PIC单片机原理及应用(第二章).ppt

1、第2章 PIC单片机组成,PIC（Periphery Interface Chip）单片微机是美国Microchip公司生产的PIC系列单片机。 PIC系列单片机的硬件系统设计简洁，指令系统设计精炼。在所有的单片机品种中，PIC具有性能完善、功能强大、学习容易、开发应用方便、人机界面友好等突出优点。,2.1 PIC系列单片机结构分析,Microchip公司是一家专门致力于单片机开发、研制和生产的制造商，其产品设计起点高，技术领先，性能优越。,2.1.1 PIC系列单片机特点,它不是在一般微型计算机CPU的基础上加以改造，而是独树一帜，采用全新的流水线结构、单字节指令体系、嵌入闪存以及10位A/

2、D转换器，使之具有卓越的性能，代表着单片机发展的新方向。 PIC系列单片机，具有高、中、低三个档次，可以满足不同用户开发的需要，适合在各个领域中的应用。 它具有如下特点:,PIC系列单片机采用哈佛总线结构，在芯片内部数据总线和指令总线分离，容许采用不同的字节宽度。这样，就为实现指令提取和执行的“流水作业”提供结构保证，即在执行一条指令的同时对下一条指令进行取指操作。 两总线的分离，也为PIC实现全部指令的单字节化和单周期化创造条件，从而大大提高CPU执行指令的速度和工作效率。,1. 哈佛总线结构,单片机总线结构比较,从同一存储器空间取指令和取操作数据。 限制了数据流量。 从两个独立的存储空间分

3、别取指令和存取操作数。 数据流量增加。 针对程序区和数据区可以设计不同的数据线宽度。,程序和数据 存储器,冯-纽曼结构,8-位,CPU,程序 存储器,数据 存储器,8-位,12/14/16-位,哈佛结构,CPU,PIC系列单片机的哈佛总线结构,时钟振荡频率、时钟周期、指令周期,CISC、RISC PIC系列单片机的指令系统，由于采用RISC(精简指令集计算机)技术，和一般单片机指令系统通常有上百条指令相比要少得多，PIC16F877只有35条指令。,2RISC技术,PIC系列单片机的程序、数据、堆栈三者各自采用互相独立的地址空间，前两者的地址访问需要用户特别注意四个分区的范围，而堆栈过程用户不

4、必参与和操心。 PIC系列单片机只有4种寻址方式（寻找操作数地址）：寄存器间接寻址、立即数寻址、直接寻址和位寻址，比较容易掌握。,3寻址空间独立，寻址方式简单,代码压缩率，就是指相同程序存储器空间所能容纳有效指令的数量。 例如：1KB程序存储器空间 MCS-51这样的单片机：只能存放500多条指令 PIC系列单片机： 存放多达1024条的指令。,4代码压缩率高,由于PIC系列单片机采用CMOS结构，使其功率消耗极低，是目前世界上最低功耗的单片机品种之一。 其中有些型号，在4MHz时钟下工作时耗电不超过2mA，而在睡眠模式下耗电可低到1A以下。 因此，PIC系列单片机，尤其适用于野外移动仪表的控

5、制以及户外免维护的控制系统。,5功耗低,I/0端口驱动负载的能力较强，每个输出引脚可以驱动多达2025mA的负载，既能够高电平直接驱动发光二极管LED、光电藕合器、小型继电器等，也可以低电平直接驱动，这样可大大简化控制电路。 不过，请读者注意，每个引脚的驱动能力并不表示端口引脚同时都具有这样的功效。一般端口总驱动能力约6070mA，而所有输入输出驱动小于200mA，详细数据可参考有关数据手册。,6驱动能力强,PIC主要是采用哈佛总线结构，可以同时进行指令读取和指令执行的流水线作业方式。 如： MCS-51 12MHz，指令执行时间为1s4s； PIC 12MHz时钟周期，指令执行时间为0.30

