PIC單片機學(xué)習(xí)方法

為了給前一段時間學(xué)習(xí)PIC16F616型單片機的一個總結(jié)和方便大家的交流,我寫了這篇關(guān)于PIC單片機的學(xué)習(xí)心得,都是在看了手冊和編程調(diào)試后用自己的語言組織的,其中有不足或者有疑問的地方希望大家能及時的給予糾正和批評,提出寶貴的意見.

2.PIC單片機的概述

PIC16F616是一款14引腳、8位的CMOS單片機.采用精簡指令集,僅有35條指令,由于采用了數(shù)據(jù)總線和指令總線分離的哈佛總線結(jié)構(gòu),使得除少量指令不是單周期之外,大部分的指令都是單周期指令.這樣有利于提高單片機的運行速度和執(zhí)行效率.

PIC16F616 這款單片機供電電壓可以在2V到5.5V之間,內(nèi)部集成了一個RC振蕩器,頻率可以配置成8MHZ或者4MHZ,也可以用外部晶振提供時鐘.內(nèi)部集成有 AD轉(zhuǎn)換、比較器等硬件模塊,還具有上電復(fù)位、欠壓復(fù)位、看門狗、代碼保護等功能.三個定時器、PWM發(fā)生器等可以由用戶編程.下面我來一一介紹關(guān)于 PIC單片機的這些模塊和功能.

3.存儲器

PIC16F616分為程序存儲其和數(shù)據(jù)存儲器,程序存儲器的大小是2048words,數(shù)據(jù)存儲器的大小是128bytes.

程序存儲器中0000H的地址為復(fù)位地址,當(dāng)上電或者看門狗計時器等復(fù)位的時候,均會導(dǎo)致PC指針指向復(fù)位地址.地址0004H為中斷地址,當(dāng)無論發(fā)生什么中斷的時候,PC指針就會指向此地址.在地址0005H~07FFH可以移植程序.

數(shù)據(jù)存儲器分為兩個部分,分別叫做bank0和bank1,其中bank0的地址范圍為:00H-7FH,Bank1的地址范圍為80H-FFH.一般的寄存器都放在里面.可以通過寄存器STATUSL里面的RP0位來選擇bank0和bank1.

在編程序的時候要注意的是,當(dāng)你要操作的寄存器在bank0的時候,先要選擇bank0(將寄存器STATUS的RP0位置0),然后再對你所要操作的寄存器進行操作,當(dāng)你要操作的寄存器在bank1的時候,同理先要選擇bank1.

如果想要定義一些變量,可以在數(shù)據(jù)存儲器20H開始的地址定義,定義的地址范圍為20H-7FH.一般這么多就夠用了.

4.PIC的輸入輸出端口

在學(xué)習(xí)這個部分的時候,曾經(jīng)遇到過一些問題.PIC單片機的引腳不多,大多都是復(fù)用引腳,例如AD、IO、比較器、外接晶振等等,所以在配置端口的時候,一定要知道每個功能怎樣設(shè)置才能實現(xiàn)的,在這一小節(jié)中,我要講的是通用IO口的設(shè)置問題.

PIC16F616有12個IO口,但是有一個引腳(RA3)只能作為輸入引腳用,不能用作輸出,另外,A口具有電平變化中斷的功能,而C口沒有,在設(shè)計的時候要注意.

在設(shè)置的時候,一般要進行以下幾項設(shè)置:

(1)設(shè)置端口是模擬端口還是數(shù)字端口,可以通過寄存器ANSEL來設(shè)置.例如你想用AD,就要將相應(yīng)的引腳設(shè)置為模擬輸入端口.

(2)如果你選擇的是數(shù)字端口,接下來就要設(shè)置端口的方向,是輸入還是輸出(RA3除外),可通過寄存器TRISA(A口)或TRISC(C口)來設(shè)置.

(3)設(shè)置端口的輸出電平,可以通過寄存器PORTA(A口)或PORTC(C口)來設(shè)置.

這是對IO口的通用設(shè)置,但是這不是全部的設(shè)置,接下來的設(shè)置要看時A口還是C口了.對于A口,它有幾個特殊的功能:內(nèi)部弱上拉、電平變化中斷、RA2/INT引腳的沿中斷.如果想要這些功能,就要對相應(yīng)的寄存器進行設(shè)置.

弱上拉的設(shè)置:只有當(dāng)引腳為輸出的時候弱上拉才有效,可以通過寄存器WPUA來設(shè)置相應(yīng)引腳的弱上拉,值得一提的如果開啟了弱上拉,會有多余的電流浪費, 這樣對于低功耗的設(shè)計是不可取的,但是如果在進行一些例如鍵盤電路設(shè)計的候,可以開啟弱上拉功能,這樣就不需要在鍵盤電路中加上拉電阻了.

