PIC16C5X硬件結(jié)構(gòu)

1、第一章 PIC16C5X硬件結(jié)構(gòu)第一節(jié) PIC16C5X主要功能特點(diǎn)· 采用精簡(jiǎn)指令集（RISC），僅33條指令。指令字長(zhǎng)12位，全部指令都是單字節(jié)指令。除涉及PC值改變的指令外（如跳轉(zhuǎn)指令等），其余指令都是單周期指令。· 工作頻率為DC20MHZ。· 系統(tǒng)為哈佛結(jié)構(gòu)。數(shù)據(jù)總線和指令總線各自獨(dú)立分開(kāi)，數(shù)據(jù)總線寬度為8位，指令總線寬度為12位。· 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）從3842K字節(jié)不等。內(nèi)部寄存器組（RAM）有2572個(gè)。· 7個(gè)特殊功能寄存器。· 2級(jí)子程序堆棧。· 工作電源   

2、0; - 商用級(jí)：2.5V6.25V     - 工業(yè)級(jí)：2.5V6.25V     - 軍工級(jí)：2.5V6.0V· 內(nèi)部自振式看門(mén)狗（WDT）· 低功耗模式（Sleep），耗電小于10uA。· 內(nèi)部復(fù)位電路· 內(nèi)帶一個(gè)8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器（RTCC）· 具備保密位。保密熔絲可在程序燒寫(xiě)時(shí)選擇將其熔斷，則程序不能被讀出拷貝。· 提供四種可選振蕩方式     - 低成本的阻容（RC）振蕩-RC  &#

3、160;  - 標(biāo)準(zhǔn)晶體/ 陶瓷振蕩-XT     - 高速晶體/ 陶瓷振蕩-HS     - 低功耗，低頻晶體振蕩LP· 1220根雙向可獨(dú)立編程I/O口。每根I/O口都可由程序來(lái)編程決定其輸入/輸出方向。· 低功耗     <2mA5V，4MHz     <15uA 3V，32KHz     <3uA低功耗模式3V，0°C70°

4、;C第二節(jié) PIC16C5X型號(hào)介紹及引腳介紹PIC16C5X有五種型號(hào)，見(jiàn)下表：PIC16C5X管腳圖如下：圖 1.1 PIC16C5X 管腳圖表 1.2描述了各引腳的功能：注：RTCC設(shè)置成內(nèi)部定時(shí)器時(shí)（由程序設(shè)定），這時(shí)應(yīng)將RTCC端接VSS或VDD，以避免干擾。采用RC振蕩時(shí)，OSC2端輸出一OSC1的4分頻信號(hào)。第三節(jié) PIC16C5X內(nèi)部結(jié)構(gòu)PIC16C5X在一個(gè)芯片上集成了一個(gè)8位算術(shù)邏輯單元ALU和工作寄存器（W）；3842K的12位程序存儲(chǔ)器（ROM）；3280個(gè)8位數(shù)據(jù)寄存器（RAM）；1220個(gè)I/ O口端；8位計(jì)數(shù)器及預(yù)分頻器；時(shí)鐘、復(fù)位、及看門(mén)狗計(jì)數(shù)器等。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖

5、1.2所示：圖1.2PIC16C5X內(nèi)部結(jié)構(gòu)    從圖中可以看到，PIC16C5X有個(gè)特點(diǎn)，就是把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM當(dāng)作寄存器來(lái)尋址使用以方便編程。寄存器組按功能分成二部分，即特殊寄存器組和通用寄存器組。特殊寄存器組包括實(shí)時(shí)時(shí)鐘計(jì)數(shù)器RTCC，程序計(jì)數(shù)器PC，狀態(tài)寄存器Status，I/O口寄存器以及存儲(chǔ)體選擇寄存器FSR。這些寄存器稍后我們還要詳細(xì)論述。    PIC總線結(jié)構(gòu)采取數(shù)據(jù)線（8位）和指令線（12位）獨(dú)立分離的哈佛（Harvard）結(jié)構(gòu)。這樣可使單片機(jī)的指令速度得到提高。當(dāng)一條指令在ALU中執(zhí)行時(shí)，下一

6、條指令已經(jīng)被取出放到指令寄存器等待執(zhí)行了。算術(shù)邏輯單元ALU和工作寄存器（W）承擔(dān)算術(shù)邏輯操作任務(wù)。     PIC16C5X提供二級(jí)堆棧（Stack），所以子程序調(diào)用只有二層。使用時(shí)一定要注意這點(diǎn)，否則程序運(yùn)行將失去控制。第四節(jié) 程序存儲(chǔ)器及堆棧PIC16C5X內(nèi)部有3842K的只讀程序存貯器，下面論述其結(jié)構(gòu)和堆棧。§1.4.1程序存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)    PIC16C5X程序存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)如圖1.3所示：圖1.2PIC16C5X內(nèi)部結(jié)構(gòu)       &#

