PIC單片機(jī)基礎(chǔ)教程幻燈片實(shí)用教案

1、1第1頁(yè)/共33頁(yè)第一頁(yè)，共34頁(yè)。2PICPIC單片機(jī)基礎(chǔ)教程單片機(jī)基礎(chǔ)教程 第一章第一章 單片機(jī)結(jié)構(gòu)單片機(jī)結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)原理原理 第二章 指令系統(tǒng)(zh ln x tn) 第三章 I/O接口(ji ku) 第四章 A/D轉(zhuǎn)換 第五章 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 第六章 中斷系統(tǒng) 第七章 單片機(jī)軟硬件調(diào)試及硬件維修技術(shù) 第八章 實(shí)驗(yàn)指導(dǎo) 第2頁(yè)/共33頁(yè)第二頁(yè)，共34頁(yè)。3第一章 單片機(jī)結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)原理 單片機(jī)概述(i sh) 1.2 PIC單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)(jigu)及信號(hào)引腳 常用存儲(chǔ)器 1.4 時(shí)鐘電路與時(shí)序 復(fù)位、喚醒與看門狗功能 第3頁(yè)/共33頁(yè)第三頁(yè)，共34頁(yè)。41

2、.1 單片機(jī)概述(i sh) 微型計(jì)算機(jī)是一種以電子器件為基礎(chǔ)，可以接受輸入信息，并能夠?qū)Ω鞣N輸入的數(shù)字化信息進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算，最后產(chǎn)生輸出的電子設(shè)備。 微型計(jì)算機(jī)既有快速運(yùn)算能力，又有極強(qiáng)邏輯判斷能力和大容量存儲(chǔ)功能，它是20世紀(jì)人類最卓越的科學(xué)發(fā)明之一。 單片微型計(jì)算機(jī)就是(jish)將CPU、RAM、ROM、定時(shí)/計(jì)數(shù)器和多種接口都集成到一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)。 第4頁(yè)/共33頁(yè)第四頁(yè)，共34頁(yè)。51.1 單片機(jī)概述(i sh)單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)的應(yīng)用 （1）單片機(jī)在儀器儀表中的應(yīng)用）單片機(jī)在儀器儀表中的應(yīng)用 （2）單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用）單片機(jī)在機(jī)電一體化中的應(yīng)用 （3）

3、單片機(jī)在智能）單片機(jī)在智能(zh nn)接口和多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用接口和多機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用 （4）單片機(jī)在生活中的應(yīng)用）單片機(jī)在生活中的應(yīng)用 （5）微處理功能）微處理功能（6）通訊）通訊（7）軍事）軍事 第5頁(yè)/共33頁(yè)第五頁(yè)，共34頁(yè)。61.1 單片機(jī)概述(i sh)單片機(jī)工作原理簡(jiǎn)述 1. 單片機(jī)的工作特點(diǎn)（1）存儲(chǔ)器ROM和RAM的相互獨(dú)立 （2）采用面向控制的指令系統(tǒng) （3）輸入/輸出(shch)端口的強(qiáng)大功能 （4）品種系列化 第6頁(yè)/共33頁(yè)第六頁(yè)，共34頁(yè)。71.1 單片機(jī)概述單片機(jī)概述(i sh) 2 2、單片微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成 單片微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的組成與通用計(jì)算機(jī)的組成基本相同，

4、都是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)構(gòu)成。 硬件（HardwareHardware）：是構(gòu)成單片機(jī)的所有實(shí)體部件，好比是人的軀體。它分為五大功能部件，即運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器（MemoryMemory）、輸入（InputInput）設(shè)備(shbi)(shbi)和輸出（OutputOutput）設(shè)備(shbi)(shbi)。 第7頁(yè)/共33頁(yè)第七頁(yè)，共34頁(yè)。81.1 單片機(jī)概述(i sh) 0020 : 11 1110 0011 0010 ADDLW 32H (W) = 01H 地址(dzh) 指令 助記符第8頁(yè)/共33頁(yè)第八頁(yè)，共34頁(yè)。91.1 單片機(jī)概述(i sh) 1.1.3 PIC單片機(jī)的主要特

