PIC单片机原理及应用(第一章)
PIC单片机原理及应用
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
7 2021/4/20
PIC 单片机的特色
❖ 指令单字节化
数据总线和指令总线分离，ROM和RAM寻址空间互相独立， 宽度不同。 确保数据安全性、提高运行速度和实现全部指令单字节化。
MCS-51系列ROM和RAM都是8位，指令长度1~3字节，长短不一！
PIC12C50X/PIC16C5X 系列单片机的指令字节为12位； PIC16C6X/7X / 8X 系列单片机的指令字节为14位； PIC17CXX 系列单片机的指令字节为16位；
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
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PIC 单片机的特色
❖ I2 和 SPI 串行总线端口
I2（Inter IC Bus）和 SPI（ Seril Peripheral Interface）是在 芯片之间实现同步串行数据传输的技术。方便灵活的扩展 外围器件，大大简化单片机应用系统的结构，极易形成产 品电路的模块化结构。 大屏幕彩电中都引入了I2技术。
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PIC12F629/675系统结构与工作原理
❖ PIC12F629/675简化结构框图
T1G T1CKI T0CKI
Flash程序 存储器 1K * 14
程序计数器PC 8级堆栈13位
RAM 寄存器 64*8
GP0/AN0/CIN+
指令寄存器 内部
4MHz 振荡器
指令译码 与控制
PIC单片机原理及应用
2005.12
1 2021/4/20
内容提要
单片机概述 PIC单片机的特色 PIC单片机的程序设计
2 2021/4/20
单片机概述
福州大学 PIC 第一章 绪论
微机原理及应用目的:1、了解微机的结构与工作原理。
2、学会使用单片机。
3、学会应用系统开发。
教材：《PIC单片机入门与实践》，张明峰编著，北京航空航天大学出版社。
微机原理及应用36学时，28学时理论课，8学时实验。
期未成绩=期未卷面*60%+实验*20%+平时*20% Email:SLZ@怎么学习微机原理?1、了解微机提供的资源（存储器的结构、特殊功能寄存器、指令、中断系统）。
2、学会编程。
3、熟悉开发系统与开发工具的功能。
4、多应用。
第1章微型计算机概论微型计算机是一种既有快速运算能力，又有极强逻辑判断能力和大容量存储功能的电子设备，它是20世纪人类最卓越的科学发明之一。
本章介绍微型计算机的基础知识，主要内容有微型计算机的发展历史及应用领域、计算机硬件、软件系统的基本组成。
1.1 微型计算机的发展历史及应用我们今天所说的计算机，是指利用电子技术实现计算并具有逻辑判断和程序存储功能的设备。
1.1.1 微型计算机的发展历史从计算机发展的历史看，微型计算机已属于第四代计算机，而微型计算机的发展又已经历了四代。
代数时间处理器位数典型产品集成度（器件/片）第一代19714位和低档8位Intel 4004、Intel 80082000第二代19738位Intel 8080、MC 68005400第三代197816位Inte1 8086、MC 6800068000第四代198132位Intel 80386、MC 6802017万1.1.2 微型计算机的应用科学计算数据处理过程控制计算机辅助设计/辅助制造(CAD/CAM) 计算机网络1.1.3 微型计算机系统主要技术指标 字长：计算机的字长取8的整数倍数，如8位、16位、32位、64位等速度：计算机的速度指标可用主频及运算速度来评价（G）、（万次/秒）存储系统容量：内存和外存（M）（G）1.2 微型计算机系统的组成计算机的硬件通常包括运算器、存储器、控制器、输入设备及输出设备等五个部分1.2.2 软件系统软件系统是一台计算机中的系统软件、应用软件、程序设计语言和支持软件及各种文档的总称。
单片机原理及应用习题集(含答案)
（B）11100001B
3、十进制 29 的二进制表示为原码（ （A）11100010B （B） 10101111B
4、十进制 0.625 转换成二进制数是（ ）。 （A）0.101 （B） 0.111 （C）0.110 ）。 （C） 07 ）。 （C） 11 ） （D） 1011 （D） 47 （D）0.100