7、160; 從上圖可看出，PIC程序存儲(chǔ)器采用分頁(yè)結(jié)構(gòu)，每頁(yè)長(zhǎng)0.5K。因此對(duì)于PIC16C52程序存儲(chǔ)器在1頁(yè)之內(nèi)，而對(duì)于PIC16C54和PIC15C55程序存儲(chǔ)器容量為1頁(yè)，PIC16C56和PIC16C57 的容量則分別為2頁(yè)和4頁(yè)。頁(yè)面地址由狀態(tài)寄存器f3的第5位和第6位（PA0、PA1）確定。程序轉(zhuǎn)移時(shí)，在本頁(yè)內(nèi)可直接進(jìn)行；在需跨頁(yè)跳轉(zhuǎn)時(shí)（GOTO、CALL指令），則必須根據(jù)將要跳轉(zhuǎn)去的頁(yè)面，把f3中的PA0、PA1位置成相應(yīng)的值。具體請(qǐng)參考f3寄存器描述及§ 程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的程序技巧例子。§1.4.2堆棧    P

8、IC16C5X設(shè)有二層堆棧，堆棧1和堆棧2，供子程序調(diào)用。涉及堆棧操作的指令有二條。    1、CALL-在主程序中第一次執(zhí)行CALL指令時(shí)，將PC值加1后推入堆棧1，堆棧1 原有的內(nèi)容則被推入堆棧2中。這時(shí)子程序中還可再做一次子程序嵌套，即再執(zhí)行一次 CALL指令。如果子程序調(diào)用多于二層時(shí)，堆棧中只存放最近的二個(gè)返回地址。    當(dāng)執(zhí)行一條CALL指令時(shí)，狀態(tài)寄存器f3中的將頁(yè)面尋址位PA1、PA0將被置入到PC的最高二位（第11位和第10位），而PC的第9位總是被置為0，如圖1.3所示。所以這時(shí)PC 值將是&#

9、160;   這意味著在PIC16C5X中，子程序起始地址只能放在每個(gè)程序存儲(chǔ)頁(yè)面的上半頁(yè)，即低地址的那一半（0000FF、2002FF、4004FF、6006FF）。注意，這里指的是子程序的起始地址，即子程序頭。而子程序體是可以延伸到下半頁(yè)去的。    對(duì)于PIC16C56和PIC16C57，由于程序空間分別為1K和2K，可能存在跨頁(yè)面子程序調(diào)用。所以調(diào)用子程序前必須先把f3中的PA0、PA1設(shè)置成該子程序所在的頁(yè)面地址。返回后再將其恢復(fù)成當(dāng)前的頁(yè)面值。當(dāng)然如果這時(shí)子程序是在同一頁(yè)面，則可省去這一過(guò)程。  

10、60;  2、RETLW-該指令把棧頂（堆棧1）的值寫(xiě)入PC，同時(shí)還把堆棧2的值拷貝到堆棧1 去。子程序總是返回到調(diào)用它時(shí)所在的地方，不管它是處在什么頁(yè)面，也不管f3寄存器中的PA0、PA1這時(shí)是指在什么頁(yè)面。但是執(zhí)行RETLW（子程序返回）指令并不會(huì)改變f3中PA0、PA1的值，所以當(dāng)你從一次跨頁(yè)面的子程序調(diào)用返回時(shí)，不要忘了恢復(fù)f3中的原先的PA0和PA1值。請(qǐng)參考上面關(guān)于CALL指令的敘述。    由于堆棧和PC的寬度是相同的，所以你可以在程序的任何地方執(zhí)行一條CALL 指令來(lái)調(diào)用子程序。但是對(duì)于跨頁(yè)面的調(diào)用，你要小心處理f3中

11、的頁(yè)面地址位PA0和PA1，請(qǐng)參考第二章指令詳解中的CALL實(shí)例。第五節(jié) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器PIC16C5X把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器RAM都當(dāng)作寄存器來(lái)使用以使尋址簡(jiǎn)單明潔，它們功能上可分為操作寄存器、I/O寄存器、通用寄存器和特殊功用寄存器。它們的組織結(jié)構(gòu)如圖1.4所示：這些寄存器用代號(hào)F0F79來(lái)表示。F0F4是操作寄存器，F(xiàn)5F7是I /O寄存器，其余為通用寄存器。特殊功用寄存器地址對(duì)用戶不透明。§1.5.1操作寄存器    1、F0間址寄存器    尋址F0實(shí)際上意味著間址尋址。實(shí)際地址為寄存器選擇寄存器F4的內(nèi)容。

12、例： MOVLW 10MOVWF f4 ；10f4MOVLW 55MOVWF f0 ；55f10    2、F1實(shí)時(shí)時(shí)鐘/計(jì)數(shù)寄存器（RTCC）    此寄存器是一個(gè)8位計(jì)數(shù)器。和其他寄存器一樣可由程序進(jìn)行讀寫(xiě)操作。它用于對(duì)外加在RTCC引腳上的脈沖計(jì)數(shù)，或?qū)?nèi)部時(shí)鐘計(jì)數(shù)（起定時(shí)器作用）。 圖1.5RTCC方塊圖    上圖中可看出RTCC工作狀態(tài)由OPTION寄存器控制（參見(jiàn)§），其中OPTION寄存器的RTS位用來(lái)選擇RTCC的計(jì)數(shù)信號(hào)源，當(dāng)RTS為"

