Laboratorio di Elettronica Digitale – Microcomputer con PIC16F887 (µ-Trainer II): programmazione C/ASM, ADC/DAC, I²C/SPI/UART, motori e sensori

Obiettivi del Laboratorio

Principali Obiettivi di apprendimento: Utilizzo di metodi di programmazione grafica – Struttura e funzione dei microcomputer e dei processori – Formati di dati e loro conversione – Componenti di ambienti di sviluppo integrati – Programmazione in Assembler, C, … Generazione del firmware – Misurazione di valori analogici come tensione, temperatura e pressione – Convertitori AD e DA – Componenti con bus I²C come display, sensori di luminosità e temperatura – Controllo di motori in corrente continua e stepper Il laboratorio ha l’obiettivo di:

• Introdurre gli studenti alla struttura, funzionamento e programmazione dei microcomputer, con un focus pratico sull’architettura PIC16F887 e sul suo impiego nei sistemi embedded.
• Fornire conoscenze e competenze applicate nella programmazione in linguaggio C e Assembler, mediante l’ambiente di sviluppo MPLAB X® e sistemi di debug in-circuit.
• Sviluppare capacità operative nella progettazione di sistemi di controllo e regolazione utilizzati in contesti industriali, attraverso il controllo di motori, la gestione di sensori e l’acquisizione di dati analogici.
• Acquisire familiarità con le interfacce digitali e analogiche (USB, I²C, SPI, EIA232), e con i convertitori A/D e D/A, al fine di integrare i microcontrollori in reti e sistemi più complessi.
• Stimolare l’apprendimento per progetti attraverso la realizzazione di esperimenti guidati, progetti pratici, e attività di misura, avvalendosi di un set completo di strumenti professionali per il monitoraggio e la valutazione dei segnali.

Finalità Didattiche

Il laboratorio consente di raggiungere una solida formazione tecnico-scientifica attraverso:

• Conoscenza dei microcomputer: studio approfondito dell’architettura PIC16F887, dell’organizzazione della memoria, del funzionamento della CPU, dei registri, delle porte, dei timer, delle interruzioni e del clock.
• Programmazione embedded: sviluppo di programmi in linguaggio C e Assembler, compilazione, simulazione e caricamento del firmware sul microcontrollore mediante interfaccia ISP e strumenti di debug professionali.
• Sviluppo di applicazioni industriali: controllo di attuatori (motori DC e stepper), gestione di segnali digitali e analogici, lettura da sensori (temperatura, pressione, luce) e interazione con display.
• Misura e analisi dei segnali: utilizzo dell’interfaccia di misura PC a 4 canali per monitorare tensioni, frequenze, transitori e spettro dei segnali, con strumenti integrati (oscilloscopio, analizzatore, voltmetro).
• Comunicazione seriale e digitale: implementazione di comunicazione via I²C, SPI, USB ed EIA232 per scambio dati tra microcomputer e computer o altri dispositivi, comprendendo i protocolli e la gestione dei registri.
• Didattica modulare e progressiva: grazie a TechnoCard, maschere grafiche, manuali per studenti e docenti con CD-ROM e raccolte esperimenti, l’apprendimento avviene in modo guidato, chiaro e progressivo, favorendo l’autonomia dello studente e il supporto all’insegnamento.

Conclusione

Il laboratorio “Tecnologia dei microcomputer con µ-Trainer” costituisce una piattaforma completa, sicura e professionale per la formazione nei settori dell’elettronica digitale, dell’automazione embedded e della meccatronica programmabile. Grazie alla combinazione di hardware didattico industriale (PIC16F887), software professionale (MPLAB®), strumenti di misura, moduli plug-in e contenuti didattici approfonditi, offre un’esperienza formativa concreta e multidisciplinare. Questa soluzione è particolarmente adatta a istituti tecnici, ITS, enti di formazione professionale e percorsi PCTO, in quanto permette di collegare teoria e pratica, sviluppare competenze digitali avanzate, e preparare gli studenti alle sfide tecnologiche dell’Industria 4.0. Questa soluzione include sistemi tecnologici utili a favorire l’inclusione e le pari opportunità per l’uso di metodologie didattiche innovative. Pensata per promuovere un apprendimento attivo e collaborativo.