5、二进制数、十进制数、十六进制数各用什么字母尾缀作为标识符?无标识符时表示什么进 制数? 6、试比较 MCS-51，MSP430，EM78，PIC，M6800 及 AVP 等系列单片机的特点。 第二章 MCS-51 单片机的硬件结构与工作原理 2-1 单项选择 1、要 MCS-51 系统中，若晶振频率屡 6MHz，一个机器周期等于( A 1 B 2 C 3 D 0.5 ）： D 存储器 ) μ s
2、以下不是构成的控制器部件（
A 程序计数器、 B 指令寄存器、 C 指令译码器、 3、以下不是构成单片机的部件（ A 微处理器（CPU）、B 存储器 4、下列不是单片机总线是（ A 地址总线 B 控制总线 C 数据总线 ）
C 接口适配器（I＼O 接口电路） D 打印机 ） D 输出总线
5、PSW=18H 时，则当前工作寄存器是（ ） （A）0 组 (B)1 组 （C）2 组 ） （Ｂ）４个ＴＴＬ低电平负载 （Ｄ）１０个ＴＴＬ低电平负载 ) （D）3 组
（A）C （B）F0 （C）OV （D）P 5、下面条指令将 MCS-51 的工作寄存器置成 3 区（ （A）MOV PSW，#13H （B）MOV PSW，#18H （C）SETB PSW.4 CLR PSW.3 (D) SETB PSW.3 CLR PSW.4 6、执行 MOVX A，DPTR 指令时，MCS-51 产生的控制信号是（ （A）/PSEN （B）ALE （C）/RD （D）/WR 7、MOV C，#00H 的寻址方式是（ ） ） ）
PIC单片机原理及应用10
第1章 概述
主讲：许辉 邮箱：xuh@
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1.1 PIC单片机简介
1、 PIC单片机是由Microchip Technology Inc.（美国微
芯科技公司）推出的单片机系列产品。美国微芯科技公
司成立于1989年，是全球领先的单片机和模拟半导体供 应商。 2、 PIC单片机（Peripheral Interface Controller）是一种用来 可开发的去控制外围设备的可编程集成电路（IC）。内
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1.4 PIC单片机特点
4、 CMOS工艺特性
功耗低 电压范围宽 工作温度范围宽：-40～ +125摄氏度
5、 驱动能力强
每个输出引脚可以驱动多达20-25mA的负载 一般端口总驱动能力约60-70mA
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1.4 PIC单片机特点
6、 接口丰富，能实现各种功能
掩模ROM：一个产品周期后降低成本用，适合大批量定型产品，必 须请制造商借助专用设备完成
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I/O口具有20mA的驱动能力 8路、10位的AD转换 I2C，SPI，USART，USB，CAN接口 WDT(看门狗) CCP（脉宽/捕捉/比较） 内置EEPROM 3路定时器 多种中断源 支持休眠的低功耗模式 流式的并行接口 内置LCD控制器 芯片加密 ……
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1.4 PIC单片机特点
1、哈佛双总线结构/改进的哈佛架构 芯片内部的数据总线和指令总线分离 字长采用不同的字节宽度、有效扩展指令 保证2级流水线，绝大部分指令单字节、单周期，提高指令执行速度 改进的哈佛架构具备灵活寻址模式的C 编译器优化指令集架构
2015-PIC单片机原理及应用1
嵌入式系统(embedded system)是计算机硬件和软件的集合体。它包
括一个处理器,涉及对硬件的直接控制,是为了嵌入到对象体系中完成
某种特定的功能而设计的,是嵌入式计算 机系统的简称。 嵌入式系统可以是以微控制器 (单片机)或是以微处理器为主构成的计
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系统集成
1. 复位模块
主复位信号SYSRST 信号
RESET指令：只要何时执行了RESET 指令， 器件都会产生主复位信号SYSRST 信号， 从而将器件置于特殊复位状态
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1. 复位模块
引脚复位（MCLR）：只要MCLR 引脚拉为低 电平，输入脉冲比规定的最小宽度长，当 引 脚被释放产生高电平后，在下一个指令时钟周 期将产生SYSRST 信号并开始复位向量取指。