13、1"時(shí)，信號(hào)源為內(nèi)部時(shí)鐘，RTS為"0"時(shí)，信號(hào)源為來(lái)自RTCC引腳的外部信號(hào)。OPTION寄存器的PSA位控制預(yù)分頻器（Prescaler）分配對(duì)象，當(dāng)PSA位為"1"，8位可編程預(yù)分配給RTCC，即外部或內(nèi)部信號(hào)經(jīng)過(guò)預(yù)分頻器分頻后再輸出給RTCC。預(yù)分頻器的分頻比率由OPTION內(nèi)的PS0PS2決定。這時(shí)涉及寫(xiě)f1（RTCC）寄存器的指令均同時(shí)將預(yù)分頻器清零。但要注意OPTION寄存器內(nèi)容仍保持不變，即分配對(duì)象、分頻比率等均不變。OPTION的RTE位用于選擇外部計(jì)數(shù)脈沖觸發(fā)沿。當(dāng)RTE為"1"時(shí)為下降沿觸發(fā)，為&quo

14、t;0"時(shí)為上升沿觸發(fā)。    RTCC計(jì)數(shù)器采用遞增方式計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)至FFH時(shí)，在下一個(gè)計(jì)數(shù)發(fā)生后，將自動(dòng)復(fù)零，重新開(kāi)始計(jì)數(shù)，以此一直循環(huán)下去。RTCC對(duì)其輸入脈沖信號(hào)的響應(yīng)延遲時(shí)間為2個(gè)機(jī)器周期，不論輸入脈沖是內(nèi)部時(shí)鐘、外部信號(hào)或是預(yù)分頻器的輸出。響應(yīng)時(shí)序見(jiàn)圖1.6。    RTCC對(duì)外部信號(hào)的采樣周期為2個(gè)振蕩周期。因此當(dāng)不用預(yù)分頻器時(shí)，外加在RTCC引腳上的脈沖寬度不得小于2個(gè)振蕩周期，即1/2指令周期。同理，當(dāng)使用預(yù)分頻器時(shí)，預(yù)分頻器的輸出脈沖周期不得小于指令周期，因此預(yù)分頻器最大輸入頻率可達(dá)N

15、.fosc/4，N為預(yù)分頻器的分頻比，但不得大于50MHZ。    當(dāng)RTCC使用內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)時(shí)，如果沒(méi)有預(yù)分頻器，則RTCC值隨指令節(jié)拍增1。 當(dāng)一個(gè)值寫(xiě)入RTCC時(shí)，接下來(lái)的二個(gè)指令節(jié)拍RTCC的值不會(huì)改變，從第三個(gè)指令節(jié)拍才開(kāi)始遞增，見(jiàn)下圖。 圖 RTCC時(shí)序圖:內(nèi)部時(shí)鐘/無(wú)預(yù)分頻器圖1.6B RTCC時(shí)序圖:內(nèi)部時(shí)鐘/預(yù)分頻比1:2    應(yīng)注意的是盡管PIC對(duì)外部加于RTCC信號(hào)端上的信號(hào)寬度沒(méi)有很?chē)?yán)格的要求，但是如果高電平或低電平的維持時(shí)間太短，也有可能使RTCC檢測(cè)不到這個(gè)信號(hào)。一般要求信號(hào)寬度要大于

16、是10nS。    3、F2程序計(jì)數(shù)器（PC）    16C5X各種型號(hào)的PC長(zhǎng)度和堆棧的長(zhǎng)度。表1.3 PC及堆棧的寬度    單片機(jī)一復(fù)位（RESET），F(xiàn)2的值全置為"1"。除非執(zhí)行地址跳轉(zhuǎn)指令，否則當(dāng)執(zhí)行一條指令后，F(xiàn)2（PC）值會(huì)動(dòng)加1指向下一條指令。    下面這些指令可能改變PC的值：    a、"GOTO"指令。它可以直接寫(xiě)（改變）PC的低9

17、位。對(duì)于PIC16C56/57/58，狀態(tài)寄存器F3的PA1、PAO兩位將置入PC的最高二位。所示"GOTO"指令可以跳轉(zhuǎn)到程序存儲(chǔ)器的任何地方。    b、"CALL"指令。它可以直接寫(xiě)PC 低8位，同時(shí)將PC的第9位清零。對(duì)于PIC16C56/57/58，狀態(tài)寄存器F3的PA1、PAO兩位將置入PC的最高二位（第10、11位）。    c、"RETLW"指令。它把棧項(xiàng)（堆棧1）的值寫(xiě)入PC。    d、"

18、;MOVWF F2"指令。它把W寄存器的內(nèi)容置入PC。    e、"ADDWF F2"指令。它把PC值加1后再和W寄存器的值相加，結(jié)果寫(xiě)入PC。    在以上b、d和e中，PC的第9位總是被清為零。所以用這三條指令來(lái)產(chǎn)生程序跳轉(zhuǎn)時(shí)，要把子程序或分支程序放在每頁(yè)的上部地址（分別為000-0FF、200-2FF、400-4FF、600-6FF）。     4、F3狀態(tài)寄存器（STATUS）    如圖1.7所示

19、F3包含了ALU的算術(shù)狀態(tài)、RESET狀態(tài)、程序存儲(chǔ)器頁(yè)面地址等。F3中除PD和TO兩位外，其他的位都可由指令來(lái)設(shè)置或清零。注意，當(dāng)你執(zhí)行一條欲改變F3 寄存器的指令后，F(xiàn)3中的情況可能出乎你的意料。例：CLRF F3 ；清F3為零    你得到的結(jié)果是F3=000UU100（U為未變）而不是想像中的全零。UU兩位是PD和TO，它們維持不變，而2位由于清零操作被置成"1"。所以如果你要想改變F3的內(nèi)容，建議你使用BCF、BSF和MOVWF這三條指令，因?yàn)樗鼈兊膱?zhí)行不影響其他狀態(tài)位。 例：MOVLW 0 ；0WMOVWF F3 ；把F3

