单片机入门知识pic为例

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1、2018/11/24,1,PIC单片机原理及应用,2005.12,2018/11/24,2,内容提要,单片机概述 PIC单片机的特色 PIC单片机的程序设计,2018/11/24,3,单片机概述,单片机正名为：微控制器 MCU ，MicroController Unit,据权威机构统计，2001世界单片机年产量7高于70亿片，中国大陆的单片机年需求量约6亿片，每年16%的速度增长 ；2002年仅8位单片机销售额高达45亿美元；预计2004年和2006年8位单片机的销售额分别达到54亿和60亿美元。 一辆 RMW 7 系列宝马轿车中嵌入了63片单片机。 MOTOROLA公司估计到2010年平均每

2、人每天接触到多达351片甚至更多的单片机。,2018/11/24,4,单片机概述,何为单片机：,将CPU、RAM、ROM、I/O等集成在一块集成电路芯片上。 单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低稳定可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。,输入设备,输出设备,运算器,控制器,存储器,微型计算机基本结构,CPU,ROM,RAM,I/O,一般单片机内部结构,总 线,2018/11/24,5,单片机概述,“凡能想到的地方，单片机都可以用得上”,电信 家用电器 计算机外围设备 办公自动化 工业控制,遥控彩电电路方块图,商用电子 玩具 仪器仪表 汽车电子 军用电子 ,红外接收头,遥控器,单 片 机,射频

3、、视频 音频、电源 传统功能电路,2018/11/24,6,单片机概述,硬件结构上和指令设置上的独特之处,存储器 ROM 和 RAM 严格分工； 采用面向控制的指令系统； 输入输出（I/O）端口引脚通常设计有多种功能； 品种规格的系列化； 单片机的硬件功能具有广泛的通用性。,2018/11/24,7,PIC 单片机的特色,哈佛总线结构,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,CPU,ROM,RAM,I/O,普通单片机内部（冯.诺伊曼）结构,总 线,8,8,8b,8b,ROM,CPU,RAM,I/O,PIC单片机内部（哈佛）结构,数据总线,8b,12b16b,8,取指 执行,取指 执行,取指

4、 执行,取指 执行 ； 取指 执行 ,RISC：,CISC：,2018/11/24,8,PIC 单片机的特色,指令单字节化,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,数据总线和指令总线分离，ROM和RAM寻址空间互相独立，宽度不同。 确保数据安全性、提高运行速度和实现全部指令单字节化。 MCS-51系列ROM和RAM都是8位，指令长度13字节，长短不一！ PIC12C50X/PIC16C5X 系列单片机的指令字节为12位； PIC16C6X/7X / 8X 系列单片机的指令字节为14位； PIC17CXX 系列单片机的指令字节为16位；,2018/11/24,9,PIC 单片机的特色,精简指

5、令集（RISC）技术,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,PIC系列单片机的指令系统只有35条指令，常用约20条 好学、易用；绝大多数为单周期指令，执行速度快！ MCS-51系列单片机指令系统有111条指令！,2018/11/24,10,PIC 单片机的特色,寻址方式简单,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,PIC系列单片机只有4种寻址方式 寄存器间接寻址、立即数寻址、直接寻址和位寻址 MCS-51 系列单片机则有7种寻址方式！,2018/11/24,11,PIC 单片机的特色,代码压缩率高,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,1K字节的存储器空间 PIC系列单片机能够

6、存放1024条指令 MCS-51 系列单片机大约只能存放600条指令,相对代码大小,1.00,1.29,2.10,2.24,1.51,1.55,MCC,PIC,COP800,ST82,68HC05,8051,Z86,典型单片机代码紧凑性比较图,2018/11/24,12,PIC 单片机的特色,运行速度高,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,采用哈佛的总线结构，指令的读取和执行采用流水作业方式！ PIC17CXX是目前世界上速度最快的品种之一,相对执行速度,1.00,0.108,0.046,0.136,0.212,0.30,Fastest,PIC,COP800,ST82,68HC05,8

7、051,Z86,典型单片机运行速度比较图,20MHz,20MHz,20MHz,8MHz,4.2MHz,12MHz,2018/11/24,13,PIC 单片机的特色,功耗低,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,PIC单片机是世界上功耗最低的单片机品种之一 在4MHz时钟下工作时耗电不超过2mA，在睡眠模式下耗电可以低到1A 以下。,2018/11/24,14,PIC 单片机的特色,驱动能力强,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,I/O端口驱动负载强，每个I/O引脚吸入和输出电流的最大值可分别达到25mA和20mA，能够直接驱动发光二极管LED、光电耦合器或者微型继电器等。,201

8、8/11/24,15,PIC 单片机的特色,I2 和 SPI 串行总线端口,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,I2（Inter IC Bus）和 SPI（ Seril Peripheral Interface）是在芯片之间实现同步串行数据传输的技术。方便灵活的扩展外围器件，大大简化单片机应用系统的结构，极易形成产品电路的模块化结构。 大屏幕彩电中都引入了I2技术。,2018/11/24,16,PIC 单片机的特色,寻址空间设计简单,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,PIC系列单片机的程序、堆栈、数据三者各自采用互相独立的寻址（或地址编码）空间； 而且程序、堆栈的地址安排不需

