PIC单片机实验

**PIC单片机实验** 在电子工程领域，PIC单片机是一种广泛应用的微控制器，尤其在嵌入式系统设计中占据重要地位。这次实验将深入探讨CMOS反相器的基础知识，这是数字逻辑电路中的基本组件，对于理解PIC单片机的内部工作原理至关重要。 **CMOS反相器** CMOS（互补金属氧化物半导体）反相器是数字逻辑电路中的基本单元，用于实现逻辑门功能。它的核心特点在于采用NMOS（N沟道金属氧化物半导体）和PMOS（P沟道金属氧化物半导体）场效应管的组合，通过控制输入信号来反转输出状态，从而实现逻辑“非”操作。 **电路结构与工作原理** 1. **电路结构**：CMOS反相器由一个NMOS管（V1）和一个PMOS管（V2）并联组成。这两个管子的栅极连接在一起，形成输入端；源极则分别接地和接电源，而漏极共同构成输出端。 2. **工作原理**： - 当输入电压UI等于低电平UIL（通常为0V），NMOS管V1的栅源电压UGS1为0V，V1截止。由于此时PMOS管V2的栅源电压UGS2绝对值大于其开启电压UTP，V2导通，输出电压UO接近电源电压UDD，表现为高电平（UOH）。 - 当输入电压UI等于高电平UIH（等于电源电压UDD），NMOS管V1的UGS1大于其开启电压UTN，V1导通，PMOS管V2的UGS2为0V，小于UTP，V2截止。此时输出电压UO接近地电位，表现为低电平（UOL）。 **CMOS反相器的主要特性** 1. **高输入阻抗**：在AB段，因为V1截止，其漏极到源极的阻抗非常高，几乎不允许任何电流通过，同样，V2截止时CD段也是如此。这意味着反相器对输入信号几乎没有负载效应，保持了输入信号的完整性。 2. **低输出阻抗**：在BC段，V1和V2同时导通，输出端的阻抗非常低，能够提供足够的驱动能力去驱动其他逻辑电路。 3. **最大电流**：当输入电压UI接近电源电压的一半（1/2UDD）时，V1和V2都部分导通，导致最大的漏电流iD流过。这个特性对于理解和优化电路的功耗至关重要。 在进行PIC单片机实验时，理解这些CMOS反相器的基本原理和特性是非常基础的一步。通过实际操作，可以更直观地观察和分析电路的行为，进一步掌握数字逻辑电路的设计和应用。实验可能包括搭建电路、测量输入输出电压、分析电流变化等，以加深对CMOS反相器工作特性的认识。此外，这些基础知识对于理解PIC单片机内部的逻辑门和触发器工作原理，以及如何利用它们编写和执行程序都是必不可少的。