20、除PD和TO以外的位全部清零，則你可得到F3=000UU000。    有關(guān)各條指令對(duì)狀態(tài)位的影響請(qǐng)看第二章介紹。    在加法運(yùn)算（ADDWF）時(shí)，C是進(jìn)位位。在減法運(yùn)算（SUBWF）時(shí)，C是借位的反（Borrow）。例：CLRF F10 ；F10=0MOVLW 1 ；1WSUBWF F10 ；F10-W=0-1=FFHF10 C=0:運(yùn)算結(jié)果為負(fù)例：MOVLW 1 ；1WMOVWF F10 ；F10=1CLRW ；W=0SUBWF F10 ；F10-W=1-0=1F10C=1:運(yùn)算結(jié)果為正  

21、;  PD和TO兩位可用來(lái)判斷RESET的原因。例如判斷RESET是由芯片上電引起的，或是由看門(mén)狗WDT計(jì)時(shí)溢出引起的，或是復(fù)位端加低電平引起的，或是由WDT喚醒SLEEP引起的。    表1.4列出了影響TO、PD位的事件。表1.5列出了在各種RESET后的TO、PD位狀態(tài)。     判斷RESET從何處引起有時(shí)是很必要的。例如在對(duì)系統(tǒng)初始化時(shí)，經(jīng)常需判斷這次復(fù)位是否是上電引起的。如果不是上電復(fù)位，則不再進(jìn)行初始化。    頁(yè)面選擇位PA1、PA0的作用

22、前面已描述過(guò)，RESET時(shí)清PA0-PA2位為零，所以復(fù)位后程序區(qū)頁(yè)面自動(dòng)選擇在0頁(yè)。    5、F4 寄存器選擇寄存器（FSR）    a、 PIC16C52/54/55/56    F4的04位在間接尋址中用來(lái)選擇32個(gè)數(shù)據(jù)寄存器。57位為只讀位，并恒為1。請(qǐng)參考F0寄存器描述。    b、PIC16C57/58    FSR<6:5>位用來(lái)選擇當(dāng)前數(shù)據(jù)寄存器體（Bank）。PIC

23、16C57有80個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，如圖1.4所示。80個(gè)寄存器分為4個(gè)體（Bank0Bank3），每個(gè)體的低16個(gè)寄存器的物理位置是相同的（參考§通用寄存器的描述）。當(dāng)FSR的第4位為"1"時(shí)，則要根據(jù)FSR<6:5>位來(lái)選擇某個(gè)寄存器體中的某一個(gè)高16的寄存器。表1.6 寄存器體高16寄存器地址    注意：當(dāng)芯片上電復(fù)位時(shí)，F(xiàn)SR<6:5>是不定的，所以它可能指向任何一個(gè)Bank。而其他復(fù)位則保持原來(lái)的值不變。    具體程序技巧請(qǐng)參閱§程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的

24、描述。§1.5.2 I/O 寄存器    PIC16C52/54/56/58有二個(gè)I/O口RA、RB（F5、F6），PIC16C55/57有三個(gè)I/O口RA、RB、RC（F5、F6、F7）。與其它寄存器一樣，它們皆可由指令來(lái)讀寫(xiě)。它們是可編程雙向I/O口，可由程序來(lái)編程確定每一根I/O端的輸入/輸出狀態(tài)?？刂品椒ㄒ?jiàn)§1.8節(jié)。    RESET后所有的I/O口都置成輸入態(tài)（等于高阻態(tài)），即I/O控制寄存器（TRISA、TRISB、TRISC）都被置成"1"。 

25、60;  1、F5（A口）    4位I/O口寄存器。只能使用其低4位。高4位永遠(yuǎn)定義為"0"。    2、F6（B口）    8位I/O口寄存器。    3、F7（C口）    對(duì)于PIC16C55/PIC16C57，它是一個(gè)8位I/O口寄存器。    對(duì)于PIC16C54/56/58，它是一個(gè)通用寄存器。§

26、;1.5.3 通用寄存器    PIC16C54/56：        07H1FH    PIC16C55：        08H1FH PIC16C57/58：08H-0FH：共有通用寄存器（無(wú)須體選擇即可尋址）。10H-1FH：Bank0的通用寄存器20H-2FH：物理上等同于00H-0FH。30H-3FH：Bank1的通用寄存器40H-4FH：物理上

27、等同于00H-0FH。50H-5FH：Bank2的通用寄存器60H-6FH：物理上等同于00H-0FH。70H-7FH：Bank3的通用寄存器。請(qǐng)參考圖1.4。對(duì)寄存器體Bank的尋址請(qǐng)參閱F4寄存器描述和第四章的實(shí)例。§1.5.4 特殊功能寄存器    1、工作寄存器（W）        W用來(lái)存放兩操作數(shù)指令中的第二個(gè)操作數(shù)，或用以進(jìn)行內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送。算術(shù)邏輯單元ALU把W和寄存器連接起來(lái)，ALU的運(yùn)算結(jié)果通過(guò)總據(jù)總線可以送到W保存。  