5、點(diǎn) 1 哈佛總線結(jié)構(gòu) 2 流水線結(jié)構(gòu)運(yùn)行速度快 3 尋址方式簡(jiǎn)單尋址空間獨(dú)立(dl) 4 精簡(jiǎn)指令RISC技術(shù) 5 低功耗和負(fù)載的能力強(qiáng) 第9頁(yè)/共33頁(yè)第九頁(yè)，共34頁(yè)。101.2 PIC單片機(jī)基本(jbn)結(jié)構(gòu)及信號(hào)引腳1.2.1 PIC單片機(jī)內(nèi)部基本結(jié)構(gòu) 1PIC16F87X系列單片機(jī)的分類 PIC16F87X系列單片機(jī)是PIC大家庭中的一個(gè)分支，包括(boku)：16F870、16F871、16F872、16F873、16F874、16F876和16F877。其中1998年推出的是16F873、16F874、16F876和16F877；1999年推出的是16F870、16F871、和1

6、6F872。 第10頁(yè)/共33頁(yè)第十頁(yè)，共34頁(yè)。111.2 PIC單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)(jigu)及信號(hào)引腳及信號(hào)引腳 1.2.1 PIC單片機(jī)內(nèi)部基本結(jié)構(gòu) 2PIC16F87X系列單片機(jī)概述 PIC16F87X系列單片機(jī)是一種具有FLASH程序存儲(chǔ)器的8位COMS單片機(jī)，品種有28引腳采用雙列直插和表面封裝的16F870、16F872、16F873、和16F876 四種型號(hào)及40引腳采用雙列直插和表面封裝等3種封裝形式的16F871、16F874、16F877。它們屬于PIC單片機(jī)系列的中級(jí)產(chǎn)品，可以滿足不同(b tn)的應(yīng)用要求。 第11頁(yè)/共33頁(yè)第十一頁(yè)，共34頁(yè)。12表1-

7、1 PIC16F87X系列單片機(jī)功能配置型號(hào)功能PIC16F870PIC16F871PIC16F872PIC16F873PIC16F874PIC16F876PIC16F877工作頻率DC-20DC-20DC-20DC-20DC-20DC-20DC-20Flash存儲(chǔ)器/B2K142K142K144K144K148K148K14RAM/B128128128192192368368EEPROM/B646464128128256256中斷/個(gè)10111013141314I/O端口A、B、CA、B、C、D、EA、B、CA、B、CA、B、C、D、EA、B、CA、B、C、D、E定時(shí)器/個(gè)3333333A/

8、D轉(zhuǎn)換通道/個(gè)5855858CCP模塊/個(gè)1112222串行通訊模塊USARTUSART無(wú)USARTUSARTUSARTUSART第12頁(yè)/共33頁(yè)第十二頁(yè)，共34頁(yè)。131.2 PIC單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)(jigu)及信號(hào)引腳1.2.1 PIC單片機(jī)內(nèi)部基本結(jié)構(gòu) 3PIC16F87X系列單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu) PIC16F87X系列單片機(jī)是一種高速、低功耗、功能齊全的微處理芯片，內(nèi)部含有FLASH ROM、RAM、EEPROM、I/O端口、A/D轉(zhuǎn)換器、捕捉器/比較器/PWM、串行通信端口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷控制器和中央處理器。它的結(jié)構(gòu)基于(jy)文件寄存器的概念，數(shù)據(jù)總線、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器總線和程序存儲(chǔ)器

9、總線。其中數(shù)據(jù)總線和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器總線是8位寬，程序存儲(chǔ)器總線是14位寬。集成于片內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通過片內(nèi)的8位總線與算術(shù)邏輯單元ALU連接，可以直接通過內(nèi)部總線傳送信息，以寄存器方式工作和尋址。 第13頁(yè)/共33頁(yè)第十三頁(yè)，共34頁(yè)。14第14頁(yè)/共33頁(yè)第十四頁(yè)，共34頁(yè)。151.2 PIC單片機(jī)基本(jbn)結(jié)構(gòu)及信號(hào)引腳1.2.2 PIC單片機(jī)基本(jbn)信號(hào)引腳 PIC16F87X系列單片機(jī)的引腳分為(fn wi)兩種：一種為40腳（包括 871，874，877這三種），如圖1-3所示；另一種為28腳（包括 870，872，873，876這四種） 第15頁(yè)/共33頁(yè)第十五頁(yè)，共34頁(yè)。1