FLASH Memory型
程序存储器简介
中断向量是中断源的识别标志，可用来形成相应 的中断服务程序的入口地址或存放中断服务程序的 首地址 把所有的中断向量集中起来，按中断类型号从小 到大的顺序存放到存储器的某一区域内，这个存放 中断向量的存储区叫做中断向量表，即中断服务程
序入口地址表
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用于保存用户编写的应用程序代码， 同时还可以用于保存程序执行时用 到的数据
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PIC单片机原理及应用
第1章 概述
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1.1 单片机简介
什么是单片机？
单片机（single chip microcontroller）是一种集成在电路芯片，
是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器 CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、 定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、 模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一 个小而完善的计算机系统。
PIC详细功能及原理介绍
1PIC 单片机开板详细功能及原理使用说明第1章 PIC单片机开发板简介1.1 产品概述本套开发板为天祥电子工程师综合市场上现有的多种PIC开发板的功能之优点,结合工程师们多年项目经验之需求,特别为PIC单片机爱好者们研制的具有强大功能的PIC单片机学习开发板。
该开发板集常用的单片机外围资源、烧写电路于一身。
配合天祥电子出品的配套视频教程及提供的资料和例程，可以让您在最短的时间内，全面的掌握PIC单片机编程技术。
板子的供电和下程序下载共用一根USB线与电脑连接，使用方便，性能稳定。
最大的特点是配套有郭老师亲自讲解的视频教程，让学习者轻松上手。
该开发板特别适合单片机初学者以及电子爱好者自学使用。
与PIC单片机开发板配套的视频教程全部十三讲，非常详细的讲解软件的使用、程序的编写，整个过程全部用单片机的C语言讲解，全新的讲课风格，跳过复杂的单片机内部结构知识，首先从单片机的应用讲起，一步步深入到内部结构，让学生彻底掌握其实际应用方法。
2第2章 MPLAB IDE集成开发环境第3章 PIC开发板资源介绍3.1 单片机引脚资源及系统时钟选择3.1.1 系统组成本模块主下由以下部分组成：1)40脚芯片插座2)PIC16F57芯片插座3)28脚芯片插座4)20脚芯片插座5)18脚芯片插座6)14脚芯片插座7)8脚芯片插座8)PIC10FXXX芯片插座9)时钟源OSCA（供40/28引脚单片机和PIC16F57单片机使用）10)时钟源OSCB（供18引脚单片机使用）11)时钟源OSCC（供20/14/8脚单片机使用）12)各I/O端口的输出接口3.1.2 芯片引脚资源各芯片的引脚资源详细信息请参考各芯片的数据手册，由于硬件设计原因，在本实验板中有一些引脚需要特别说明：1)PIC10FXXX的第8脚做复位脚和编程电压输入脚，不用于I/O功能（GP3）。
2)8引脚单片机的第4脚做复位脚和编程电压输入脚，不用于I/O功3能（GP3）。
第一章单片机原理及应用(张毅刚主编).
20世纪70年代问世。 已广泛应用在： 工业自动化控制、自动检测、智能仪器仪表、家用
电器、电力电子、机电一体化设备等方面。
1.1 什么是单片机 在半导体硅片上集成了微处理器(CPU)，存储器
(RAM、ROM、EPROM)和各种输入、输出接口。
具有一台计算机的属性。也称为： • 微控制器 MCU(MicroController Unit) • 嵌入式控制器 EMCU（Embedded icroController
在下述的各个领域广泛的应用：
1. 工业自动化 2. 智能仪器仪表 3．消费类电子产品 4. 通讯 5．武器装备 6．终端及外部设备控制 7．多机分布式系统
1.6 MCS-51系列单片机
20世纪80年代后期:Intel公司以专利的形式把 8051内核技术转让给厂家。
如：AMTEL、PHILIPS、ANALOG DEVICES、DALLAS公司。
对系统结构的最简化、可靠性和成本的最佳化等 方面都作了全面的考虑 。
