PIC单片机学习方法

为了给前一段时间学习PIC16F616型单片机的一个总结和方便大家的交流,我写了这篇关于PIC单片机的学习心得,都是在看了手册和编程调试后用自己的语言组织的,其中有不足或者有疑问的地方希望大家能及时的给予纠正和批评,提出宝贵的意见.

2.PIC单片机的概述

PIC16F616是一款14引脚、8位的CMOS单片机.采用精简指令集,仅有35条指令,由于采用了数据总线和指令总线分离的哈佛总线结构,使得除少量指令不是单周期之外,大部分的指令都是单周期指令.这样有利于提高单片机的运行速度和执行效率.

PIC16F616 这款单片机供电电压可以在2V到5.5V之间,内部集成了一个RC振荡器,频率可以配置成8MHZ或者4MHZ,也可以用外部晶振提供时钟.内部集成有 AD转换、比较器等硬件模块,还具有上电复位、欠压复位、看门狗、代码保护等功能.三个定时器、PWM发生器等可以由用户编程.下面我来一一介绍关于 PIC单片机的这些模块和功能.

3.存储器

PIC16F616分为程序存储其和数据存储器,程序存储器的大小是2048words,数据存储器的大小是128bytes.

程序存储器中0000H的地址为复位地址,当上电或者看门狗计时器等复位的时候,均会导致PC指针指向复位地址.地址0004H为中断地址,当无论发生什么中断的时候,PC指针就会指向此地址.在地址0005H~07FFH可以移植程序.

数据存储器分为两个部分,分别叫做bank0和bank1,其中bank0的地址范围为:00H-7FH,Bank1的地址范围为80H-FFH.一般的寄存器都放在里面.可以通过寄存器STATUSL里面的RP0位来选择bank0和bank1.

在编程序的时候要注意的是,当你要操作的寄存器在bank0的时候,先要选择bank0(将寄存器STATUS的RP0位置0),然后再对你所要操作的寄存器进行操作,当你要操作的寄存器在bank1的时候,同理先要选择bank1.

如果想要定义一些变量,可以在数据存储器20H开始的地址定义,定义的地址范围为20H-7FH.一般这么多就够用了.

4.PIC的输入输出端口

在学习这个部分的时候,曾经遇到过一些问题.PIC单片机的引脚不多,大多都是复用引脚,例如AD、IO、比较器、外接晶振等等,所以在配置端口的时候,一定要知道每个功能怎样设置才能实现的,在这一小节中,我要讲的是通用IO口的设置问题.

PIC16F616有12个IO口,但是有一个引脚(RA3)只能作为输入引脚用,不能用作输出,另外,A口具有电平变化中断的功能,而C口没有,在设计的时候要注意.

在设置的时候,一般要进行以下几项设置:

(1)设置端口是模拟端口还是数字端口,可以通过寄存器ANSEL来设置.例如你想用AD,就要将相应的引脚设置为模拟输入端口.

(2)如果你选择的是数字端口,接下来就要设置端口的方向,是输入还是输出(RA3除外),可通过寄存器TRISA(A口)或TRISC(C口)来设置.

(3)设置端口的输出电平,可以通过寄存器PORTA(A口)或PORTC(C口)来设置.

这是对IO口的通用设置,但是这不是全部的设置,接下来的设置要看时A口还是C口了.对于A口,它有几个特殊的功能:内部弱上拉、电平变化中断、RA2/INT引脚的沿中断.如果想要这些功能,就要对相应的寄存器进行设置.

弱上拉的设置:只有当引脚为输出的时候弱上拉才有效,可以通过寄存器WPUA来设置相应引脚的弱上拉,值得一提的如果开启了弱上拉,会有多余的电流浪费, 这样对于低功耗的设计是不可取的,但是如果在进行一些例如键盘电路设计的候,可以开启弱上拉功能,这样就不需要在键盘电路中加上拉电阻了.

电平变化中断的设置:可以通过寄存器IOCA来设置,但是首先要将相应引脚设置为数字端口且为输入状态.同时要将寄存器INTCON的REIE位设置为 1,总中断要允许(置寄存器INTCON的GIE位),如果设置相应引脚有这个功能,当此引脚电平发生的时候,就会产生一个中断,同时一些中断标志位被置上(INTCON的RAIF位被置1),且总中断GIE被置为0.在中断服务程序中,要软件清除RAIF位和重新置GIE位才能继续开启此中断.[page]

RA2/INT 脚的沿中断设置:同样首先要将相应引脚设置为数字端口且为输入状态,设置INTCON的INTF位为1,表示允许int引脚外部中断,寄存器 OPTION_REG的INTEGD位可以设置是上升沿中断还是下降沿中断.当发生中断时,INTCON的INTF位被置为1,GIE被清零,在中断服务程序中,要软件清除INTF位和重新置GIE位才能继续开启此中断.

对于C口,不能产生电平变化中断和沿中断.

5.定时器

定时器是单片机的一个很重要的部分,用它可以产生很多不同的定时时间,来满足程序设计的不同需求.PIC16F616有三个定时器,分别是Timer0、Timer1、Timer2.它们的用法不是很相同,下面来分别谈谈这三个定时器的用法和设置问题.

(1)Timer0

Timer0是一个八位的计数器,它有一个八位的计数寄存器TMR0,八位的预分频器(与看门狗共用),可以选择内部或者是外部时钟源,有计数器溢出中断的功能.

Timer0可以作为一个定时器或者计数器来使用,与Timer0有关的寄存器有:TMR0,INTCON,OPTION_REG,TRISA.