10、61.2 PIC單片機(jī)基本結(jié)構(gòu)(jigu)及信號(hào)引腳1.2.2 PIC單片機(jī)基本(jbn)信號(hào)引腳 1、電源和地線引腳 2、時(shí)鐘振蕩器輸入/輸出(shch)引腳 3、復(fù)位信號(hào)和編程輸入引腳 4、輸入/輸出(shch)端口和第二、第三功能引腳 第16頁(yè)/共33頁(yè)第十六頁(yè)，共34頁(yè)。17常用(chn yn)存儲(chǔ)器PIC16F877單片機(jī)存儲(chǔ)器構(gòu)架(u ji) : 8K l4位FLASH程序存儲(chǔ)器5128位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM2568位可掉電保護(hù)數(shù)據(jù)的EEPROM存儲(chǔ)器模塊 第17頁(yè)/共33頁(yè)第十七頁(yè)，共34頁(yè)。18常用(chn yn)存儲(chǔ)器1.3.1 數(shù)據(jù)(shj)寄存器 存儲(chǔ)器是單片機(jī)中一個(gè)非常重要

11、(zhngyo)的部件，專門用于存放指令、數(shù)據(jù)和運(yùn)算結(jié)果。存儲(chǔ)器從使用功能上來分，可分為隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM（Random Access Memory）和只讀存儲(chǔ)器ROM（Read Only Memory）兩類。 第18頁(yè)/共33頁(yè)第十八頁(yè)，共34頁(yè)。19常用(chn yn)存儲(chǔ)器1.3.2 程序(chngx)存儲(chǔ)器 PIC16F87X單片機(jī)內(nèi)部配置了8Kl4位的閃速（FLASH）程序存儲(chǔ)器，可以很方便進(jìn)行在線(zi xin)擦除和燒寫，壽命可達(dá)1000次以上。 PIC16F87X程序存儲(chǔ)器具有13位寬的程序計(jì)數(shù)器PC。PC指針?biāo)a(chǎn)生的13位地址最大可尋址的程序存儲(chǔ)器空間為8K，相應(yīng)的地址編碼范圍

12、為0000H lFFFH。 第19頁(yè)/共33頁(yè)第十九頁(yè)，共34頁(yè)。20常用(chn yn)存儲(chǔ)器1.3.2 程序(chngx)存儲(chǔ)器 為了(wi le)對(duì)程序存儲(chǔ)器進(jìn)行有效管理和使用，一般將PIC單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器分成幾個(gè)頁(yè)面，如圖所示.分別用“頁(yè)0”、“頁(yè)1”等表示。 第20頁(yè)/共33頁(yè)第二十頁(yè)，共34頁(yè)。21常用(chn yn)存儲(chǔ)器專用寄存器2. 程序(chngx)狀態(tài)寄存器STATUS；表1-9 狀態(tài)寄存器STATUS的各位功能標(biāo)志Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0IPR RP1 RP0 TO PD Z DC C第21頁(yè)/共33頁(yè)第二十一頁(yè)，

13、共34頁(yè)。22程序程序(chngx)狀態(tài)寄存器狀態(tài)寄存器STATUS0: 執(zhí)行加法（或減法）指令時(shí)，如果最高位無(wú)進(jìn)位（或借位）；1：執(zhí)行加法（或減法）指令時(shí)，如果最高位有進(jìn)位（或借位）。0： 執(zhí)行加法（或減法）指令時(shí)，如果低4位向高4位無(wú)進(jìn)位（或借位）；1：執(zhí)行加法（或減法）指令時(shí)，如果低4位向高4位有進(jìn)位（或借位）。0： 算術(shù)或邏輯運(yùn)算結(jié)果不為0；1： 算術(shù)或邏輯運(yùn)算結(jié)果為全0。0： 選擇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器低位區(qū)：即區(qū)0（FSR的BIT7=0）或區(qū)1（FSR的BIT7=1）；1：選擇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器高位區(qū)：即區(qū)2（FSR的BIT7=0）或區(qū)3（FSR的BIT7=1）。RP1、RP0 = 0 0 選中區(qū)0R

14、P1、RP0 = 0 1 選中區(qū)1RP1、RP0 = 1 0 選中區(qū)2RP1、RP0 = 1 1 選中區(qū)3B7B6B5B4B3B2B1B0IPRPR1RP0TOPDZDCC第22頁(yè)/共33頁(yè)第二十二頁(yè)，共34頁(yè)。23常用(chn yn)存儲(chǔ)器專用(zhunyng)寄存器SFR 3程序計(jì)數(shù)器（PCL、PCLATH） 第23頁(yè)/共33頁(yè)第二十三頁(yè)，共34頁(yè)。24常用(chn yn)存儲(chǔ)器專用寄存器SFR 4.端口寄存器PORTA-PORTE PIC16F877單片機(jī)有5個(gè)端口RA、RB、RC、RD和RE，用于CPU與外界設(shè)備交換(jiohun)信息。與這5個(gè)端口對(duì)應(yīng)的是地址位于“區(qū)0”的5個(gè)端口寄

