1.1嵌入式微控制器系統(tǒng)

1.1.1單片機系統(tǒng)

1.1.2PIC系列單片機

1.2PIC系列單片機概述

1.2.1PIC系列單片機的特點1.2.2PIC16F877單片機的結構

1.2.3PIC16F877單片機的引腳1.3存儲器概述

1.3.1程序存儲器

1.3.2數(shù)據(jù)存儲器第1章單片機組成結構1什么叫單片機？單片機就是在一塊芯片上集成了中央處理單元、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、輸入輸出和定時器/計數(shù)器等部件的一臺小型計算機。2PIC（PeripheryInterfaceChip）單片微機是美國Microchip公司生產(chǎn)的PIC系列單片機。PIC系列單片機的硬件系統(tǒng)設計簡潔，指令系統(tǒng)設計精煉。在所有的單片機品種中，PIC具有性能完善、功能強大、學習容易、開發(fā)應用方便、人機界面友好等突出優(yōu)點。3

1.1.1單片機系統(tǒng)

單片機的發(fā)展過程和性能的日益完善，實際上是對傳統(tǒng)控制技術的一場革命，開創(chuàng)了微控技術的新天地。現(xiàn)代控制系統(tǒng)的核心內(nèi)涵就是嵌入式計算機應用系統(tǒng)（MCU），而單片機就是最典型、最廣泛、最普及的嵌入式計算機應用系統(tǒng)。

5單片機的降臨，主要也是源于其性能價格比。一般單片機用于控制的目的，而對于其承擔的計算功能卻要求不高，只要能按照一定的程式進行在線檢測和即時控制工作即可。目前，各個單片機生產(chǎn)廠家還是立足于8位單片機的競爭，因為從其降臨以來，一直成為應用最廣泛的器件。2002年美國MICROCHIP和MOTOROLA兩家公司，已占據(jù)著世界8位單片機產(chǎn)量最高的前兩個芯片制造商。6

一般的單片機的結構可以用圖所示的方塊圖描述，用三大總線（DB、AB、CB）實現(xiàn)模塊之間的信息傳遞。單片機內(nèi)部結構7

單片機有哪些特點

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

1.1.2PIC系列單片機

PIC系列單片機，可以滿足用戶的各種需要。從中檔產(chǎn)品PIC16F877作為切入點，提供非常完備、易學易用的MPLAB-ICD集成開發(fā)環(huán)境。特別是對于單片機的新手，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系列單片機概述

Microchip公司是一家專門致力于單片機開發(fā)、研制和生產(chǎn)的制造商，其產(chǎn)品設計起點高，技術領先，性能優(yōu)越。11PIC系列單片機采用哈佛總線結構，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，就為實現(xiàn)指令提取和執(zhí)行的“流水作業(yè)”提供結構保證，即在執(zhí)行一條指令的同時對下一條指令進行取指操作。兩總線的分離，也為PIC實現(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.哈佛總線結構

13單片機總線結構比較從同一存儲器空間取指令和取操作數(shù)據(jù)。限制了數(shù)據(jù)流量。

從兩個獨立的存儲空間分別取指令和存取操作數(shù)。數(shù)據(jù)流量增加。針對程序區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)可以設計不同的數(shù)據(jù)線寬度。程序和數(shù)據(jù)存儲器馮-紐曼結構8-位CPU程序存儲器數(shù)據(jù)存儲器8-位12/14/16-位哈佛結構CPU14

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

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

MCS-51這樣的單片機：只能存放500多條指令

PIC系列單片機：存放多達1024條的指令。4．代碼壓縮率高

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

5．功耗低

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I/0端口驅(qū)動負載的能力較強，每個輸出引腳可以驅(qū)動多達20-25mA的負載，既能夠高電平直接驅(qū)動發(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，這樣可大大簡化控制電路。不過，請讀者注意，每個引腳的驅(qū)動能力并不表示端口引腳同時都具有這樣的功效。一般端口驅(qū)動能力約60-70mA，而所有輸入輸出驅(qū)動小于200mA，詳細數(shù)據(jù)可參考有關數(shù)據(jù)手冊。6．驅(qū)動能力強

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PIC系列單片機的一些型號具有同步串行口，可以滿足I2C（主控/從動）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準，是一種在芯片之間實現(xiàn)同步串行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g。利用單片機串行總線端口可以方便而靈活地擴展外圍器件，目前已在許多電子產(chǎn)品中得到廣泛應用。8．I2C和SPI串行總線端口

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1.2.2PIC16F877單片機的結構

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

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16F877單片機內(nèi)部配置了較完善的多個存儲器，可分為數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器兩種，為一般用戶提供很大的方便。但它們在形式上，具有很豐富的內(nèi)涵。

1.3存儲器概述

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16F877單片機內(nèi)部配置了8K×l4位的（FLASH）程序存儲器，可以很方便進行在線擦除和燒寫，壽命可達1000次以上。在PIC系列單片機教學實驗和科研開發(fā)中，顯示出無窮的魅力和寬廣的應用前景。相應的地址編碼范圍為0000H-lFFFH。1.3.1程序存儲器

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16F877單片機內(nèi)部配置兩類數(shù)據(jù)存儲器，普通RAM數(shù)據(jù)存儲器和EEPROM失電保持數(shù)據(jù)存儲器。

RAM總的地址空間為512個單元，其中包括部分無效單元,但每一個有效單位均可以象寄存器一樣進行移位、置位、復位和位測試等操作。PIC單片機的數(shù)據(jù)存儲器和其他單片機一樣,在配置結構上可分為通用寄存器和特殊功能寄存器兩大類，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)存儲器

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同時在PIC16F87