当Timer0作为定时器来使用的时候,要设置OPTION_REG的T0CS位为0,表示用的是内部时钟,每一个指令周期TMR0的值会增加(当没有预分频的时候),当TMR0被赋值的时候,会有两个指令周期的延时.预分频器可以和看门狗共用,可以由OPTION_REG的PSA位来设置,当PSA 为0的时候分频器选择Timer0,当PSA为1的时候分频器选择看门狗.同时,与分频器的分频值可以通过寄存器OPTION_REG来设置,设置的值可以由1:2到1:256.当Timer0的计数器TMR0计数从FFH到00H的时候会产生溢出,同时溢出标志位(INTCON寄存器的T0IF位)会置位(无论Timer0的中断是否开启),如果中断已经开启了(INTCON寄存器的T0IE被置位),那么就会产生溢出中断.T0IF位需要软件对其进行清零.

当Timer0作为计数器来使用的时候,就要用外部时钟源(OPTION_REG的T0CS置1),每次当引脚T0CK1的沿到来时Timer0的 TMR0会增加1,上升沿和下降沿可以由OPTION_REG的T0SE来设置.中断和Timer0作为定时器使用时一样.在我们编程序的时候,可以用 Timer0进行定时或产生定时信息,下面我来解释定时器的定时时间的计算.假设Timer0用的时钟源是内部的4MHZ,那么每条指令的执行时间就是 1us,设Timer0的预分频系数是1:256,TMR0的初值是6,那么定时时间为:

256×(256-6)×1us=64ms

在编程的时候需要注意的是Timer0的中断是不能把单片机从SLEEP的状态唤醒的.

(2)Timer1

Timer1 是一个十六位的计数器.它有一个计数寄存器对(TMR1H:TMR1L),时钟源也是内外可选的,具有一个2bit的预分频器,可以同步或者异步操作,具有中断功能,但是溢出中断只能在外部时钟、异步的模式才能将单片机从SLEEP中唤醒,Timer1具有捕获/比较功能,还有被一些特殊事件触发功能 (ECCP),比较器的输出可以与Timer1的时钟同步.下面来一一介绍这些功能.

在编程的时候也可以按照这样的步骤来进行.设置寄存器T1CON,时钟源可以选择外部或者内部的时钟源,外部时钟源可以选择LP晶体.Timer1在选择内部时钟时,可以运行在定时器的状态,选择外部时钟的时候,可以运行在定时器或者是计数器状态,工作于计数器状态时可以选择门限是高电平还是低电平计数.这些都可以通过寄存器T1CON来设置.

以下是T1CON每个位的具体功能:bit1:Timer1是否开启位,当此位设为1时,Timer1开启,设为0时,Timer1关闭;bit2:时钟源选择位,置1时,选择外部时钟(T1CK1引脚的上升沿),此位置0时,选择的是内部时钟,并且和T1ACS(寄存器CM2CON1中)配合,当 T1ACS位为0时,时钟为FOSC/4,当T1ACS位为1时,时钟为FOSC.bit2:T1SYNC:定时器1的外部时钟输入同步位,当 TMR1CS位为1、T1SYNC位为1,定时器1被设置成与外部时钟不同步,T1SYNC位为0时,定时器1被设置成与外部时钟同步模式.Bit3: T1OSCEN:此位为1时Timer1的时钟选择LP,为0时LP晶体被关闭.Bit5-4:T1CKPS:Timer1时钟的预分频系数设置,通过这两位的是指,可以讲Timer1设置成1:1、1:2、1:4、1:8几种分频值.Bit6:TMR1GE:只有当TMR1ON位为1时才有效,当此位为 1时,Timer1计数被Timer1的门限控制,此位为0时,Timer1正常计数.Bit7:T1GINV:此位为1时,Timer1在门限为高时计数,此位为0时,Timer1在门限为低时计数.

Timer1的中断编程:当Timer1的计数产生溢出的时候,如果Timer1中断允许的话,就会产生中断.中断可以这样设置,Timer1的中断允许位TMR1IE(在PIE1寄存器中)置1,寄存器INTCON的PEIE位置1,同时总中断位GIE(位于寄存器INTCON中)要置为1.当定时器产生中断的时候,会把中断标志T1IF置为1(位于寄存器PIR1中),然后PC指针指向 0004H地址.T1IF位必须软件清除.

(3)Timer2

Timer2的功能于Timer1有些不同,Timer2时一个八位的计数器,有一个八位的计数寄存器TMR2,Timer2具有以下功能:有两个分频器,一个是前分频器,一个是后分频器.分频可以软件进行设置,另外,Timer2的时钟源是指令时间(FOSC/4),Timer2有一个寄存器 PR2,此寄存器的功能是当TMR2增加到PR2的值时,将产生中断,当然,中断必须允许,然后PR2的值会重新变为00H.下面来介绍Timer2的编程:

Timer2的控制寄存器T2CON作用是设置Timer2的开启关闭和前后分频的分频系数,寄存器T2CON的 TOUTPS<3:0> 位设置后分频系数,可以被设置成1:1~1:16;位TMR2ON为1时,Timer2开启,为0时,Timer2关闭;位T2CKPS<1: 0>可以设置前分频系数,可以被设置成1、4、16.

Timer2的中断可以这样控制,允许Timer2中断位TMR2IE(位于 PIE1寄存器内)被置1时,Timer2中断被允许,被置0时, Timer2中断禁止.寄存器INTCON的PEIE位置1,同时总中断位GIE(位于寄存器INTCON中)置为1.通过上面的设置,Timer2就可以产生中断了.当定时器产生中断的时候,会把中断标志T2IF置为1(位于寄存器PIR1中),然后PC指针指向0004H地址.中断标志位T2IF必须软件清除.