PIC16F877A单片机中文文献.docx

PIC16F877A单片机中文文献PIC16F877A单片机是microchip公司的产品，它采用14位的RISC指令系统，内部集成了A/D转换器、EEPROM、模拟比较器、带比较和捕捉功能的定时器/计数器、PWM输出、异步串行通信电路等。 1.程序存储器 程序存储器和堆栈PIC16F877A单片机内部具有8K×14位的Flash程序存储器，程序存储器具有13位宽度的程序计数器地址范围：0000H-1FFFH。由程序计数器提供13条地址线进行单元选择，每个单元宽14位，即PIC16F877A的指令字节宽度为14位，能够存放一条PIC单片机系统指令。 在系统上电或其他复位情况下，程序计数器均从0000H地址单元开始工作。如果遇到调用子程序或系统发生事件中断时，将把当前程序断点处的地址送入8级×14位的堆栈区域进行保护。堆栈是一个独立的存储区域，在调用的子程序或中断服务程序执行完后，再恢复断点地址。通过14位程序总线，取出对应程序之灵的机器码，送入指令存储器，将组成的操作码和操作数进行有效分离。如果操作数为地址，则进入地址复用器；如果操作数为数据，则进入数据复用器。而操作码将在指令译码和控制单元中转化为相应的功能操作。 PIC的多数指令均是顺序执行，即使条件跳转也是隔行间接跳转。具有大范围转移功能的指令只有两条：无条件GOTO语句和调用子程序CALL语句。但它们受到2KB范围的约束。所以必须将整个程序存储器以2KB为单位进行分页。 PIC16F877A单片机的上电复位地址是0000H，中端口地址是0004H，中断产生时PC指针会自动指向该地址。在进行中断应用时，特别是涉及多个中断同时打开时，必须要逐个对中断标志进行判断。编程时，在0000H-0003H单元内要放置一条GOTO跳转指令，跳转到主程序，以避开0004H存储器单元。 2.数据存储器 数据存储器PIC单片机的数据存储器与传统的MCS-51单片机一样，在配置结构上可分为通用寄存器和特殊功能寄存器两大类。数据存储器的每个存储单元除具备普通存储器功能之外，还能实现移位、置位、复位和位测试等通常只有寄存器才能完成的操作，功能非常强大。PIC16F877A单片机RAM数据存储器与程序存储器一样，在其512个地址空间进行类似区域划分，分为4个体，从左到右纪委体0、体1、体2和体3，每个体均为128×8位宽的存储单元。特殊功能寄存器安排在低位地址存储单元，通用寄存器在高位地址存储单元。对通用寄存器可以直接进行访问，也可以通过寄存器FSR间接访问。 通过比较可知，程序存储器的4等分区域采用串接方式排列，而数据存储器的4等分区域采用并联方式排列。通用寄存器PIC16F877A单片机的通用存储器扮演了其他单片机中的通用寄存器和片内RAM存储器的双重角色。PIC16F877A单片机的通用寄存器主要分布在数据存储器RAM个体的下半部分区域，包括体0和体1区域各有96个单元及体2和体3区域各有112个单元。在体1、体2和体3的数据存储器RAM体内，分别存在一个映射的地址区域：F0H-FFH、170H-17FH和1F0H-1FFH。这些单元都是虚拟设计，本身的硬件结构并不存在，但它们的地址信息都可以索引到体0中的高地址70H-7FH处的16个RAM单元。正是基于这样的数据存储器结构，实际的通用寄存器单元数为368个。 特殊功能寄存器SFR主要分布在数据存储器RAM个体的上半部分区域。PIC16F87X系列单片机的特殊功能寄存器的布局保持了高度一致，目的是便于PIC单片机之间的相互兼容和调换。特殊功能寄存器中，有的专门控制CPU内核的性能配置，有的专门用于控制各种外围设备模块的操作，因此又可依用途分为两类：一类是与CPU内核相关的寄存器，另一类是与外围模块相关的寄存器。 状态寄存器的内容用来计算算数逻辑单元ALU的运算状态和算数特征、CPU的特殊运行状态、以及RAM数据存储器的体间选择等信息。状态寄存器与通用寄存器有着本质的区别，例如功能位TO 和PD只能读；另一些位的状态将取决于运算结果。对于借位，极性相反，执行减法指令时，是通过加上第二操作数的补码实现的；对于移位指令，是把源寄存器的最高位或最低位放入进位位C实现的。 选择寄存器OPTION是一个可读、可写寄存器，它含有用于设置定时器前分频器/监视器定时器后分频器、外部INT中断、TMRO和B口的弱上拉等各种控制位。如果需要定时器TMRO得到1:1的前分频值，可以把前分频器分配给见识定时器WDT。 3. 间接寻址寄存器和文件选择寄存器 间接寻址寄存器INDF位于数据存储器各体的最低位单元，即00H、80H、100H和180H它们是互相映射，只是有地址编码，但物理上并不真正存在的虚拟寄存器。INDF必须与文件选择寄存器FSR配合，才能实现间接寻址。当访问INDF地址时，实际是访问FSR内容为地址所指向的数据存储器RAM单元。