9、要用户操心。,2018/11/24,17,PIC 单片机的特色,外接电路简洁,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,PIC系列单片机片内集成了上电复位电路、I/O引脚上拉电路、看门狗定时器等，可以最大程度的减少或免用外接器件，以便实现“纯单片”应用。,2018/11/24,18,PIC 单片机的特色,开发方便,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,微芯片公司研制了多种版本的软件仿真器和软件综合集成开发环境（MPLABIDE），对于PIC系列中任一款单片机的开发，都可以借助于一套免费的软件综合开发环境，实现程序编程和模拟仿真。 各档次的硬件仿真器和程序烧写器（或称编程器），价格在50

10、0元 2000元不等。,2018/11/24,19,PIC 单片机的特色,C语言编程,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,对于掌握了C语言的用户，微芯片公司还提供了C语言编译程序，使用C语言进行程序设计，可以大大提高工作效率,2018/11/24,20,PIC 单片机的特色,品种丰富高级、中级、基础级,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,PIC系列单片机目前已形成多个层次、数百个型号。片内功能从简单到复杂，封装形式从8脚到64脚，可以满足各种不同的应用需求。 也就是说，PIC最大的特点是不搞单纯的功能堆积，而是从实际出发，重视产品的性能与价格比，靠发展多种型号来满足不同层次的应

11、用要求。 比如，一个摩托车的点火器需要一个I/O较少、RAM及程序存储空间不大、可靠性较高的小型单片机，若采用40脚且功能强大的单片机，投资大不说，使用起来也不方便。PIC12C508单片机仅有8个引脚，是世界上最小的单片机。,2018/11/24,21,PIC 单片机的特色,品种丰富高级,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,2018/11/24,22,PIC 单片机的特色,品种丰富中级,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,2018/11/24,23,PIC 单片机的特色,品种丰富基础级,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,2018/11/24,24,PIC 单片机的特

12、色,程序存储器版本齐全,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,带窗口的EPROM和带FLASH芯片，适合程序反复修改的开发阶段； 一次编程（OPT）的EPROM芯片，适合于小批量试生产和快速上市的阶段； ROM掩模型芯片，适合大批量定型产品的规模化生产。,2018/11/24,25,PIC 单片机的特色,可靠性和程序的保密性,PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向,自带看门狗定时器，可以用来提高程序运行的可靠性 彻底的保密性。PIC以保密熔丝来保护代码，用户在烧入代码后熔断熔丝，别人再也无法读出，除非恢复熔丝。目前，PIC采用熔丝深埋工艺，恢复熔丝的可能性极小。,2018/11/24

13、,26,8引脚闪存8位CMOS单片机 PIC12F629/675性能概述,仅35条指令；除跳转指令外都为单周期； DC20MHz时钟；DC200ns指令周期 32KHz时工作电流典型值8.5uA;待机nA级； 高精度内部 4MHz 1% 振荡器； 电压3.0V时，将CPU从休眠模式唤醒需要5us； 宽工作电压范围；有扩展级温度范围； POR、PWRT、OST、BOD、WOT、MCLR； 引脚电平变化触发中断；独立可编程弱上拉； 耐久性闪存/EEPROM存储单元；达10万次； 6个双向I/O；675有10位A/D；双定时器 ,2018/11/24,27,PIC12F629/675系统结构与工作原

14、理,PIC12F629/675简化结构框图,PORT,Flash程序 存储器 1K * 14,RAM 寄存器 64*8,8级堆栈13位,定时器0,定时器1,A/D转换器,上电延时定时器 振荡器启动延时 上电复位 看们狗定时器 掉电复位 监视定时器,指令译码与控制,时钟发生器,FSR寄存器,状态寄存器,W 寄存器,运算单元,指令寄存器,EEPROM 128字节,T1G T1CKI T0CKI,GP0/AN0/CIN+ GP1/AN1/CIN-VREF GP2/AN2/T0CK/INT/COUT GP3/MCLR/VPP GP4/AN3/T1G/OSC2/CLKOUT GP5/T1CKI/OSC1

15、/CLKIN,程序计数器PC,内部4MHz振荡器,AN0 AN1 AN2 AN3,比 较 器 参考电压,CIN- CIN+ COUT,2018/11/24,28,PIC12F629/675系统结构与工作原理,PIC12F629/675时钟和指令周期时序,OSC1,Q1,Q2,Q3,Q4,PC,取指（PC）,执行（PC-1）,取指（PC+1）,执行（PC）,取指（PC+2）,执行（PC+1）,2018/11/24,29,PIC12F629/675系统结构与工作原理,PIC12F629/675程序存储器组织结构,CALL, RETURN RETFIE, RETLW,PC （12：0）,13,用户存储器空间,0000h,0004h,0005h,03FFh,0400h,1FFFh,2018/11/24,30,PIC12F629/675系统结构与工作原理,PIC12F629/675数据存储器组织结构,00,01,02,03,20,1F,7F,寄存器地址,80,81,82,83,A0,9F,FF,寄存器地址,BF,C0,Bank 0,Bank 1,专用寄存器,专用寄存器,2018/11