单片机基础教程.ppt

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1、第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理单片机基础教程 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理PIC单片机基础教程第一章第一章 单片机结构原理单片机结构原理第二章第二章 指令系统指令系统 第三章第三章 I/O I/O接口接口 第四章第四章 A/D A/D转换转换 第五章第五章 定时定时/计数器计数器 第六章第六章 中断系统中断系统 第七章 单片机软硬件调试及硬件维修技术

2、第八章第八章 实验指导实验指导 第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理第一章第一章 单片机结构原理单片机结构原理1.1单片机概述1.2 PIC单片机基本结构及信号引脚 1.3常用存储器 1.4 时钟电路与时序 1.5复位、唤醒与看门狗功能 第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.1单片机概述 微型计算机微型计算机是一种以电子器件为基础，可以接受是一种以电子器件为基础，可以接受输入信息，并能够对各种输入的数字化信息进行算术输入信息，并能够对各种输入的数字化信息进行算术和逻辑运算，最后产生输出的电子设备。和逻辑运算，最后产生输出的电子设备。微型

3、计算机微型计算机既有快速运算能力，又有极强逻辑判既有快速运算能力，又有极强逻辑判断能力和大容量存储功能，它是断能力和大容量存储功能，它是20世纪人类最卓越的世纪人类最卓越的科学发明之一。科学发明之一。单片微型计算机单片微型计算机就是将就是将CPU、RAM、ROM、定、定时时/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的微型计算机。微型计算机。第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.1单片机概述单片机的应用单片机的应用 （1 1）单片机在仪器仪表中的应用）单片机在仪器仪表中的应用（2）单片机在机电一体化中的应用单片机在机电一

4、体化中的应用（3）单片机在智能接口和多机系统中的应用单片机在智能接口和多机系统中的应用（4）单片机在生活中的应用单片机在生活中的应用（5）微处理功能微处理功能（6）通讯通讯（7 7）军事）军事 第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.1单片机概述1.1.2单片机工作原理简述1.单片机的工作特点（1）存储器ROM和RAM的相互独立（2）采用面向控制的指令系统（3）输入/输出端口的强大功能（4）品种系列化第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.1单片机概述 2 2、单片微型计算机系统的组成、单片微型计算机系统的组成 单片微型计算机系统的组成与

5、通用计算机的单片微型计算机系统的组成与通用计算机的组成基本相同，都是由硬件系统和软件系统组成基本相同，都是由硬件系统和软件系统构成。构成。硬件（硬件（HardwareHardware）：是构成是构成单单片机的所有片机的所有实实体部件，好比是人的躯体。它分体部件，好比是人的躯体。它分为为五大功能五大功能部件，即运算器、控制器、存部件，即运算器、控制器、存储储器器（MemoryMemory）、）、输输入（入（InputInput）设备设备和和输输出出（OutputOutput）设备设备。第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.1单片机概述 0020:11 1110 00

6、11 0010 ADDLW 32H (W)=01H 地址地址 指令指令 助记符助记符第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.1单片机概述1.1.3PIC单片机的主要特点1 哈佛总线结构2 流水线结构运行速度快3 寻址方式简单寻址空间独立4 精简指令RISC技术5 低功耗和负载的能力强第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.2PIC单片机基本结构及信号引脚1.2.1PIC单片机内部基本结构1PIC16F87X系列单片机的分类PIC16F87X系列单片机是PIC大家庭中的一个分支，包括：16F870、16F871、16F872、16F873、

7、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16F872。第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.2PIC单片机基本结构及信号引脚1.2.1PIC单片机内部基本结构2PIC16F87X系列单片机概述PIC16F87X系列单片机是一种具有FLASH程序存储器的8位COMS单片机，品种有28引脚采用双列直插和表面封装的16F870、16F872、16F873、和16F876四种型号及40引脚采用双列直插和表面封装等3种封装形式的16F871、16F

8、874、16F877。它们属于PIC单片机系列的中级产品，可以满足不同的应用要求。第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理表1-1PIC16F87X系列单片机功能配置型号功能PIC16F870PIC16F871PIC16F872PIC16F873PIC16F874PIC16F876PIC16F877工作频率DC-20DC-20DC-20DC-20DC-20DC-20DC-20Flash存储器/B2K142K142K144K144K148K148K14RAM/B128128128192192368368EEPROM/B646464128128256256中断/个10111