PIC系列单片机采用这种独特而巧妙的构想，实现对数据存储器的循环访问，也使PIC指令集系统得到很大的精简。在PIC单片机指令系统中，直接寻址和间接寻址是很重要的数据访问方式，主要是借助于状态寄存器相关位的补充实现数据存储器的选择。在直接寻址中，体选码来自状态寄存器STATUS的RP1和RP0位，体内的单元地址直接来自指令机器码；而在间接寻址中，体选码由STATUS的IRP位和FSR寄存器的Bit7组成，体内单元地址来自FSR的低7位。 4.算数逻辑区域 算数逻辑单元ALU是PIC16F877A单片机中实现算术运算和逻辑运算的核心。与算数逻辑区域相关的特殊功能寄存器主要有以下三种： 1）.工作寄存器W：相当于MCS-51单片机中的累加器A，是数据传送的桥梁，是最为繁忙的工作单元。在运算前，W可以暂存 2）.状态寄存器STATUS：反映最近一次算数逻辑运算结果的状态特征，如是否产生进位、错位结果是否为零等，共涉及3个标志位。状态寄存器还包括数据寄存器区域的选择信息。该寄存器在MCS-51单片机中称为程序状态字寄存器。 3）.文件选择寄存器FSR，是与IND完成间接寻址的专用寄存器，用于存放间接地址，即预先将要访问单元的地址存入该寄存器。 5.输入输出端口模块 PIC16F877A单片机共设置有5个输入输出端口，分别为RA、RB、RC、RD、RE，共合计共有33个引脚。大多数引脚除了基本I/O功能外，还配置有第二甚至第三功能，例如模拟量输入通道、串并行通信线和MPLAB-ICD2专用控制线等。这些端口引脚在使用中存在着差异，特别是RA和RE中所涉及的输入输出通道，只有当对ADCON1进行设置后磁能用作为数字量输入输出引脚。另外，RB端口的高4位具有特殊的电平变化中断功能，为实现监控提供了很大方便。RC端口拥有各类串行通信功能，包括主控同步串行通信和同步/异步收发器。 6.定时器模块 PIC16F877A单片机配置有3个功能较强的多功能定时器模块：TMR0、TMR1、TMR2。他们都具有不同位宽的可编程定时器，除TMR2外都可以作为计时器使用。每个定时器/计数器模块都配有不同比例的预分频器或后分频器。另外，还有两个重要而专门用途：当设置在同步计数方式下，TMR1可与捕捉/比较/脉宽调制CCP模块配合实现捕捉和比较功能：TMR2可以捕捉/比较/脉宽调制CCP模块配合实现脉宽调制输出功能。 7.复位功能模块 1）上电复位：当系统芯片加电后，电源电压VDD会有一个逐渐上升的过程，当达到1.5-1.8V后，上电复位电路将自动产生一个复位脉冲，是单片机复位。 2）欠压复位：当VDD掉电跌落到VBOR的时间大于TBOR时，如果欠压复位功能处于使能方式，将自动产生一个复位信号并使芯片保持在复位状态；如果VDD掉电跌落到VBOR以下的时间小于TBOR时，则系统就不会产生复位。知道VDD恢复到正常范围，上电延时电路在提供一个固定的72毫秒延时，才使CPU从复位状态返回到正常运行状态。 3）看门狗复位：PIC16F877A单片机嵌入了一个具有较强功能的看门狗定时器WDT，能有效防止因环境干扰而引起系统程序跑飞。WDT的定时计数脉冲室友芯片内专用的RC震荡产生的。他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。 4）人工复位：无论单片机在正常运行还是处于睡眠状态，只要在复位端/MCLR人工加入低电平，单片机就会立即复位。 8.PIC16F877A单片机的专用功能模块 1）通用同步/异步串行收发器模块 在RC端口灰机有多重串行数据传送方式，其中包括同步/异步收发器，用于实现二线方式的串行通信。可以定义为券商共异步和半双工同步两种工作方式。 2）并行从动端口PSP模块，用于与其它具有开放总线的单片机、DSP进行数据总线连接，进行高速的数据传输与交换。 3）主同步串行端口，具有SPI和IIC两种数据传送的工作方式，可实现多机或外接专用器进行特殊通信。 4）捕捉/比较/脉宽调制模块，有两个功能模块CCP1和CCP2，分别能与TMR1和TMR2配合实现对信号的输入捕捉、输出比较和脉宽调制PWM输出功能。输出捕捉功能：主要通过TMR1定时器，及时捕捉外加新号的边沿触发，用来间接测量信号周期、频率、脉宽等。输出比较功能：主要通过TMR1定时器和比较电路，输出宽度可调的方波信号，以驱动那些工作于脉冲型的电气部件。脉宽调制PWM输出功能：主要通过TMR2定时器、PR2周期寄存器和比较电路，输出周期和脉宽可调的周期性方波信号，以控制可控硅的导通状态、步进电机转动角度或调整发光器件亮度等。 5）数模转换器模块，用来将外部的模拟量转换成单片机可以接受和处理的数字量。A/D转换器采用常规的主次比较法，参考电压既可以使用标准的VDD和VSS信号，也可以使用外加参考电压的方式。A/D转换器内部配置有独立的时钟信号，即使PIC单片机处于睡眠的情况下，也可以进行A/D转换。