1.1嵌入式微控制器系統(tǒng)

1.1.1單片機(jī)系統(tǒng)

1.1.2PIC系列單片機(jī)

1.2PIC系列單片機(jī)概述

1.2.1PIC系列單片機(jī)的特點(diǎn)1.2.2PIC16F877單片機(jī)的結(jié)構(gòu)

1.2.3PIC16F877單片機(jī)的引腳1.3存儲(chǔ)器概述

1.3.1程序存儲(chǔ)器

1.3.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器第1章單片機(jī)組成結(jié)構(gòu)1什么叫單片機(jī)？單片機(jī)就是在一塊芯片上集成了中央處理單元、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、輸入輸出和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等部件的一臺(tái)小型計(jì)算機(jī)。2PIC（PeripheryInterfaceChip）單片微機(jī)是美國(guó)Microchip公司生產(chǎn)的PIC系列單片機(jī)。PIC系列單片機(jī)的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，指令系統(tǒng)設(shè)計(jì)精煉。在所有的單片機(jī)品種中，PIC具有性能完善、功能強(qiáng)大、學(xué)習(xí)容易、開(kāi)發(fā)應(yīng)用方便、人機(jī)界面友好等突出優(yōu)點(diǎn)。3

1.1.1單片機(jī)系統(tǒng)

單片機(jī)的發(fā)展過(guò)程和性能的日益完善，實(shí)際上是對(duì)傳統(tǒng)控制技術(shù)的一場(chǎng)革命，開(kāi)創(chuàng)了微控技術(shù)的新天地。現(xiàn)代控制系統(tǒng)的核心內(nèi)涵就是嵌入式計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)（MCU），而單片機(jī)就是最典型、最廣泛、最普及的嵌入式計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。

5單片機(jī)的降臨，主要也是源于其性能價(jià)格比。一般單片機(jī)用于控制的目的，而對(duì)于其承擔(dān)的計(jì)算功能卻要求不高，只要能按照一定的程式進(jìn)行在線檢測(cè)和即時(shí)控制工作即可。目前，各個(gè)單片機(jī)生產(chǎn)廠家還是立足于8位單片機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)，因?yàn)閺钠浣蹬R以來(lái)，一直成為應(yīng)用最廣泛的器件。2002年美國(guó)MICROCHIP和MOTOROLA兩家公司，已占據(jù)著世界8位單片機(jī)產(chǎn)量最高的前兩個(gè)芯片制造商。6

一般的單片機(jī)的結(jié)構(gòu)可以用圖所示的方塊圖描述，用三大總線（DB、AB、CB）實(shí)現(xiàn)模塊之間的信息傳遞。單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)7

單片機(jī)有哪些特點(diǎn)

單片機(jī)具備體積小、價(jià)格低、性能強(qiáng)、速度快、用途廣、可靠性高、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，它與通用的計(jì)算機(jī)相比，還具有以下一些特點(diǎn)：存儲(chǔ)器ROM和RAM的相互獨(dú)立采用面向控制的指令系統(tǒng)輸入/輸出端口的強(qiáng)大功能9

1.1.2PIC系列單片機(jī)

PIC系列單片機(jī)，可以滿足用戶的各種需要。從中檔產(chǎn)品PIC16F877作為切入點(diǎn)，提供非常完備、易學(xué)易用的MPLAB-ICD集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。特別是對(duì)于單片機(jī)的新手，仿佛從茫然迷惑的大海搭上一艘便捷平穩(wěn)的小船，感到非常輕松自如。10

1.2PIC系列單片機(jī)概述

Microchip公司是一家專(zhuān)門(mén)致力于單片機(jī)開(kāi)發(fā)、研制和生產(chǎn)的制造商，其產(chǎn)品設(shè)計(jì)起點(diǎn)高，技術(shù)領(lǐng)先，性能優(yōu)越。11PIC系列單片機(jī)采用哈佛總線結(jié)構(gòu)，在芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)總線和指令總線分離，容許采用不同的字節(jié)寬度。這樣，就為實(shí)現(xiàn)指令提取和執(zhí)行的“流水作業(yè)”提供結(jié)構(gòu)保證，即在執(zhí)行一條指令的同時(shí)對(duì)下一條指令進(jìn)行取指操作。兩總線的分離，也為PIC實(shí)現(xiàn)全部指令的單字節(jié)化和單周期化創(chuàng)造條件，從而大大提高CPU執(zhí)行指令的速度和工作效率。1.哈佛總線結(jié)構(gòu)