9、013141314I/O端口A、B、CA、B、C、D、EA、B、CA、B、CA、B、C、D、EA、B、CA、B、C、D、E定时器/个3333333A/D转换通道/个5855858CCP模块/个1112222串行通讯模块USARTUSART无USARTUSARTUSARTUSART第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.2PIC单片机基本结构及信号引脚1.2.1PIC单片机内部基本结构3PIC16F87X系列单片机的内部结构PIC16F87X系列单片机是一种高速、低功耗、功能齐全的微系列单片机是一种高速、低功耗、功能齐全的微处理芯片，内部含有处理芯片，内部含有FLAS

10、H ROM、RAM、EEPROM、I/O端端口、口、A/D转换器、捕捉器转换器、捕捉器/比较器比较器/PWM、串行通信端口、定时器、串行通信端口、定时器/计数器、中断控制器和中央处理器。它的结构基于文件寄存器计数器、中断控制器和中央处理器。它的结构基于文件寄存器的概念，数据总线、数据存储器总线和程序存储器总线。其中的概念，数据总线、数据存储器总线和程序存储器总线。其中数据总线和数据存储器总线是数据总线和数据存储器总线是8位宽，程序存储器总线是位宽，程序存储器总线是14位宽。位宽。集成于片内的数据存储器通过片内的集成于片内的数据存储器通过片内的8位总线与算术逻辑单元位总线与算术逻辑单元ALU连接

11、，可以直接通过内部总线传送信息，以寄存器方式工连接，可以直接通过内部总线传送信息，以寄存器方式工作和寻址。作和寻址。第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.2PIC单片机基本结构及信号引脚1.2.2PIC单片机基本信号引脚PIC16F87X系列单片机系列单片机的引脚分为两种：一种的引脚分为两种：一种为为4040脚（包括脚（包括 871 871，874874，877877这三种），如图这三种），如图1-1-3 3所示；另一种为所示；另一种为2828脚脚（包括（包括 870 870，872872，87387

12、3，876876这四种）这四种）第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.2PIC单片机基本结构及信号引脚1.2.2PIC单片机基本信号引脚1、电源和地线引脚、电源和地线引脚 2、时钟振荡器输入、时钟振荡器输入/输出引脚输出引脚 3、复位信号和编程输、复位信号和编程输入引脚入引脚 4、输入、输入/输出端口和输出端口和第二、第三功能引脚第二、第三功能引脚 第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.3常用存储器PIC16F877单片机存储器构架:8K l4位FLASH程序存储器5128位数据存储器RAM2568位可掉电保护数据的EEPROM存储器

13、模块第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.3常用存储器1.3.1数据寄存器存储器是单片机中一个存储器是单片机中一个非常重要的部件，专门非常重要的部件，专门用于存放指令、数据和用于存放指令、数据和运算结果。存储器从使运算结果。存储器从使用功能上来分，可分为用功能上来分，可分为随机存储器随机存储器RAM（Random Access Memory）和只读存储器）和只读存储器ROM（Read Only Memory）两类。）两类。第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.3常用存储器1.3.2程序存储器PIC16F87X87X单单片片机机内内部部

14、配配置置了了8Kl48Kl4位位的的闪闪速速（FLASH）程程序序存存储储器器，可可以以很很方方便便进进行行在在线线擦擦除除和和烧烧写写，寿寿命命可可达达10001000次以上。次以上。PIC16F87X87X程序存储器具有程序存储器具有1313位宽的程序计数器位宽的程序计数器PC。PCPC指指针所产生的针所产生的1313位地址最大可寻位地址最大可寻址的程序存储器空间为址的程序存储器空间为8K8K，相，相应的地址编码范围为应的地址编码范围为0000H 0000H lFFFHFFFH。第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.3常用存储器1.3.2程序存储器 为了对程序

15、存储器进行为了对程序存储器进行有效管理和使用，一般将有效管理和使用，一般将PIC单片机的程序存储器单片机的程序存储器分成几个页面，如图所示分成几个页面，如图所示.分别用分别用“页页0”、“页页1”等等表示。表示。第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.3常用存储器1.3.3专用寄存器2.程序状态寄存器STATUS；表1-9状态寄存器STATUS的各位功能标志Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0IPR RP1 RP0 TO PD Z DC C第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理程序状态寄存器STAT