15、存器，它們分別是PORTA、PORTB、PORTC、PORTD和PORTE，CPU與外界交換(jiohun)的信息在這些寄存器中暫存。 第24頁(yè)/共33頁(yè)第二十四頁(yè)，共34頁(yè)。25常用(chn yn)存儲(chǔ)器專用寄存器SFR 5.選擇寄存器（OPTION-REG） 選擇寄存器（OPTION-REG）是一個(gè)可讀/寫的8位寄存器它的功能是用于配置TMR0/WDT預(yù)定標(biāo)器、外部(wib)INT中斷、TMR0和端口B的弱上拉等。 R/W-1 R/W-1 R/W-1 R/W-1 R/W-1 R/W-1 R/W-1 R/W-1RBPU INTEDG T0CS T0SE PSA PS2 PS1 PS0B7 B

16、6 B5 B4 B3 B2 B1 B0第25頁(yè)/共33頁(yè)第二十五頁(yè)，共34頁(yè)。26選擇選擇(xunz)寄存器（寄存器（OPTION-REG）0： 由內(nèi)部提供的指令周期信號(hào)作為定時(shí)器TMR0時(shí)鐘源。1： 由T0CKI外部引部腳輸入的脈沖信號(hào)作為計(jì)數(shù)器TMR0時(shí)鐘源。0： 外部時(shí)鐘T0CKI上升沿觸發(fā)TMR0遞增；1： 外部時(shí)鐘T0CKI下降沿觸發(fā)TMR0遞增。1:屏蔽端口B上拉電阻設(shè)置；0:允許端口B上拉電阻設(shè)置，是否設(shè)置還要依據(jù)各位的鎖存的值。TMR0比率WDT比率PS2 PS1 PS01:2 1:1 0001:4 1:2 0011:8 1:4 0101:16 1:8 0111:32 1:16

17、 1001:64 1:32 1011:128 1:64 1101:256 1:128 1110： 分頻器分配給TMR0；1： 分頻器分配給WDT。0：外中斷RB0/INT選擇上升沿觸發(fā)；1：外中斷RB0/INT選擇下降沿觸發(fā)。B7B6B5B4B3B2B1B0RBPUINTEDGTOCSTOSEPCFG3PCFG2PCFG1PCFG0 第26頁(yè)/共33頁(yè)第二十六頁(yè)，共34頁(yè)。271.4 時(shí)鐘(shzhng)電路與時(shí)序振蕩電路與時(shí)鐘信號(hào) 單片機(jī)中的振蕩器是為CPU提供定時(shí)信號(hào)的。工作方式(fngsh):（1）LP方式(fngsh)：低功耗晶體振蕩器方式(fngsh)；（2）XT方式(fngsh)：

18、晶體陶瓷諧振器方式(fngsh)；（3）HS方式(fngsh)：高速晶體陶瓷諧振器方式(fngsh)；（4）RC方式(fngsh)：阻容振蕩器方式(fngsh)。第27頁(yè)/共33頁(yè)第二十七頁(yè)，共34頁(yè)。281.4 時(shí)鐘(shzhng)電路與時(shí)序振蕩電路與時(shí)鐘(shzhng)信號(hào) 晶體振蕩器陶瓷諧振器方式 第28頁(yè)/共33頁(yè)第二十八頁(yè)，共34頁(yè)。291.4 時(shí)鐘(shzhng)電路與時(shí)序振蕩電路與時(shí)鐘(shzhng)信號(hào) RC振蕩器 第29頁(yè)/共33頁(yè)第二十九頁(yè)，共34頁(yè)。3015復(fù)位(f wi)、喚醒與看門狗功能復(fù)位(f wi)及復(fù)位(f wi)電路 第30頁(yè)/共33頁(yè)第三十頁(yè)，共34頁(yè)。3115復(fù)位(f wi)、喚醒與看門狗功能1.5.2 喚醒與低電耗運(yùn)行 休