28、60; 2、I/O控制寄存器（TRISA、TRISB、TRISC）        TRISA、TRISB、TRISC分別對(duì)應(yīng)I/O口A、B、C。其中TRISA只有4位，和A口對(duì)應(yīng)。執(zhí)行"TRIS f"指令可把W的值置入I/O控制寄存器，以此來(lái)定義各I/O端的輸入/輸出態(tài)。當(dāng)寫(xiě)入"1"時(shí)，將相應(yīng)的I/O端置成輸入態(tài)（高阻態(tài)），當(dāng)寫(xiě)入"0"，則將相應(yīng)的I/O端置成輸出態(tài)。I/O控制寄存器都是只寫(xiě)寄存器，在RESET后自動(dòng)置為全"1"

29、;，即所有I/O口都為輸入態(tài)。     3、預(yù)設(shè)倍數(shù)/RTCC選擇寄存器（OPTION）    OPTION可用于：        a、定義預(yù)分頻器的預(yù)分頻參數(shù)。        b、分配預(yù)分頻器（Prescaler）給RTCC或WDT。注意預(yù)分頻器只能分配給RTCC或WDT其中之一使用，不能同時(shí)分配。     

30、;   c、定義RTCC的信號(hào)源。        d、定義RTCC信號(hào)源的觸發(fā)沿（上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā)）。    圖1.8顯示了OPTION各位的意義。    當(dāng)預(yù)分頻器分配給RTCC后，所有寫(xiě)RTCC寄存器的指令如CLRF 1、MOVWF 1等都會(huì)清除預(yù)分頻器。同理，分配給WDT時(shí)，諸如CLRWDT和SLEEP指令將清除預(yù)分頻器里已有的值使其歸零。通過(guò)執(zhí)行"OPTION"指令可將W值

31、置入OPTIOW寄存器，RESET后OPTION被置成全"1"。    例：MOVLW 07H ；W=7    OPTION ；7OPTION ；預(yù)分頻器(1:256)分配給RTCC。RTCC信號(hào)源為內(nèi) 部指令時(shí)鐘周期。第六節(jié) 預(yù)分頻器Prescaler預(yù)分頻器是一個(gè)分頻倍數(shù)可編程的8位計(jì)數(shù)器。其結(jié)構(gòu)如圖1.9所示上節(jié)對(duì)預(yù)分頻參數(shù)已有描述，這里不贅述。    預(yù)分頻器的分配對(duì)象完全由程序控制?？梢栽诔绦蛑懈淖冾A(yù)分頻器分配對(duì)象。  

32、60; 1、從RTCC到WDT的改變 MOVLW B'XX0X0XXX' ；選擇內(nèi)部時(shí)鐘和新的預(yù)分頻值    OPTION ；如果新的預(yù)分頻值="000"或者    CLRF RTCC ；="001"，則暫時(shí)先選一個(gè)另外的值    MOVLW B'XXXX1XXX' ；清零RTCC和預(yù)分頻器    OPTION ；選擇WDT為對(duì)象，但不要改變預(yù)分頻值

33、60;   CLRWDT ；清WDT和預(yù)分頻器    MOVLW B'XXXX1XXX' ；選擇新的預(yù)分頻值    2、從WDT到RTCC的改變 CLRWDT ；清WDT及預(yù)分頻器MOVLW B'XXXX0XXX ；選擇RTCCOPTION圖1.9 預(yù)分頻器方塊圖第七節(jié) 看門(mén)狗WDT看門(mén)狗計(jì)時(shí)器（Watch Dog Timer）是一個(gè)片內(nèi)自振式的RC振蕩計(jì)時(shí)器，無(wú)需任何的外接元件。這意味著即使芯片OSC1/OSC2上振蕩停止了（例如執(zhí)行指令SLEEP后），WDT

34、照樣保持計(jì)時(shí)。WDT計(jì)時(shí)溢出將產(chǎn)生RESET。在PIC16C5X 芯片內(nèi)有一個(gè)特殊的謂之"定義EPROM"（Configuration EPROM）的單元，其中的一個(gè)位是用于定義WDT的。你可以將其置"0"來(lái)抑制WDT使之永遠(yuǎn)不起作用。這將在第七章的燒寫(xiě)器介紹部分詳細(xì)說(shuō)明，請(qǐng)參閱。     1、WDT周期    WDT有一個(gè)基本的溢出周期18ms（無(wú)預(yù)分頻器），如果你需要更長(zhǎng)的WDT周期，可以把預(yù)分頻器分配給WDT，最大分頻比可達(dá)1:128，這時(shí)的WDT溢出周期約為2.5S。

35、WDT溢出周期和環(huán)境溫度、VDD等參數(shù)有關(guān)系，請(qǐng)參閱附錄的圖表。"CLRWDT"和"SLEEP"指令將清除WDT計(jì)時(shí)器以及預(yù)分頻器里已有的計(jì)數(shù)值（當(dāng)預(yù)分頻器分配給WDT時(shí)）。WDT一般用來(lái)防止系統(tǒng)失控或者說(shuō)防止單片機(jī)程序運(yùn)行"失控"。在正常情況下，WDT應(yīng)在計(jì)滿溢出前被CLRWDT指令清零，以防止產(chǎn)生RESET。如果程序由于某種干擾而失控，那么不能在WDT溢出前執(zhí)行一條CLRWDT指令，就會(huì)使WDT溢出而產(chǎn)生RESET，使系統(tǒng)重新啟動(dòng)運(yùn)行而不至失去控制。若WDT溢出產(chǎn)生RESET，則狀態(tài)寄存器F3的"TO"位會(huì)被清