13單片機(jī)總線結(jié)構(gòu)比較從同一存儲(chǔ)器空間取指令和取操作數(shù)據(jù)。限制了數(shù)據(jù)流量。

從兩個(gè)獨(dú)立的存儲(chǔ)空間分別取指令和存取操作數(shù)。數(shù)據(jù)流量增加。針對(duì)程序區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)可以設(shè)計(jì)不同的數(shù)據(jù)線寬度。程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器馮-紐曼結(jié)構(gòu)8-位CPU程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器8-位12/14/16-位哈佛結(jié)構(gòu)CPU14

PIC系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)，由于采用RISC技術(shù)，和一般單片機(jī)指令系統(tǒng)通常有上百條指令相比要少得多。2．RISC技術(shù)

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代碼壓縮率，就是指相同程序存儲(chǔ)器空間所能容納有效指令的數(shù)量。例如：1KB程序存儲(chǔ)器空間

MCS-51這樣的單片機(jī)：只能存放500多條指令

PIC系列單片機(jī)：存放多達(dá)1024條的指令。4．代碼壓縮率高

17由于PIC系列單片機(jī)采用CMOS結(jié)構(gòu)，使其功率消耗極低，是目前世界上最低功耗的單片機(jī)品種之一。其中有些型號(hào)，在4MHz時(shí)鐘下工作時(shí)耗電不超過(guò)2mA，而在睡眠模式下耗電可低到1μA以下。因此，PIC系列單片機(jī)，尤其適用于野外移動(dòng)儀表的控制以及戶外免維護(hù)的控制系統(tǒng)。

5．功耗低

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I/0端口驅(qū)動(dòng)負(fù)載的能力較強(qiáng)，每個(gè)輸出引腳可以驅(qū)動(dòng)多達(dá)20-25mA的負(fù)載，既能夠高電平直接驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管LED、光電藕合器、小型繼電器等，也可以低電平直接驅(qū)動(dòng)，這樣可大大簡(jiǎn)化控制電路。不過(guò)，請(qǐng)讀者注意，每個(gè)引腳的驅(qū)動(dòng)能力并不表示端口引腳同時(shí)都具有這樣的功效。一般端口驅(qū)動(dòng)能力約60-70mA，而所有輸入輸出驅(qū)動(dòng)小于200mA，詳細(xì)數(shù)據(jù)可參考有關(guān)數(shù)據(jù)手冊(cè)。6．驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)

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PIC系列單片機(jī)的一些型號(hào)具有同步串行口，可以滿足I2C（主控/從動(dòng)）和SPI（主控）總線要求。I2C和SPI（SerialPeripheralInterface）分別是PHILIPS公司和MOTOROLA公司研制的兩種廣泛流行的串行總線標(biāo)準(zhǔn)，是一種在芯片之間實(shí)現(xiàn)同步串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)。利用單片機(jī)串行總線端口可以方便而靈活地?cái)U(kuò)展外圍器件，目前已在許多電子產(chǎn)品中得到廣泛應(yīng)用。8．I2C和SPI串行總線端口

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1.2.2PIC16F877單片機(jī)的結(jié)構(gòu)

從其執(zhí)行功能考慮，可以將單片機(jī)分成兩大組件，即內(nèi)部核心模塊和外圍功能模塊22

2325

16F877單片機(jī)內(nèi)部配置了較完善的多個(gè)存儲(chǔ)器，可分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ)器兩種，為一般用戶提供很大的方便。但它們?cè)谛问缴希哂泻茇S富的內(nèi)涵。

1.3存儲(chǔ)器概述

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16F877單片機(jī)內(nèi)部配置了8K×l4位的（FLASH）程序存儲(chǔ)器，可以很方便進(jìn)行在線擦除和燒寫(xiě)，壽命可達(dá)1000次以上。在PIC系列單片機(jī)教學(xué)實(shí)驗(yàn)和科研開(kāi)發(fā)中，顯示出無(wú)窮的魅力和寬廣的應(yīng)用前景。相應(yīng)的地址編碼范圍為0000H-lFFFH。1.3.1程序存儲(chǔ)器

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16F877單片機(jī)內(nèi)部配置兩類(lèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，普通RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和EEPROM失電保持?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)器。

RAM總的地址空間為512個(gè)單元，其中包括部分無(wú)效單元,但每一個(gè)有效單位均可以象寄存器一樣進(jìn)行移位、置位、復(fù)位和位測(cè)試等操作。PIC單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和其他單片機(jī)一樣,在配置結(jié)構(gòu)上可分為通用寄存器和特殊功能寄存器兩大類(lèi)，前者給用戶使用，而后者通常定義給某些功能模塊，是一種具有特殊目的的功能寄存器。1.3.2數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

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同時(shí)在PIC16F87