6、.6s。,7运行速度高,PIC系列单片机的一些型号具有同步串行口，可以满足I2C（主控/从动）和SPI（主控）总线要求。 I2C和SPI分别是PHILIPS公司和MOTOROLA公司研制的两种广泛流行的串行总线标准，是一种在芯片之间实现同步串行数据传输的技术。 利用单片机串行总线端口可以方便而灵活地扩展外围器件，目前已在许多电子产品中得到广泛应用。,8I2C和SPI串行总线端口,9. 应用平台界面友好，开发方便 各种硬件仿真器和编程器，软件仿真器 软件集成开发环境（MPLAB-IDE）。 10.程序存储器版本齐全 掩膜ROM PROM EPROM E2PROM Flash ROM,2.1.2

7、PIC16F877的结构,从其执行功能考虑，可以将单片机分成两大组件，即基本功能模块和专用功能模块。 * 在线调试、在线编程 MPLAB-IDE MPLAB-ICD,PIC16F877单片机的基本功能模块,（1）程序存储器区域（堆栈、中断、断点） （2）数据存储器区域 （3）E2PROM数据存储器模块 （4）算术逻辑运算区域 （5）输入/输出端口模块 （6）多功能定时器模块 （7）核心模块,PIC16F877单片机的专用功能模块,（1）串行通信和并行数据传送模块 （2）捕捉/比较/脉宽调制模块 （3）A/D转换（ADC）模块,并行通信指数据的各位同时进行传送的方式。其特点是传输速度快；但当传输

8、距离远，位数多时导致通信线路复杂、成本高。,并行通信和串行通信,串行通信指只需一条数据线便可进行数据传送，数据的各位是按规定的顺序一位一位传送的通信方式。其特点传输线简单，可利用多种介质，适用于远距离通信，成本较低；但速度较慢。,微机系统在串行通信时必须进行串行与并行的转换。,串行通信的一些概念,全双工方式、半双工方式、单工方式,单工方式只收不发或只发不收（接收器或发送 器）,半双工方式接收和发送使用一条通信线，收/发 分时进行（收发器）,全双工方式接收（输入）和发送（输出）可以同时进行（收/发各使用1条通信线）,全双工,站A,站B,站A,站B,站A,站B,半双工,单工,PICl6F87X系列

9、单片机有双列直插式28引脚和40引脚及表面贴装式44引脚等几种封装形式。 多数I/O引脚都设计有第2功能，甚至第3功能。采用引脚复用技术，以便使单片机增加功能而又不增大体积和引脚数量。,2.1.3 PIC16F877的引脚,系统配置引脚 （1）电源和接地引脚 （2）时钟、复位引脚 （3）主复位引脚 2. 输入/输出功能引脚 （1）端口A引脚 （2）端口B引脚 （3）端口C引脚 （4）端口D引脚 （5）端口E引脚,PIC16F877单片机内部配置了较完善的多个存储器，可分为数据存储器和程序存储器两种，为一般用户提供很大的方便。 但它们在形式上，具有很丰富的内涵。,2.2 存储器概述,PIC16F

10、877单片机内部配置了8K *l4位的闪烁（FLASH）程序存储器，可以很方便进行在线擦除和烧写，寿命可达1000次以上。 在PIC系列单片机教学实验和科研开发中，显示出无穷的魅力和宽广的应用前景。 相应的地址编码范围为0000HlFFFH。,2.2.1 程序存储器,程序存储器结构,PIC16F877单片机内部配置两类数据存储器，普通RAM数据存储器和EEPROM失电保持数据存储器。 RAM总的地址空间为512个单元，其中包括部分无效单元,但每一个有效单位均可以象寄存器一样进行移位、置位、复位和位测试等操作。 PIC单片机的数据存储器和其他单片机一样,在配置结构上可分为通用寄存器和特殊功能寄存器两大类，前者给用户使用，而后者通常定义给某些功能模块，是一种具有特殊目的的功能寄