36、零，用戶程序可藉此判斷復(fù)位是否由WDT溢時(shí)所造成。     2、WDT編程注意事項(xiàng)    如果使用WDT，一定要仔細(xì)在程序中的某些地方放一條"CLRWDT"指令，以保證在WDT在溢出前能被請(qǐng)零。否則會(huì)造成芯片不停地產(chǎn)生RESET，使系統(tǒng)無(wú)法正常工作。第八節(jié) I/O口結(jié)構(gòu)PEC16C5X的所有I/O端的結(jié)構(gòu)都是相同的，如圖1.10所示： 圖1.10 I/O結(jié)構(gòu)    所有I/O端皆可置成輸入或輸出態(tài)。輸入無(wú)鎖存，所以外部輸入信號(hào)應(yīng)保持到讓CPU讀入為止。輸出

37、鎖存。    I/O端的輸入/輸出狀態(tài)由對(duì)應(yīng)的I/O控制寄存器"TRIS f"控制，當(dāng)"TRIS f"將"1"置入I/O控制器時(shí)Q1和Q2都處于截止態(tài)，所以I/O端即呈高阻態(tài)（輸入態(tài)）。當(dāng)執(zhí)行 I/O讀指令（如MOVF 6，W），把當(dāng)前I/O端的狀態(tài)讀入數(shù)據(jù)總線。當(dāng)"TRIS f"將"0"置入I/O控制器時(shí)，Q1和Q2的導(dǎo)通情況將要由數(shù)據(jù)鎖存器Q端的狀態(tài)來(lái)決定。當(dāng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)為"1"時(shí)，Q端為低電平0，則Q1導(dǎo)通，I/O輸出為高電平。反之，

38、當(dāng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)為"0"時(shí)，Q端為"1"，則Q2導(dǎo)通，I/O端輸出為低電平。I/O讀寫(xiě)時(shí)序如圖1.11所示：    注：本圖顯示了PORTB口的一個(gè)寫(xiě)入讀出的連續(xù)動(dòng)作。I/O腳電平的建立時(shí)間=0.25TCY-TPD，其中TCY為指令周期，所以對(duì)于高速振蕩來(lái)說(shuō)，連續(xù)的寫(xiě)入讀出可能會(huì)有問(wèn)題，兩者中間應(yīng)有延遲。圖1.11 I/O口讀/寫(xiě)時(shí)序圖     I/O口使用注意事項(xiàng)：    a、I/O方向轉(zhuǎn)置的問(wèn)題   

39、0;某時(shí)候可能需要一個(gè)I/O口一會(huì)做輸入，一會(huì)又做輸出。這就是I/O方向的轉(zhuǎn)置。    在編寫(xiě)這種I/O轉(zhuǎn)置程序時(shí)必須注意，有些指令如位設(shè)置指令（BSF、BCF）寫(xiě)I/O口時(shí)是先從I/O讀入其狀態(tài)，執(zhí)行位操作后再將結(jié)果寫(xiě)回去覆蓋原來(lái)的內(nèi)容（輸出的結(jié)果放在I/O口的數(shù)據(jù)鎖存器）。舉個(gè)例說(shuō)："BSF 6，5"這條指令的目的是要把B口的第6位置為高電平"1"。執(zhí)行這條指令時(shí)，先把整個(gè)B口當(dāng)前的狀態(tài)內(nèi)容讀入到CPU，把第6位置成"1"后再把結(jié)果（8個(gè)位）重新輸出到B口。如果B口中的有一個(gè)I/O端是需要方

40、向轉(zhuǎn)置的（比如說(shuō)bit1），而這時(shí)是處于輸入態(tài)，那么B口的狀態(tài)值重新寫(xiě)入后，B口的數(shù)據(jù)鎖存器1（見(jiàn)圖1.9相對(duì)于B口bit1的鎖存器）的鎖存值就是當(dāng)前B口Bit1的狀態(tài)。這可能和先前Bit1作為輸出時(shí)所鎖存的值不同，所以當(dāng)Bit1再轉(zhuǎn)置成輸出態(tài)時(shí)，出現(xiàn)在bit1端的狀態(tài)就可能和先前的輸出態(tài)不同了。    b、I/O的"線或"和"線與"    從圖1.10看出:PIC I/O端輸出電路為CMOS互補(bǔ)推挽輸出電路。 因此與其他這類(lèi)電路一樣，當(dāng)某個(gè)PIC I/O端設(shè)置為輸出狀態(tài)時(shí)，

41、不能與其他電路的輸出端接成"線或"或"線與"的形式。否則可能引起輸出電流過(guò)載，燒壞PIC。    如需要與其他電路接成"線或"電路時(shí)，PIC I/O端必須置于"0"狀態(tài)或輸入狀態(tài)并外接上拉電阻。如需要接成"線與"電路時(shí)，則PIC I/O端必須置于"1"狀態(tài)或輸入狀態(tài)，并外接下拉電阻。電阻的阻值根據(jù)實(shí)際電路和PIC I/O端最大電流來(lái)選定。    c、I/O口的連續(xù)操作  

