单片机.docx

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单片机

PIC系列单片机简介

 一、引言

　　据统计，我国的单片机年容量已达1－3亿片，且每年以大约16%的速度增长，但相对于世界市场我国的占有率还不到1%。

这说明单片机应用在我国才刚刚起步，有着广阔的前景。

培养单片机应用人才，特别是在工程技术人员中普及单片机知识有着重要的现实意义。

　　当今单片机厂商琳琅满目，产品性能各异。

针对具体情况，我们应选何种型号呢？

首先，我们来弄清两个概念：

集中指令集（CISC）和精简指令集（RISC）。

采用CISC结构的单片机数据线和指令线分时复用，即所谓冯.诺伊曼结构。

它的指令丰富，功能较强，但取指令和取数据不能同时进行，速度受限，价格亦高。

采用RISC结构的单片机数据线和指令线分离，即所谓哈佛结构。

这使得取指令和取数据可同时进行，且由于一般指令线宽于数据线，使其指令较同类CISC单片机指令包含更多的处理信息，执行效率更高，速度亦更快。

同时，这种单片机指令多为单字节，程序存储器的空间利用率大大提高，有利于实现超小型化。

属于CISC结构的单片机有Intel8051系列、Motorola和M68HC系列、Atmel的AT89系列、台湾Winbond（华邦）W78系列、荷兰Pilips的PCF80C51系列等；属于RISC结构的有Microchip公司的PIC系列、Zilog的Z86系列、Atmel的AT90S系列、韩国三星公司的KS57C系列4位单片机、台湾义隆的EM-78系列等。

一般来说，控制关系较简单的小家电，可以采用RISC型单片机；控制关系较复杂的场合，如通讯产品、工业控制系统应采用CISC单片机。

不过，RISC单片机的迅速完善，使其佼佼者在控制关系复杂的场合也毫不逊色。

　　根据程序存储方式的不同，单片机可分为EPROM、OTP（一次可编程）、QTP（掩膜）三种。

我国一开始都采用ROMless型单片机（片内无ROM，需片外配EPROM），对单片机的普及起了很大作用，但这种强调接口的单片机无法广泛应用，甚至走入了误区。

如单片机的应用一味强调接口，外接I/O及存储器，便失去了单片机的特色。

目前单片机大都将程序存储体置于其内，给应用带来了极大的方便。

值得一提的是，以往OTP型单片机的价格是QTP的3倍，而现在已降至1.5－1.2倍，选用OTP型以免订货周期、批量的麻烦是可取的。

二、PIC系列单片机有什么优势？

　　自从我95年接触PIC单片机以来，便一直热衷于这种单片机的开发与应用。

有不少朋友问我：

PIC到底有什么优势？

也许你也会有这样的疑问，所以我在这里略谈几点自己的看法。

　　1）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用要求。

就实际而言，不同的应用对单片机功能和资源的需求也是不同的。

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。

PIC系列从低到高有几十个型号，可以满足各种需要。

其中，PIC12C508单片机仅有8个引脚，是世界上最小的单片机，如图1所示：

图1PIC12C508单片机外型

该型号有512字节ROM、25字节RAM、一个8位定时器、一根输入线、5根I/O线，市面售价在3－6元人人民币。

这样一款单片机在象摩托车点火器这样的应用无疑是非常适合。

PIC的高档型号，如PIC16C74（尚不是最高档型号）有40个引脚，其内部资源为ROM共4K、192字节RAM、8路A/D、3个8位定时器、2个CCP模块、三个串行口、1个并行口、11个中断源、33个I/O脚。

这样一个型号可以和其它品牌的高档型号媲美。

　　2）精简指令使其执行效率大为提高。

PIC系列8位CMOS单片机具有独特的RISC结构，数据总线和指令总线分离的哈佛总线（Harvard）结构，使指令具有单字长的特性，且允许指令码的位数可多于8位的数据位数，这与传统的采用CISC结构的8位单片机相比，可以达到2:

1的代码压缩，速度提高4倍。

　　3）产品上市零等待（Zerotimetomarket）。

采用PIC的低价OTP型芯片，可使单片机在其应用程序开发完成后立刻使该产品上市。

　　4）PIC有优越开发环境。

OTP单片机开发系统的实时性是一个重要的指标，象普通51单片机的开发系统大都采用高档型号仿真低档型号，其实时性不尽理想。

PIC在推出一款新型号的同时推出相应的仿真芯片，所有的开发系统由专用的仿真芯片支持，实时性非常好。

就我个人的经验看，还没有出现过仿真结果与实际运行结果不同的情况。

　　5）其引脚具有防瞬态能力,通过限流电阻可以接至220V交流电源,可直接与继电器控制电路相连,无须光电耦合器隔离，给应用带来极大方便。

　　6）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。

　　7）自带看门狗定时器，可以用来提高程序运行的可靠性。

　　8）睡眠和低功耗模式。

虽然PIC在这方面已不能与新型的TI－MSP430相比，但在大多数应用场合还是能满足需要的。

PIC8位单片机汇编语言常用指令的识读（上）

　　各大类单片机的指令系统是没有通用性的，它是由单片机生产厂家规定的，所以用户必须遵循厂家规定的标准，才能达到应用单片机的目的。

　　PIC8位单片机共有三个级别，有相对应的指令集。

基本级PIC系列芯片共有指令33条，每条指令是12位字长；中级PIC系列芯片共有指令35条，每条指令是14位字长；高级PIC系列芯片共有指令58条，每条指令是16位字长。

其指令向下兼容。

　　在这里笔者介绍PIC8位单片机汇编语言指令的组成及指令中符号的功能，以供初学者阅读相关书籍和资料时快速入门。

　　一、PIC汇编语言指令格式

　　PIC系列微控制器汇编语言指令与MCS－51系列单片机汇编语言一样，每条汇编语言指令由4个部分组成，其书写格式如下：

　　标号　操作码助记符　操作数1，操作数2；注释

　　指令格式说明如下：

指令的4个部分之间由空格作隔离符，空格可以是1格或多格，以保证交叉汇编时，PC机能识别指令。

　　1标号　与MCS－51系列单片机功能相同，标号代表指令的符号地址。

在程序汇编时，已赋以指令存储器地址的具体数值。

汇编语言中采用符号地址（即标号）是便于查看、修改，尤其是便于指令转移地址的表示。

标号是指令格式中的可选项，只有在被其它语句引用时才需派上标号。

在无标号的情况下，指令助记符前面必须保留一个或一个以上的空格再写指令助记符。

指令助记符不能占用标号的位置，否则该助记符会被汇编程序作标号误处理。

　　书写标号时，规定第一字符必须是字母或半角下划线“—”，它后面可以跟英文和数字字符、冒号（：

）制符表等，并可任意组合。

再有标号不能用操作码助记符和寄存器的代号表示。

标号也可以单独占一行。

　　2操作码助记符　该字段是指令的必选项。

该项可以是指令助记符，也可以由伪指令及宏命令组成，其作用是在交叉汇编时，“指令操作码助记符”与“操作码表”进行逐一比较，找出其相应的机器码一一代之。

　　3操作数　由操作数的数据值或以符号表示的数据或地址值组成。

若操作数有两个，则两个操作数之间用逗号（，）分开。

当操作数是常数时，常数可以是二进制、八进制、十进制或十六进制数。

还可以是被定义过的标号、字符串和ASCⅡ码等。

具体表示时，规定在二进制数前冠以字母“B”，例如B10011100；八进制数前冠以字母“O”，例如O257；十进制数前冠以字母“D”，例如D122；十六进制数前冠以“H”，例如H2F。

