PIC單片機的快速入門指南

PIC單片機的快速入門指南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，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，還具有上電復位、欠壓復位、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于PIC單片機的這些模塊和功能。1.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的地址為復位地址，當上電或者看門狗計時器等復位的時候，均會導致PC指針指向復位地址。地址0004H為中斷地址，當無論發(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?？梢酝ㄟ^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。2.PIC的輸入輸出端口在學習這個部分的時候，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，在設計的時候要注意。在設置的時候，一般要進行以下幾項設置：（1）設置端口是模擬端口還是數(shù)字端口，可以通過寄存器ANSEL來設置。例如你想用AD，就要將相應的引腳設置為模擬輸入端口。（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）來設置。（3）設置端口的輸出電平，可以通過寄存器PORTA（A口）或PORTC（C口）來設置。這是對IO口的通用設置，但是這不是全部的設置，接下來的設置要看時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，就要對相應的寄存器進行設置。弱上拉的設置：只有當引腳為輸出的時候弱上拉才有效，可以通過寄存器WPUA來設置相應引腳的弱上拉，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計是不可取的，但是如果在進行一些例如鍵盤電路設計的候，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。電平變化中斷的設置：可以通過寄存器IOCA來設置，但是首先要將相應引腳設置為數(shù)字端口且為輸入狀態(tài)。同時要將寄存器INTCON的REIE位設置為1，總中斷要允許（置寄存器INTCON的GIE位），如果設置相應引腳有這個功能，當此引腳電平發(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腳的沿中斷設置：同樣首先要將相應引腳設置為數(shù)字端口且為輸入狀態(tài)，設置INTCON的INTF位為1，表示允許int引腳外部中斷，寄存器OPTION_REG的INTEGD位可以設置是上升沿中斷還是下降沿中斷。當發(fā)生中斷時，INTCON的INTF位被置為1，GIE被清零，在中斷服務程序中，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。3.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，下面來分別談談這三個定時器的用法和設置問題。（1）Timer0Timer0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有關的寄存器有：TMR0，INTCON，OPTION_REG，TRISA.當Timer0作為定時器來使用的時候，要設置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（當沒有預分頻的時候），當TMR0被賦值的時候，會有兩個指令周期的延時。預分頻器可以和看門狗共用，可以由OPTION_REG的PSA位來設置，當PSA為0的時候分頻器選擇Timer0，當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來設置，設置的值可以由1:2到1:256.當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Timer0的預分頻系數(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）Timer1Timer1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來設置。以下是T1CON每個位的具體功能：bit1:Timer1是否開啟位，當此位設為1時，Timer1開啟，設為0時，Timer1關閉;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T1ACS位為0時，時鐘為FOSC/4，當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TMR1CS位為1、T1SYNC位為1，定時器1被設置成與外部時鐘不同步，T1SYNC位為0時，定時器1被設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晶體被關閉.Bit5-4:T1CKPS:Timer1時鐘的預分頻系數(shù)設置，通過這兩位的是指，可以講Timer1設置成1:1、1:2、1:4、1:8幾種分頻值.Bit6:TMR1GE：只有當TMR1ON位為1時才有效，當此位為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.當定時器產(chǎn)生中斷的時候，會把中斷標志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）Timer2Timer2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TMR2增加到PR2的值時，將產(chǎn)生中斷，當然，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作用是設置Timer2的開啟關閉和前后分頻的分頻系數(shù)，寄存器T2CON的TOUTPS《3:0》位設置后分頻系數(shù)，可以被設置成1:1~1:16;位TMR2ON為1時，Timer2開啟，為0時，Timer2關閉;位T2CKPS《1：0》可以設置前分頻系數(shù)，可以被設置成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.通過上面的設置，Timer2就可以產(chǎn)生中斷了。當定時器產(chǎn)生中斷的時候，會把中斷標志T2IF置為1（位于寄存器PIR1中），然后PC指針指向0004H地址。中斷標志位T2IF必須軟件清除。下面是三個定時器的比較：喚醒功能其他功能定時器Timer0內(nèi)部或外部時鐘源，有一個預分頻器。定時器、醒功能。計數(shù)器值溢出時發(fā)生中斷預分頻器與看門狗共用。定時器Timer1內(nèi)部或外部時鐘源，有一個預分頻器定時器、計數(shù)器外部時鐘、異步模式時可喚醒CPU計數(shù)器值溢出時發(fā)生中斷與比較器模塊、捕獲/比較模塊共用定時器Timer2有前分頻器和后分頻器醒功能。計數(shù)器值與預置值相等時發(fā)生中斷PWM的產(chǎn)生需要此定時器4.AD模塊PIC16F616有一個十位、八路的AD轉(zhuǎn)換器。其參考電壓可以為電源電壓VDD，也可以是外部參考電壓（VREF引腳），當AD轉(zhuǎn)換完成后可以產(chǎn)生一個中斷，此中斷可以把單片機從睡眠狀態(tài)中喚醒。下面來介紹一下關于AD轉(zhuǎn)換的編程方法。要使用一個ADC，要做的有一下幾件事情：（1）設置端口，需要采樣模擬信號的端口必須設置為模擬輸入狀態(tài)，如果設置為數(shù)字端口，將使轉(zhuǎn)換結(jié)果不正確，端口的模擬輸入可以由寄存器ANSEL來配置，在講RA口的時候已經(jīng)說到了如何配置了。（2）通道的選擇，有八路外部通道和三路內(nèi)部通道，可以通過ADCON0寄存器的CHS《3:0》位來設置通道的選擇。（3）參考電壓的選擇，參考電壓可以是VDD，也可以是外部參考電壓，可以通過ADCON0寄存器的VCFG位來設置，當VCFG=0時，參考電壓為VDD，當VCFG=1時，參考電壓為外部參考電壓（來自VREF引腳）（4）ADC的轉(zhuǎn)換格式，AD轉(zhuǎn)換后的結(jié)果保存在一個寄存器對里面：ADRESH和ADRESL，但是AD轉(zhuǎn)換結(jié)果只有十位，設置AD轉(zhuǎn)換格式可以通過設置ADCON0的ADFM位來選擇，當ADFM=1時10位的AD結(jié)果的低八位保存在ADRESL內(nèi)，高兩位保存在ADRESH內(nèi);當ADFM=0時10位的AD結(jié)果的高八位保存在ADRESH內(nèi)，低兩位保存在ADRESL內(nèi)。（5）AD時鐘源的選擇，寄存器ADCON1專門來設置AD的時鐘源，Adcs《2:0》不同組合，可以將AD的時鐘源設置為不同的頻率，可以為FOSC/2、FOSC/4、FOSC/8、FOSC/16、FOSC/32、FOSC/64和FRC（內(nèi)部RC）。（6）AD中斷的配置，要使用AD的中斷功能，可以先把AD中斷使能，ADIE位設置為1（在寄存器PIE1中），PEIE位置1（在INTCON寄存器中），總中斷GIE位置1（INTCON寄存器中）。