42、60; 一條寫(xiě)I/O的指令，對(duì)I/O真正寫(xiě)操作是發(fā)生在指令的后半周期（參照?qǐng)D1.11）。而讀I/O的指令卻是在指令的周期開(kāi)始就讀取I/O端狀態(tài)。所以當(dāng)你連續(xù)對(duì)一個(gè)I/O 端寫(xiě)入再讀出時(shí)，必須要讓I/O端上的寫(xiě)入電平有一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)間，否則讀入的可能是前一個(gè)狀態(tài)，而不是最新的狀態(tài)值。一般推薦在兩條連續(xù)的寫(xiě)，讀I/O口指令間至少加一條NOP指令。例：MOVWF 6 ； 寫(xiě)I/ONOP ； 穩(wěn)定I/O電平MOVF 6，W ； 讀I/Od、噪聲環(huán)境下的I/O操作    在噪聲環(huán)境下（如靜電火花），I/O控制寄存器可能因受干擾而變化。比如I/O口可能會(huì)從輸

43、入態(tài)自己變成輸出態(tài)，對(duì)于這種情形，WDT也是無(wú)法檢測(cè)出來(lái)的。因此如果你的應(yīng)用環(huán)境是較惡劣的，建議你每隔一定的間隔，都重新定義一下I/O控制寄存器。 第九節(jié) 振蕩電路 PIC16C5X系列可以使用種類(lèi)型振蕩方式：標(biāo)準(zhǔn)晶體/陶瓷振蕩XT、高速晶體振蕩HS（4MHZ以上）、低頻晶體振蕩LP（32KHz）以及阻容振蕩RC。    對(duì)于窗口型可重擦除芯片可以通過(guò)對(duì)"定義EPROM"（Coriguratiou EPROM）編程來(lái)選擇任何一種振蕩方式。對(duì)于OTP和掩腌片QTP則由廠家定義好振蕩方式，并通過(guò)相應(yīng)的檢測(cè)。  

44、;  仿真工具如PICMATE仿真器和PICKIT燒寫(xiě)器等可以讓用戶選擇所需的振蕩方式進(jìn)行仿真和燒寫(xiě)，請(qǐng)參閱第六章和第七章介紹。§ 晶體/陶瓷振蕩    這種振蕩包括XT、HS和LP。其電路是在OSC1和OSC2兩端加一晶體/陶瓷振蕩，如圖1.12。只有"HS"晶體振蕩才可能需要Rs（100<Rs<1K）。 圖1.12 晶體/陶瓷振蕩電路表1.7列出了使用陶瓷振蕩器時(shí)所需的電容值。表1.8列出了使用晶體振蕩器時(shí)所需的電容值。    電容值取大有利于振蕩的

45、穩(wěn)定，但卻延長(zhǎng)了起振時(shí)間。表中的電容值能滿足一般的要求。§1.9.2RC 振蕩    這種振蕩類(lèi)型成本最低，但頻率的精確性較差，適用于時(shí)間精確度要求不高的應(yīng)用場(chǎng)合。RC振蕩的頻率是DD、RC值以及環(huán)境溫度的函數(shù)。請(qǐng)參閱附錄的RC頻率函數(shù)圖。RC振蕩的連接如圖1.13所示。圖1.13 RC 振蕩電路     RC振蕩是在OSC1端連接一個(gè)串聯(lián)的電阻電容。這個(gè)電阻如果低于2.2K，振蕩不穩(wěn)定，甚至不能振蕩。但是電阻高于1M時(shí)，則振蕩又易受干擾。所以電阻值最好取5K100K之間。盡管電容C值為0時(shí)，電路也能振蕩

46、，但也易受干擾且不穩(wěn)定，所以電容值應(yīng)取20P以上。RC值和頻率關(guān)系如表1.9所示。RC振蕩時(shí)OSC2端輸出OSC1的4分頻脈沖（f=1/4 OSC1）。§1.9.3外部振蕩    PTC16CSX可以接受外部振蕩源（僅適合于HS、XT和LP類(lèi)型振蕩）。連接時(shí)將外部振蕩接入OSC1，OSC2則開(kāi)路。如圖1.14所示。圖1.14 外部振蕩電路§ 時(shí)鐘/指令時(shí)序    振蕩器信號(hào)從OSC1端輸入單片機(jī)后，經(jīng)過(guò)4分頻電路產(chǎn)生4個(gè)不重疊的內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)Q1、Q2、 Q3、Q4。時(shí)序圖如1.15所示。圖1.1

47、5 時(shí)鐘/指令時(shí)序圖     一條指令周期需經(jīng) Q1Q4四個(gè)節(jié)拍時(shí)間來(lái)完成。PIC16C5X除了地址跳轉(zhuǎn)指令是二周期指令，其余全是單周期指令。一條指令正在執(zhí)行時(shí)（Q1Q4節(jié)拍間），PC值又在Q1節(jié)拍間加1，把下一條要執(zhí)行的指令取到指令寄存器，準(zhǔn)備讓CPU執(zhí)行下一條指令了，這是RISC結(jié)構(gòu)單片機(jī)的特點(diǎn)，它使單片機(jī)的速度加快（同等振蕩頻率下比一般CISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)如Z86、68HC等快4倍速）。    表1.10列出了振蕩時(shí)鐘頻率和指令速度的關(guān)系。第十節(jié) 復(fù)位（RESET） PIC16C5X內(nèi)藏有上電復(fù)位電