在这里PIC8位单片机默认进制是十六进制，在十六进制数之前加上Ox，如H2F可以写成Ox2F。

　　指令的操作数项也是可选项。

　　PIC系列与MCS－51系列8位单片机一样，存在寻址方法，即操作数的来源或去向问题。

因PIC系列微控制器采用了精简指令集（RISC）结构体系，其寻址方式和指令都既少而又简单。

其寻址方式根据操作数来源的不同，可分为立即数寻址、直接寻址、寄存器间接寻址和位寻址四种。

所以PIC系列单片机指令中的操作数常常出现有关寄存器符号。

有关的寻址实例，均可在本文的后面找到。

　　4注释　用来对程序作些说明，便于人们阅读程序。

注释开始之前用分号（；）与其它部分相隔。

当汇编程序检测到分号时，其后面的字符不再处理。

值得注意：

在用到子程序时应说明程序的入口条件、出口条件以及该程序应完成的功能和作用。

　　二、清零指令（共4条）

　　1寄存器清零指令

　　实例：

CLRW；寄存器W被清零

　　说明：

该条指令很简单，其中W为PIC单片机的工作寄存器，相当于MCS－51系列单片机中的累加器A，CLR是英语Clear的缩写字母。

　　2看门狗定时器清零指令。

　　实例：

CLRWDT；看门狗定时器清零（若已赋值，同时清预分频器）

　　说明：

WDT是英语WatchdogTimer的缩写字母。

CLR见上述说明。

注意该两条指令无操作数。

　　3寄存器f清零指令。

指令格式：

CLRFf

　　实例：

CLRFTMRO；对TMRO清零

　　说明：

在PIC系列8位单片机中，常用符号F（或f）代表片内的各种寄程器和F的序号地址。

F取值按PIC系列不同型号而不同，一般为Ox00～Ox1F/7F/FF。

TMRO代表定时器/计数器TMRO，所以CLRF对寄程器清零，采用了直接寻址方式直接给出要访问的寄存器TMRO。

　　4位清零指令。

指令格式BCFf，b

　　实例：

BCFREG1，2；把寄存器REG1的D2位清零

　　说明：

BCF是英语BitClearF的缩写。

指令格式中的F，同上说明；符号b是表示PIC片内某个8位数据寄存器F的位号（或位地址），所以b的取值为0～7或D0～D7。

实例中REG是Register的缩写。

实例中的2代表指令格式中的b=2即寄存器REG1的D2位。

　　通过上述四条清零指令格式和实例，可以说明，学习PIC系列8位单片机的指令时应首先了解指令的助记符意义（功能），再有就是它的表达方式。

初学者没有必要死记指令，重要是理解和实践。

成都　史为　

　　竞赛试题：

　　10有一RB（8位）寄存器，其工作状态RB=OxB8，对它执行指令：

　　BCFRB，4

　　执行后的RB=B　　　；Ox　　；O　　和D　　。

　　11指令中的标号是可选项，在什么条件下可派上用场?

Windows下PIC8位单片机源程序汇编和固化

（一）

   单片机本身没有开发编程能力，所以要把单片机变成一种应用产品，必须借助于硬件开发和软件开发两种工具。

在进行软件开发时，首先利用相关的编辑软件，按照相应的格式建立PIC单片机的源程序（助记符程序），然后对源程序进行汇编。

在完成汇编之后，用户可以利用模拟调试软件（价位低）或者硬件在线仿真器（价位高）对其目标程序（机器代码）进行运行调试，以发现其错误并修改之。

在经过调试、修改、再汇编之后，即可将修改后的目标程序用硬件（工具）编程器将目标代码烧写到用户的PIC芯片中。

最后将烧写后（即固化）的芯片插入到用户板（实验板）脱机运行，如还有问题（通常是多条程序的条件下），就检查硬件电路和软件的设计，找出错误并修改、再汇编、调试直到脱机运行正常为止。