“专用”单片机具有十分明显的综合优势。
1.2 单片机的历史及发展概况
四个阶段: 第一阶段(1974年～1976年)：单片机初级阶段。双片
的形式，且功能比较简单。
第二阶段（1976年～1978年）:低性能单片机阶段。 以Intel 公司制造的MCS-48单片机为代表。
宝贝车机器人系列
宝贝车－六脚 宝贝车－履带
机器人对象
相扑机器人
直立步行机器人
机器人对象
铁甲虫机器人系列
机器人对象
六自由度机械手
人形机器人
思考题及习题
1．微处理器、微计算机、微处理机、CPU、单片机 它们之间有何区别？
2．除了单片机这一名称之外，单片机还可称为
PIC单片机基础教程
PIC单片机基础教程PIC 单片机基础教程第一章PIC 系列单片机结构原理目前在全世界，利用单片机设计的嵌入式系统带来的工业年产值已超过几万亿美元。
在美国，但是使用嵌入式电脑的全数字电视产品预计每年将产生超过1500亿美元的于世界市场，我国的占有率好不到1 % 。
这说明单片机应用早我国才刚刚起步，有着广阔的前景。
因此，培养单片机应用人才，特别是在大学和中等专业学校相关专业中普及单片机知识，有着重要现实意义。
1.1单片机概述微型计算机是一种以电子器件为基础，可以介入输入信息，并能够对各种输入的数字化信息进行算术和逻辑运算，最后产生输出的电子设备。
微型计算机机油快速运算能力，又有极强的逻辑判断能力和的容量存储功能，是20世纪人类最卓越的发明之一，而单片微型计算机就是将CPU 、RAM、ROM、定时器/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的尖端武器和日常生活中最广泛使用的计算机。
近年来，单片机得到突飞猛进的发展，已经完全深入到了人们的生活和工作的各个方面。
单片机的发展过程和性能的日益完善，实际上是对传统控制技术的一场革命，开创了为控制技术的新天地，现代控制系统的核心内涵就是嵌入式计算机应用系统（MCU），而单片机就是最典型、最广泛和最普及的嵌入式计算机应用系统。
可以毫不夸张地说，在现代化的设备中，单片机无处不在，如电信、家用电器、工业控制、仪器仪表、汽车和玩具等；单片机也比比皆是，如自动调台收音机、VCD、遥控空调、微波炉、智能玩具、人体秤和心电监护仪等。
随着科技的发展，单片机必将在更多的方面发挥作用。
目前，全世界各大公司的单片机品种已经形成多个系列，同一系列的单片机在软件和硬件方面有很大的相同之处。
例如，PIC16F87X 系列单片机有着相同的内核、相同和兼容的指令系统。
各种单片机在其内部所处理的对象都是用二进制数表示的信息，因此在学习单片机原理之前，首先要了解二进制数和二进制编码。
1、1、1 二进制数和编码1 计算机中的二进制数字的表示，有二进制、十进制和十六进制等。
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Address BUS Data BUS* Control BUS
Memory I/O Interface
位数？ 位数？
Peripherals
注意：总线的概念将贯穿于全书，一定要将它们的结构组 成、功能、连接方法弄通和掌握。
1.2.2 软件系统
软件系统是一台计算机中的系统软件、应 用软件、程序设计语言和支持软件及各种文档 的总称。 系统软件：包括操作系统、服务程序、汇 编程序、解释程序和编译程序等。 用于对计 算机自身的管理和控制。 程序设计语言：通常分为面向机器的汇编 语言(低级语言）和面向用户的高级语言。 应用软件：是用汇编语言或高级语言为解 决某种实际问题而编写的程序。
1.3.1 单片机系统
单片机的发展过程和性能的日益完善，实 际上是对传统控制技术的一场革命，开创了微 控技术的新天地。
现代控制系统的核心内涵就是嵌入式计算 机应用系统（ MCU ），而单片机就是最典型、 最广泛、最普及的嵌入式计算机应用系统。
单片机有哪些特点
单片机具备体积小、价格低、性能强、 速度快、用途广、可靠性高、灵活性强等优点， 它与通用的计算机相比，还具有以下一些特点： ．存储器ROM和RAM的相互独立 ．采用面向控制的指令系统 ．输入/输出端口的强大功能
1.1.3 微型计算机系统主要技术指标
字长 ：运算单元一次运算所能处理的二进制数 的位数，计算机的字长取8的整数倍数，如8位、 16位、32位、64位等；
速度 ：计算机的速度指标可用主频及运算
速度来评价。（ MHz,GHz ）、（ MIPS ：百万指令 数/秒）； 存储系统容量 ：内存和外存，以字节（8位二进 制信息）为单位，（KB，MB，GB）。
Pentum 3 233MH