48、路（POR）。在芯片上有一復(fù)位端MCLR，對(duì)于一般的應(yīng)用，只要把MCLR端接在高電位（VDD）即可，因?yàn)閮?nèi)部復(fù)位電路會(huì)在芯片上電時(shí)自動(dòng)復(fù)位，無(wú)需在MCLR端再加上電復(fù)位電路。對(duì)于某些特殊應(yīng)用，則需在MCLR端加上外部上電復(fù)位電路，在§我們會(huì)談及這個(gè)問(wèn)題。 §1.10.1復(fù)位的條件和原因    復(fù)位可由下面事件引發(fā)產(chǎn)生：        a、芯片上電；        b、把芯片MC

49、LR端置低電平；        c、看門(mén)狗（WDT）超時(shí)溢出。§ 復(fù)位時(shí)的PIC狀態(tài)    在芯片復(fù)位期間，芯片狀態(tài)為：        a、振蕩器處于起振準(zhǔn)備狀態(tài)；        b、所有I/O口都被置成高阻態(tài)（即輸入態(tài)）；       &

50、#160;c、PC值被置為全"1"；        d、OPTION被置為全"1"；        e、WDT和預(yù)分頻器被清零；        f、狀態(tài)寄存器（F3）的程序頁(yè)面位（高三位）被清零。§ 振蕩起振計(jì)時(shí)器（OST）    對(duì)于晶體/陶瓷振蕩電路，上電后它們還需

51、要一定的時(shí)間來(lái)起振或產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩信號(hào)，有鑒于此，PIC在其內(nèi)部專(zhuān)門(mén)設(shè)置了一個(gè)"振蕩起振計(jì)時(shí)器"OST（Oscillator Start-up Timer）。OST在MCLR端達(dá)到高電平后才開(kāi)始啟動(dòng)計(jì)時(shí)18ms，使RESET狀態(tài)保持18ms以便讓振蕩電路起振及穩(wěn)定下來(lái)。在一般情況下，我們都將MCLR端直接在VDD（+5V）上即可。這樣上電后一旦MCLR端電平升高到一定程序后OST即開(kāi)始計(jì)數(shù)18ms，這段時(shí)間已足夠讓振蕩起振，OST計(jì)滿18ms后，芯片結(jié)束RESET狀態(tài)，開(kāi)始進(jìn)入程序運(yùn)行。    當(dāng)WDT計(jì)時(shí)溢出后，OST也是馬上啟動(dòng)計(jì)

52、時(shí)18ms，保持18ms的RESET狀態(tài)，然后再進(jìn)行程序運(yùn)行。§1.10.4內(nèi)部上電復(fù)位路（POR）    PIC16C5X片內(nèi)上電復(fù)位電路POR（Power On Reset）能使PIC芯片上電后自動(dòng)會(huì)產(chǎn)生復(fù)位，所以一般不需要再在MCLR端加外部復(fù)位電路，只要將其接在VDD上即可。圖1.16是POR的簡(jiǎn)圖。    從圖中我們可以看到，當(dāng)上電（Power On）、或MCLR端變低，都會(huì)置位（set）"復(fù)位鎖存器"，使其輸出復(fù)位電平讓芯片處于RESET狀態(tài)，這時(shí)OST也處于復(fù)位狀態(tài)。當(dāng)O

53、ST檢測(cè)到MCLR變?yōu)楦唠娖胶蠹撮_(kāi)始計(jì)時(shí)18ms，計(jì)滿18ms后會(huì)復(fù)位（Reset）"復(fù)位鎖存器"使其Q端輸出高電平，從而使芯片結(jié)束復(fù)位狀態(tài)，進(jìn)入運(yùn)行。圖1.16內(nèi)部上電復(fù)位路簡(jiǎn)圖  §1.10.5外部復(fù)位電路     在某些應(yīng)用情況下我們也可能需要外部復(fù)位電路。    一、手動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)當(dāng)你在應(yīng)用中需要一個(gè)手動(dòng)復(fù)位開(kāi)關(guān)時(shí)，可以使用下面的電路。如圖1.17。    二、低頻振蕩電路當(dāng)使用低頻振蕩（LP）時(shí)，OST的18ms不足以使其建立穩(wěn)

54、定的振蕩，所以也許你需要更長(zhǎng)的RESET 時(shí)間，這時(shí)可以用外部上電復(fù)位電路來(lái)延長(zhǎng)復(fù)位時(shí)間。如圖1.18。        圖1.17 按健復(fù)位電路圖1.18 外部上電復(fù)位電路注：1. 二極管D使電容C能在VDD掉電時(shí)快速放電。    2. R<40K，以保證其兩端的電壓降不大于0.2V（即IMCLR*R<0.2V，IMCLR為 MCLR端最大輸入電流）。     3. R1取1001K，用來(lái)限制在靜電環(huán)境，電容C充放電時(shí)的沖擊電流。使用了外部加電復(fù)位電路，其復(fù)位過(guò)程即如圖1.19所示：圖1.19 使用外部上電復(fù)位電路的復(fù)位過(guò)程    VDD上升到穩(wěn)定值一段時(shí)間后MCLR才上升到高電平。而OST只有檢測(cè)到MCLR升為高電平后才開(kāi)始計(jì)時(shí)18ms，所以就可取得長(zhǎng)于18ms的復(fù)位時(shí)間了。