　　Microchip公司在推出PIC系列单片机产品的同时，也推出了相对应的软件开发和硬件开发工具，例如PIC在线仿真器、MPLAB集成开发软件、MPSIM软件仿真器、MPASM宏汇编程序以及PIC通用编程器等。

不仅如此，国内开发PIC系列单片机的工作也很迅速，许多公司或研究所也推出了相应的开发装置，其中既有适用于初学者、低价位的软件仿真和编程器，也有适用于产品开发的高中档开发应用装置。

有些高档的开发器还能支持C编译器（如MP－C）与模糊逻辑开发系统等。

这些开发装置既可独立运行，也可以和PC机联机运行。

总之，开发PIC系列单片机的工具不仅十分成熟也是多种多样的。

　　在PC机上对PIC系列单片机的源程序汇编时，既可以在DOS条件下，也可以在Windows条件下进行。

以下将介绍Windows下源程序汇编的方法和步骤。

　　1Windows下PIC集成开发软件MPLAB

　　MPLAB是Microchip公司为PIC系列单片机开发产品提供的适用于PC机Windows的集成开发软件。

MPLAB的版本从早期到现在已发展到多种：

如MPLABV301版、V302版、V40版、V499和V50版等。

各版本之间向下兼容，所以尽管PIC系列单片机品种如此之多，用户只需选择相应版本的MPLAB集成开发软件，均可达到开发目的。

（1）MPLAB的特性和安装

　　MPLAB是一种易学易用的PIC系列单片机产品的集成开发工具软件。

该软件由MPLAB编辑程序、MPLAB项目管理程序（Projectmanager）、MPASM汇编程序（Windows版）和MPLAB－SIM模拟调试程序等工具软件组成。

MPLAB能帮你调试源代码，观察程序流程、调试以及优化固件生产设计的PIC单片机应用程序。

上述的各种软件将在本报下几期通过实例介绍其功能和用法。

　　MPLAB集成开发软件对计算机系统的硬件与软件配置要求如下：

MicrosoftWindows3.X版、95版和98版均可；标准键盘和鼠标；4MB（最好是16MB以上）的内存和VGA以上显示器等。

MPLAB的安装简单，只要熟悉PC机的用户均可利用磁盘或光盘CD－ROM中MPLAB的SETUPEXE文件和相关的提示语句进行安装。

若是初学者，可请电脑行家进行安装。

安装MPLAB软件时，最好在显示屏上粘贴Microchip/MPLAB的快捷图标，以使操作方便。

（2）MPLAB的桌面系统

　　Windows操作系统与DOS操作系统的最大区别就是广泛使用了图形化操作界面，因此对话框是用户在操作Windows过程中最经常接触的东西。

MPLAB的所有功能都可通过MPLAB桌面（对话框）中的菜单命令来操作。

　　当你的PC机上安装了MPLAB集成开发软件之后，打开PC机，用鼠标点击显示器上的快捷图标Microchip即可在显示器上看到MPLAB的桌面，如附图所示（V499版）。

该桌面是一个大小可变的窗口。

MPLAB桌面顶部的左边字符为标题栏（MPLAB）；标题栏的下面为菜单栏（MENU），菜单栏的下面为工具栏，底部为状态栏。

桌面窗口中的菜单栏是下拉式的。

　　MPLAB共有多个菜单选项（V322、V499有9个，V301是8个）。

所有的MPLAB功能均可通过下拉式菜单来访问，菜单中加有下划线的字符表示加速键（KeyAccelerators），在菜单下拉时，用鼠标点击该字符键可立即执行该项功能。