8086 5MH 0.75 MIPS 8080 2MH 0.64 MIPS
Intel 386 33MH 2.9 MIPS
1.1.2
微型计算机的应用
两大类：数值数据处理 非数值数据处理 科学计算； 数据处理； 过程控制； 计算机辅助设计/辅助制造 (CAD/CAM) ； 计算机网络。 计算机的应用领域在广度和深度两方面都 是无止境的。
典型产品 Intel 4004、Intel 8008 Intel 8080、MC 6800 Inte1 8086、MC 68000 Intel 80386、MC 68020
集成度（器件/片） 200el处理器的主频的发展
Intel Pentum 4 2.4GH Intel 486 50MH 41 MIPS Pentum 4 3GH
单片机的主要应用
人有所思，单片机就可为。单片机的应用 必将随着社会的发展和技术的进步，而获得更 广阔应用。 ．电信 ．家用电器 ．工业控制 ．仪器仪表 ．汽车 ．玩具
1.3.2 PIC系列单片机
PIC系列单片机，可以满足用户的各种 需要。从中档产品PIC16F877作为切入点， 提供非常完备、易学易用的MPLAB-ICD集成 开发环境。 特别是对于单片机的新手，仿佛从茫 然迷惑的大海搭上一艘便捷平稳的小船， 感到非常轻松自如。
课程: 单片机原理与接口技术
一. 内容: PIC单片机原理与接口技术 参考教材: PIC单片机原理及应用 李荣正 等编著; 北京航空航天大学 二. 内容: MCS-51单片机原理与接口技术 参考教材: 单片机原理及应用 张毅刚 主编; 高等教育出版社 三. 内容: 单片机C语言 参考教材: PIC单片机原理与接口技术 石广范 主编; 哈尔滨工业大学出版社
1.1.1 微型计算机的发展历史
从计算机发展的历史看，微型计算机已属于第四 代计算机，而微型计算机的发展又已经历了四代。 微处理器（CPU）的发展表述微型计算机的发展。
代数 时间 处理器位数 第一代 1971 4位和低档8位 第二代 1973 第三代 1978 第四代 1981 8位 16位 32位
第1章 微型计算机概论
微型计算机是一种既有快速运算能力， 又有极强逻辑判断能力和大容量存储功能的 电子设备，它是20世纪人类最卓越的科学发 明之一。 本章介绍微型计算机的基础知识，主要 内容有微型计算机的发展历史及应用领域、 计算机硬件、软件系统的基本组成及单片机 的发展过程。
1.1
微型计算机的发展历史及应用
单片机的降临，主要也是源于其性能价格比。 一般单片机用于控制的目的，而对于其承担的 计算功能却要求不高，只要能按照一定的程式 进行在线检测和即时控制工作。 目前，各个单片机生产厂家还是立足于 8 位单 片机的竞争，因为从其降临以来，一直成为应 用 最 广 泛 的 器 件 。 2002 年 美 国 MICROCHIP 和 MOTOROLA 两家公司，已占据着世界 8 位单片机 产量最高的前两个芯片制造商。
一. 内容: PIC单片机原理与接口技术
第1章 微型计算机概论 第2章 PIC单片机的组成 第3章 PIC存储器 第4章 PIC指令系统 第5章 MPLAB集成开发系统 第6章 汇编语言程序设计 第7章 输入/输出端口 第8章 定时器／计数器 第9章 中断系统 第10章 串行通信方式 第11章 A/D转换器
1.3 嵌入式微控制器系统
在计算机的发展历史上，特别是在第一台 小型控制器件形成以后，沿着两条完全不同的 用途（运算和控制）、不同的价格、和不同的 技术内涵的计算机，被充实到我们的日常生活 中。
单片机：在一块芯片上集成了CPU、存储器、输入 /输出和定时/计数器等部件的一台微型计算机。
一般的单片机的结构可以用图所示的方块图描述， 用三大总线（ DB 、 AB 、 CB ）实现模块之间的信 息传递。
具体换算关系： B，KB，MB，GB
1.2 微型计算机系统的组成
1.2.1 微型计算机硬件组成 计算机的硬件通常包括运算器、控制器、存储 器、输入设备及输出设备等五个部分。
1、CPU的结构及工作原理
2、内存储器
注：存储单元地址及存储单元内容。
3、微型计算机硬件系统的组成方式
• 总线结构
CPU
我们今天所说的计算机，是指利用电子技术 实现计算并具有逻辑判断和程序存储功能的设备。
计算机的发展到目前为止共经历了四个时代： 1、从1946年到1959年，称之为“电子管计算机时代”。（第一台） 2、从1960年到1964年，称之为“晶体管计算机时代”。 3、从1965年到1970年，称之为“中小规模集成电路计算机时代”。 4、从1971年到现在，称之为“大规模集成电路计算机时代”。 （微型计算机）