仪；串行通信模块，其组合有串行同步和异步通信模块，用于实现与计算机串行口的直接通信；数据存储器模块，其包括可以通过并行方式外扩展的数据存储器，用于数据的快速存取。在上述的PIC单片机实验系统中，显示模块包括若干种分别连接在所述PIC单片机上组合形成的显示模块。在上述的PIC单片机实验系统中，若干种组合形成的显示模块包括若干个LED发光二极管、若干位八段数码静态显示器、若干位八段数码动态显示器、LCD液晶显示屏、点阵模块。在上述的PIC单片机实验系统中，键盘模块包括若干种分别连接在所述PIC单片机上组合形成的键盘。在上述的PIC单片机实验系统中，组合形成的键盘包括组成矩阵式实现系统数据的输入和进行功能键定义的16键键盘功能键；可根据系统设计的需要进行临时定义为控制功能键的四键盘。在上述的PIC单片机实验系统中，串行通信模块是通过RS-232方式实现与计算机串行口的直接通信。由于采用了上述的技术解决方案，即在包括PIC单片机内核控制开发实验系统之上，采用面向对象式解决方案，以开放型的实验理念，一方面各类工程技术人员可以非常轻松地构成各类实际应用系统，根据自己设计的线路，采用简单的接插连接方式，能够形成独特而又个性化的设计方案，无须再进行制版加工、线路焊接和排除故障之苦；另一方面学习人员能够主动地参与整个实验过程，并把更多的时间和聪明才智，用于系统的设计和软件开发，将极大地提高工作效率。因此，本技术为教学提供一个可用于单片机教学实验的选择方案、实现在线程序设计和功能调试的PIC单片机实验系统。附图说明图1是本技术PIC单片机实验系统的结构示意图框图；图2是本技术中显示模块之一，8个LED发光二极管连接线路的示意图；图3是本技术中显示模块之二，8位八段数码静态显示器接线方式示意图。图4是本技术中显示模块之三，3位八段数码动态显示器接线方式示意图；图5是本技术中显示模块之四，点阵模块连接线路示意图；图6是本技术中键盘模块之一，矩阵组合键盘连接线路示意图；图7是本技术中键盘模块之二，独立式键盘连接线路示意图；图8是本技术中电动机演示模块连接线路示意图；图9是本技术中总线式数字温度传感器模块的连接线路示意图；图10是本技术中数据存储器模块之一，并行扩展数据存储器连接线路示意图；图11是本技术中数据存储器模块之二，串行扩展数据存储器连接线路示意图。具体实施方式本技术PIC单片机实验系统的总体思想是构建一个开发型实验环境，采用模块式框架，使学生能够主动地参与整个实验过程，包括既能这样PIC单片机初级课程的基本实验开发内容，又能实施PIC单片机高级课程的综合性的实验开发系统，为学生留有充分发挥的余地和创新的技术空间。如图1所示，本技术PIC单片机实验系统包括PIC单片机7、与所述PIC单片机7相连的显示模块1、键盘模块2、电动机演示模块3、总线式数字温度传感器模块4、串行(同步/异步)通信模块5和数据存储器模块6。本技术分为两个部分，即基本实验部分和拓展实验部分。一、为了能够完成PIC单片机基本指令系统的实验，本技术组合有基本的显示和键盘功能模块，通过这些模块，完成基本常规的验证性实验范例。1.显示模块实验系统组合有多种显示模块，包括8位LED发光二极管、8位数码八段显示器(静态显示)、2位数码八段显示器(动态显示)、LCD液晶显示屏(16字符)、8×8点阵等。1)如图2所示，8位LED发光二极管通过一接线器11连接至PIC单片机(型号为PIC16F877)7，其一般可用于基本指令程序的调试或特殊功能模块调试的信息输出窗口，间接观察和评估应用程序的运行情况。本模块由8个常规的LED发光二极管组成，并将这8个LED发光二极管连接成为开放型正逻辑点亮工作方式。8个LED发光二极管模块，在学习PIC单片机软件指令的调试和功能分析的初期具有较广泛的应用价值。可以根据教学进度，承担一些基本的实验内容，包括自动和手动计数显示、高低4位交变显示、单灯流动显示和跑马灯显示等。2)如图3所示，8位八段数码静态显示器适用于一般的应用场合，目的是为了解放和节约单片机CPU的工作时间。有多种方法可以构成静态多位八段数码显示器，数据信息的传送可以通过SPI(串行外围接口)串行通信经过型号为74LS164的芯片移位实现数据的同步驱动。这种选择方案的优势在于数码的数字显示是静态驱动，当其数据没有发生变化时就不必进行数据信息的刷新，可以有效节约计算机的工作周期，在实时控制中有很强的优势。3)如图4所示，3位八段数码动态显示器，数据信息通过位控制选择方式进行驱动。采用这种选择方案的优点在于数码显示的驱动元器件比较简单，但数据即使没有发生变化也必须进行数据信息的动态循环刷新。4)LCD液晶显示器采用通用YEJHD161A系列1×16字符产品，字符点阵5×8，驱动方式1/16D，带LED背光源。5)如图5所示，8×8的点阵模块，点阵模块的内部结构非常简单，主要采用行列平行线布局方式，在行列线交错处嵌入一个LED发光三极管。点阵模块的驱动实际上就是一个动态字符内容显示的扫描过程，可以采用行或列进行循环扫描，字符所对应的数据编码与行、列扫描方式有关(每个字符都有8个字节的数据量)。2.键盘模块作为人机对话的主体，键盘是一个实验系统或者应用开发系统中最为常见的部件。一般键盘均可以构成2类模式一种是矩阵组合式键盘，常用可选4×4或2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＰＩＣ单片机实验系统，包括ＰＩＣ单片机、与所述ＰＩＣ单片机相连的显示模块、键盘模块，其特征在于：它还包括与所述ＰＩＣ单片机相连的电动机演示模块、总线式数字温度传感器模块、串行（同步／异步）通信模块和数据存储器模块，其中：电动机演 示模块，其包括电动机及与之相连的驱动回路，用于实现电动机的正常运行、正反转运行和ＰＷＭ调速；总线式数字温度传感器模块，其配置分辨率可编程的一线总线式数字温度传感器，用于采集环境温度，形成一具有较高精度的温度检测仪；串行通信模 块，其组合有串行同步和异步通信模块，用于实现与计算机串行口的直接通信；数据存储器模块，其包括可以通过并行方式外扩展的数据存储器，用于数据的快速存取。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李荣正，杜威，秦侃，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]