　　MPLAB的各种菜单的功能，笔者将会通过具体的程序汇编应用实例加以详细说明。

成都　丁锦源

　　知识竞赛试题：

　　26给单片机PIC16C54的工作寄存器W送数0x08，请写出相应的源程序清单。

 R3        EQU    0X03

            PORT5        EQU    0X05

            PORT6        EQU    0X06

            R3        EQU    0X03

            KEY_STATUS    EQU    0X10    ;低半字节为按键标志，高半字节为控制标志

            SIGNAL_LOW    EQU    0X11    ;信号电平低计数器

            SIGNAL_HIGH    EQU    0X12    ;信号电平高计数器

            DATA_RECORDER    EQU    0X13    ;接收码数据字节

            CODE_RECORDER2    EQU    0X14    ;接收码地址高字节

            CODE_RECORDER1    EQU    0X15    ;接收码地址低字节

            CODE_TOTAL    EQU    0X16    ;接收数据位计数器

            KEY_COUNTER    EQU    0X17    ;两次按键检测计数器

/**********************KEY_STATUS标志位定义***********************************/

            AUTORUN_KEY    EQU    0    ;遥控键标志

            LOCK_KEY    EQU    1    ;防盗键标志

            SEARCH_KEY    EQU    2    ;寻车键标志

            OPEN_KEY    EQU    3    ;解除键标志

            PRESS_FLAG    EQU    4    ;有键按下标志

            CHECK_FLAG    EQU    5    ;校验标志

/***********************CONSTANT DEFINE*************************************/

            CODE_ADDRESS1    EQU    0B10001100    ;遥控器地址码，更改常数即可实现其他遥控器收码

            CODE_ADDRESS2    EQU    0B00101100        

            AUTORUN_VALUE    EQU    0B00000011    ;遥控器相应键值，改变相应数值即可更改其功能

            LOCK_VALUE    EQU    0B00001100

            SEARCH_VALUE    EQU    0B00110000

            OPEN_VALUE    EQU    0B11000000

/**********************当PORT6.2口电平为高时调用该程序收码******************/

;PORT6.2为信号输入口

collect_2262:

            mov    a,@0xf0

            And     KEY_STATUS,a

            clr    code_total

            clr    signal_high

collect1:

            inc    signal_high

            MOV    A,SIGNAL_HIGH

            SUB    A,@30

            JBS    R3,0

            RET

            clr    signal_low

            call    delay20us

            jbs    port6,2

            jmp    collect_low

            jmp    collect1

collect_low:

            mov    a,signal_high    ;信号高电平宽度<80US时滤除

            sub    a,@4

            jbc    r3,0

            ret

            mov    a,@20        ;信号高电平宽度在80—400US时为采集为0

            sub    a,signal_high    ;信号高电平宽度在400US以上时为采集为1

            rrc    data_recorder

            rrc    code_recorder2

            rrc    code_recorder1

            inc    code_total

            clr    signal_high

            mov    a,@24

            xor    a,code_total

            jbc    r3,2

            jmp    collect_end

input_low:

            inc    signal_low

            mov    a,signal_low    ;信号低电平宽度大于800US时滤除

            sub    a,@40

            jbs    r3,0

            ret

            call    delay20us

            jbs    port6,2;3

            jmp    input_low    

            jmp    collect1

collect_end:

            mov    a,code_recorder1    ;校验低字节地址

            xor    a,@code_address1

            jbs    r3,2

            ret

            mov    a,code_recorder2    ;校验高字节地址

            xor    a,@code_address2

            jbs    r3,2

            ret

            jbs    KEY_STATUS,check_flag    ;是否是第一串收码？

            jmp    storage_data

            bc    KEY_STATUS,check_flag  

            mov    a,com_data_rec

            xor    a,data_recorder

            jbs    r3,2

            jmp    storage_data

            mov    a,data_recorder

            xor    a,@autorun_value        ;是启动键？

            jbs    r3,2

            jmp    key1

            bs    KEY_STATUS,autorun_key    ;置启动键标志

            bs    KEY_STATUS,press_flag    ;置有键按下标志

            clr    key_counter        ;清除按键间隔计数器

            ret            

key1:

            mov    a,data_recorder

            xor