16、US0:执行加法（或减法）指令时，如果最高位无进位（或借位）；1：执行加法（或减法）指令时，如果最高位有进位（或借位）。0：执行加法（或减法）指令时，如果低4位向高4位无进位（或借位）；1：执行加法（或减法）指令时，如果低4位向高4位有进位（或借位）。0：算术或逻辑运算结果不为0；1：算术或逻辑运算结果为全0。0：选择数据存储器低位区：即区0（FSR的BIT7=0）或区1（FSR的BIT7=1）；1：选择数据存储器高位区：即区2（FSR的BIT7=0）或区3（FSR的BIT7=1）。RP1、RP0=0 0 选中区0RP1、RP0=0 1 选中区1RP1、RP0=1 0 选中区2RP1、RP0=

17、1 1 选中区3B7B6B5B4B3B2B1B0IPRPR1RP0TOPDZDCC第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.3常用存储器1.3.3专用寄存器SFR3程序计数器（PCL、PCLATH）第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.3常用存储器1.3.3专用寄存器SFR4.端口寄存器PORTA-PORTEPIC16F877单片机有5个端口RA、RB、RC、RD和RE，用于CPU与外界设备交换信息。与这5个端口对应的是地址位于“区0”的5个端口寄存器，它们分别是PORTA、PORTB、PORTC、PORTD和PORTE，CPU与外界交换

18、的信息在这些寄存器中暂存。第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.3常用存储器1.3.3专用寄存器SFR5.选择寄存器（OPTION-REG）选择选择寄存器（寄存器（OPTION-REG）是一个可）是一个可读读/写的写的8位寄存器位寄存器它的功能是用于配置它的功能是用于配置TMR0/WDT预预定定标标器、外部器、外部INT中断、中断、TMR0和端口和端口B的弱上拉等。的弱上拉等。R/W-1R/W-1R/W-1R/W-1R/W-1R/W-1R/W-1R/W-1RBPUINTEDGT0CST0SEPSAPS2PS1PS0B7B6B5B4B3B2B1B0第一章第一章 PI

19、C PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理选择寄存器（OPTION-REG）0：由内部提供的指令周期信号作为定时器TMR0时钟源。1：由T0CKI外部引部脚输入的脉冲信号作为计数器TMR0时钟源。0：外部时钟T0CKI上升沿触发TMR0递增；1：外部时钟T0CKI下降沿触发TMR0递增。1:屏蔽端口B上拉电阻设置；0:允许端口B上拉电阻设置，是否设置还要依据各位的锁存的值。TMR0比率WDT比率PS2PS1PS01:21:10001:41:20011:81:40101:161:80111:321:161001:641:321011:1281:641101:2561:1281110：分频器分

20、配给TMR0；1：分频器分配给WDT。0：外中断RB0/INT选择上升沿触发；1：外中断RB0/INT选择下降沿触发。B7B6B5B4B3B2B1B0RBPUINTEDGTOCSTOSEPCFG3PCFG2PCFG1PCFG0 第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.4时钟电路与时序1.4.1振荡电路与时钟信号单片机中的振荡器是为CPU提供定时信号的。工作方式:（1）LP方式：低功耗晶体振荡器方式；（2）XT方式：晶体陶瓷谐振器方式；（3）HS方式：高速晶体陶瓷谐振器方式；（4）RC方式：阻容振荡器方式。第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原

21、理1.4时钟电路与时序1.4.1振荡电路与时钟信号晶体振荡器陶瓷谐振器方式第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理1.4时钟电路与时序1.4.1振荡电路与时钟信号RC振荡器第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理15复位、唤醒与看门狗功能1.5.1复位及复位电路第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理15复位、唤醒与看门狗功能1.5.2唤醒与低电耗运行休眠（SLEEP）方式与单片机的唤醒单片机执行一条单片机执行一条SLEEP指令后，便进入了休眠（指令后，便进入了休眠（SLEEP）方式。）方式。单片机系统的低功耗设计（1）选

22、择合适的模块）选择合适的模块（2）选择合适的工作条件）选择合适的工作条件（3）选择合适的振荡方式）选择合适的振荡方式（4）合理处理）合理处理I/O管脚管脚 第一章第一章 PIC PIC系列单片机结构原理系列单片机结构原理15复位、唤醒与看门狗功能1.5.3看门狗与系统的可靠性 监视定时器监视定时器WDTWDT是是PICPIC单片机最具特色的单片机最具特色的内容之一，定时计数脉冲是由芯片内专用的内容之一，定时计数脉冲是由芯片内专用的RCRC振荡器产生。它的工作既不需要任何外部振荡器产生。它的工作既不需要任何外部器件，也与单片机的时钟电路无关。这样即器件，也与单片机的时钟电路无关。这样即使单片机的时钟停止，使单片机的时钟停止，WDTWDT仍旧能继续工作。仍旧能继续工作。