電平變化中斷的設(shè)置:可以通過寄存器IOCA來設(shè)置,但是首先要將相應(yīng)引腳設(shè)置為數(shù)字端口且為輸入狀態(tài).同時要將寄存器INTCON的REIE位設(shè)置為 1,總中斷要允許(置寄存器INTCON的GIE位),如果設(shè)置相應(yīng)引腳有這個功能,當(dāng)此引腳電平發(fā)生的時候,就會產(chǎn)生一個中斷,同時一些中斷標(biāo)志位被置上(INTCON的RAIF位被置1),且總中斷GIE被置為0.在中斷服務(wù)程序中,要軟件清除RAIF位和重新置GIE位才能繼續(xù)開啟此中斷.

RA2/INT 腳的沿中斷設(shè)置:同樣首先要將相應(yīng)引腳設(shè)置為數(shù)字端口且為輸入狀態(tài),設(shè)置INTCON的INTF位為1,表示允許int引腳外部中斷,寄存器 OPTION_REG的INTEGD位可以設(shè)置是上升沿中斷還是下降沿中斷.當(dāng)發(fā)生中斷時,INTCON的INTF位被置為1,GIE被清零,在中斷服務(wù)程序中,要軟件清除INTF位和重新置GIE位才能繼續(xù)開啟此中斷.

對于C口,不能產(chǎn)生電平變化中斷和沿中斷.

5.定時器

定時器是單片機的一個很重要的部分,用它可以產(chǎn)生很多不同的定時時間,來滿足程序設(shè)計的不同需求.PIC16F616有三個定時器,分別是Timer0、Timer1、Timer2.它們的用法不是很相同,下面來分別談?wù)勥@三個定時器的用法和設(shè)置問題.

(1)Timer0

Timer0是一個八位的計數(shù)器,它有一個八位的計數(shù)寄存器TMR0,八位的預(yù)分頻器(與看門狗共用),可以選擇內(nèi)部或者是外部時鐘源,有計數(shù)器溢出中斷的功能.

Timer0可以作為一個定時器或者計數(shù)器來使用,與Timer0有關(guān)的寄存器有:TMR0,INTCON,OPTION_REG,TRISA.

當(dāng)Timer0作為定時器來使用的時候,要設(shè)置OPTION_REG的T0CS位為0,表示用的是內(nèi)部時鐘,每一個指令周期TMR0的值會增加(當(dāng)沒有預(yù)分頻的時候),當(dāng)TMR0被賦值的時候,會有兩個指令周期的延時.預(yù)分頻器可以和看門狗共用,可以由OPTION_REG的PSA位來設(shè)置,當(dāng)PSA 為0的時候分頻器選擇Timer0,當(dāng)PSA為1的時候分頻器選擇看門狗.同時,與分頻器的分頻值可以通過寄存器OPTION_REG來設(shè)置,設(shè)置的值可以由1:2到1:256.當(dāng)Timer0的計數(shù)器TMR0計數(shù)從FFH到00H的時候會產(chǎn)生溢出,同時溢出標(biāo)志位(INTCON寄存器的T0IF位)會置位(無論Timer0的中斷是否開啟),如果中斷已經(jīng)開啟了(INTCON寄存器的T0IE被置位),那么就會產(chǎn)生溢出中斷.T0IF位需要軟件對其進行清零.

當(dāng)Timer0作為計數(shù)器來使用的時候,就要用外部時鐘源(OPTION_REG的T0CS置1),每次當(dāng)引腳T0CK1的沿到來時Timer0的 TMR0會增加1,上升沿和下降沿可以由OPTION_REG的T0SE來設(shè)置.中斷和Timer0作為定時器使用時一樣.在我們編程序的時候,可以用 Timer0進行定時或產(chǎn)生定時信息,下面我來解釋定時器的定時時間的計算.假設(shè)Timer0用的時鐘源是內(nèi)部的4MHZ,那么每條指令的執(zhí)行時間就是 1us,設(shè)Timer0的預(yù)分頻系數(shù)是1:256,TMR0的初值是6,那么定時時間為:

256×(256-6)×1us=64ms

在編程的時候需要注意的是Timer0的中斷是不能把單片機從SLEEP的狀態(tài)喚醒的.

(2)Timer1

Timer1 是一個十六位的計數(shù)器.它有一個計數(shù)寄存器對(TMR1H:TMR1L),時鐘源也是內(nèi)外可選的,具有一個2bit的預(yù)分頻器,可以同步或者異步操作,具有中斷功能,但是溢出中斷只能在外部時鐘、異步的模式才能將單片機從SLEEP中喚醒,Timer1具有捕獲/比較功能,還有被一些特殊事件觸發(fā)功能 (ECCP),比較器的輸出可以與Timer1的時鐘同步.下面來一一介紹這些功能.

在編程的時候也可以按照這樣的步驟來進行.設(shè)置寄存器T1CON,時鐘源可以選擇外部或者內(nèi)部的時鐘源,外部時鐘源可以選擇LP晶體.Timer1在選擇內(nèi)部時鐘時,可以運行在定時器的狀態(tài),選擇外部時鐘的時候,可以運行在定時器或者是計數(shù)器狀態(tài),工作于計數(shù)器狀態(tài)時可以選擇門限是高電平還是低電平計數(shù).這些都可以通過寄存器T1CON來設(shè)置.

以下是T1CON每個位的具體功能:bit1:Timer1是否開啟位,當(dāng)此位設(shè)為1時,Timer1開啟,設(shè)為0時,Timer1關(guān)閉;bit2:時鐘源選擇位,置1時,選擇外部時鐘(T1CK1引腳的上升沿),此位置0時,選擇的是內(nèi)部時鐘,并且和T1ACS(寄存器CM2CON1中)配合,當(dāng) T1ACS位為0時,時鐘為FOSC/4,當(dāng)T1ACS位為1時,時鐘為FOSC.bit2:T1SYNC:定時器1的外部時鐘輸入同步位,當(dāng) TMR1CS位為1、T1SYNC位為1,定時器1被設(shè)置成與外部時鐘不同步,T1SYNC位為0時,定時器1被設(shè)置成與外部時鐘同步模式.Bit3: T1OSCEN:此位為1時Timer1的時鐘選擇LP,為0時LP晶體被關(guān)閉.Bit5-4:T1CKPS:Timer1時鐘的預(yù)分頻系數(shù)設(shè)置,通過這兩位的是指,可以講Timer1設(shè)置成1:1、1:2、1:4、1:8幾種分頻值.Bit6:TMR1GE:只有當(dāng)TMR1ON位為1時才有效,當(dāng)此位為 1時,Timer1計數(shù)被Timer1的門限控制,此位為0時,Timer1正常計數(shù).Bit7:T1GINV:此位為1時,Timer1在門限為高時計數(shù),此位為0時,Timer1在門限為低時計數(shù).

Timer1的中斷編程:當(dāng)Timer1的計數(shù)產(chǎn)生溢出的時候,如果Timer1中斷允許的話,就會產(chǎn)生中斷.中斷可以這樣設(shè)置,Timer1的中斷允許位TMR1IE(在PIE1寄存器中)置1,寄存器INTCON的PEIE位置1,同時總中斷位GIE(位于寄存器INTCON中)要置為1.當(dāng)定時器產(chǎn)生中斷的時候,會把中斷標(biāo)志T1IF置為1(位于寄存器PIR1中),然后PC指針指向 0004H地址.T1IF位必須軟件清除.

(3)Timer2

Timer2的功能于Timer1有些不同,Timer2時一個八位的計數(shù)器,有一個八位的計數(shù)寄存器TMR2,Timer2具有以下功能:有兩個分頻器,一個是前分頻器,一個是后分頻器.分頻可以軟件進行設(shè)置,另外,Timer2的時鐘源是指令時間(FOSC/4),Timer2有一個寄存器 PR2,此寄存器的功能是當(dāng)TMR2增加到PR2的值時,將產(chǎn)生中斷,當(dāng)然,中斷必須允許,然后PR2的值會重新變?yōu)?0H.下面來介紹Timer2的編程:

Timer2的控制寄存器T2CON作用是設(shè)置Timer2的開啟關(guān)閉和前后分頻的分頻系數(shù),寄存器T2CON的 TOUTPS<3:0> 位設(shè)置后分頻系數(shù),可以被設(shè)置成1:1~1:16;位TMR2ON為1時,Timer2開啟,為0時,Timer2關(guān)閉;位T2CKPS<1: 0>可以設(shè)置前分頻系數(shù),可以被設(shè)置成1、4、16.

Timer2的中斷可以這樣控制,允許Timer2中斷位TMR2IE(位于 PIE1寄存器內(nèi))被置1時,Timer2中斷被允許,被置0時, Timer2中斷禁止.寄存器INTCON的PEIE位置1,同時總中斷位GIE(位于寄存器INTCON中)置為1.通過上面的設(shè)置,Timer2就可以產(chǎn)生中斷了.當(dāng)定時器產(chǎn)生中斷的時候,會把中斷標(biāo)志T2IF置為1(位于寄存器PIR1中),然后PC指針指向0004H地址.中斷標(biāo)志位T2IF必須軟件清除.

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