PIC单片机原理及应用.ppt
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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
14 2021/4/20
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。
26 2021/4/20
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
《单片机原理及应用》ppt课件
• 可靠性：选用经过稳定测试、质量可靠的 外围设备。
外围设备配置原则与选型建议
常用外围设备类型
如键盘、显示器、打印机、A/D和D/A转换器等。
选型注意事项
关注设备的性能指标、接口类型、尺寸大小及价格等因素。
典型外围设备配置案例分析
案例一
基于单片机的温度监控系统
外围设备配置
温度传感器、A/D转换器、LCD 显示器等。
典型应用系统设计案例分析
智能家居控制系统
以单片机为核心，实现对家居 环境的监测和控制，如温度、
湿度、光照等。
工业自动化控制系统
通过单片机实现对工业设备的 自动化控制，提高生产效率和 产品质量。
物联网终端设备
将单片机作为物联网终端设备 的核心控制器，实现数据采集 、处理和传输等功能。
医疗电子设备
利用单片机实现医疗电子设备 的智能化和便携化，如血压计
子程序的定义、参数传递、局部 变量与全局变量的使用等。
典型汇编语言程序实例分析
逻辑运算程序
与、或、非等基本逻辑运算的 汇编实现。
控制转移程序
条件转移、无条件转移等控制 转移的汇编实现。
算术运算程序
加法、减法、乘法、除法等基 本算术运算的汇编实现。
数据传送程序
内存与寄存器之间、寄存器与 寄存器之间数据传送的汇编实 现。
如医疗监护仪、便携 式医疗设备等。
作为物联网终端设备 的核心控制器，实现 数据采集、传输和控 制等功能。
常见单片机类型及特点
8051系列
PIC系列
具有高性能、低功耗、易于编程和调试等 特点，广泛应用于工业控制和智能家居等 领域。
具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和 强大的中断处理能力等特点，适用于各种 复杂的应用场景。
外围设备配置原则与选型建议
常用外围设备类型
如键盘、显示器、打印机、A/D和D/A转换器等。
选型注意事项
关注设备的性能指标、接口类型、尺寸大小及价格等因素。
典型外围设备配置案例分析
案例一
基于单片机的温度监控系统
外围设备配置
温度传感器、A/D转换器、LCD 显示器等。
典型应用系统设计案例分析
智能家居控制系统
以单片机为核心，实现对家居 环境的监测和控制，如温度、
湿度、光照等。
工业自动化控制系统
通过单片机实现对工业设备的 自动化控制，提高生产效率和 产品质量。
物联网终端设备
将单片机作为物联网终端设备 的核心控制器，实现数据采集 、处理和传输等功能。
医疗电子设备
利用单片机实现医疗电子设备 的智能化和便携化，如血压计
子程序的定义、参数传递、局部 变量与全局变量的使用等。
典型汇编语言程序实例分析
逻辑运算程序
与、或、非等基本逻辑运算的 汇编实现。
控制转移程序
条件转移、无条件转移等控制 转移的汇编实现。
算术运算程序
加法、减法、乘法、除法等基 本算术运算的汇编实现。
数据传送程序
内存与寄存器之间、寄存器与 寄存器之间数据传送的汇编实 现。
如医疗监护仪、便携 式医疗设备等。
作为物联网终端设备 的核心控制器，实现 数据采集、传输和控 制等功能。
常见单片机类型及特点
8051系列
PIC系列
具有高性能、低功耗、易于编程和调试等 特点，广泛应用于工业控制和智能家居等 领域。
具有高性能、低功耗、丰富的外设接口和 强大的中断处理能力等特点，适用于各种 复杂的应用场景。
PIC单片机原理及应用(第八章)
8.3.2 与TMR2模块相关的寄存器
TMR2涉及6个寄存器： T2CON：TMR2控制寄存器； TMR2：定时器TMR2； PR2：TMR2周期寄存器，当PR2和TMR2计数值相等时 发生溢出； INTCON：中断控制寄存器； PIE1：第一外围中断使能寄存器； PIR1：第一外围中断标志寄存器。
主要用于中断控制方式的设置。
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 GIE PEIE T0IE INTE RBIE T0IF INTF RBIF
4、RA方向寄存器 （TRISA）4=1，T0CKI为输入方式。
8.1.3 TMR0模块电路结构和工作原理
1. 8位计数寄存器TMR0 1）设置定时模式 T0CS=0 定时时间：初值，频率，预分频器。 2）设置计数模式 T0CS=1 计数 T0SE=0，T0SE=1。 2. 分频器 PS2、PS1、PS0 分频比； PSA=0，TMR0分频器；PSA=1，WDT分频器。
8.3.3
TMR2模块电路结构和工作原理
1、TMR2溢出方式 PR2和TMR2计数值比较相等时发生溢出，需经后分 频处理，相应的溢出中断标志才置位，并可产生 溢出中断。 2、分频器 一个预分频器，3种分频比；一个后分频器，16种 分频比。 3、TMR2定时方式：一般定时方式，PWM方式。 1）作为通用定时器（PR2=0FFH） T=P1*P2*（256-初值） 2）浮动“溢出”周期（TMR2=00H） T=P1*P2*（PR2+1）
1. 2. 3.
4.
5.
起/停控制和同步逻辑 与门G1：TMR1ON 与 时钟信号； 可编程预分频器 4种不同的分频比：1，2，4，8； TMR1定时/计数方式 定时方式：指令周期， 计数方式：低频振荡器或T1CKI引脚； 低频振荡器 常用时钟：32768Hz； 定时分析 定时时间=预分频比（65536-初值）*10-6s
PIC单片机原理及应用(第四章)
目标地址选择： 结果至w 结果至f 目标地址选择 ： d = 0 ， 结果至 w ； d = 1 ， 结果至 f
寄存器f 寄存器 f 为 0 间跳 寄存器f 位为0 寄存器 f 的 b 位为 0 间跳 寄存器f 的 b 位为1 间跳 寄存器 f 位为 1 表示寄存器的内容
表示寄存器间接寻址的内容→表示运算结果送入目标寄存器
• ORG • NOP • MOVLW • ANDWF • MOVWF • MOVLW • IORWF • ADDWF •; • END •; 0000H 20H 20H,W 40H 30H 30H,W 40H,F
例题4 请编写一个完整的程序，将数据存储器20 20H 位和30 30H 【例题4-5】 请编写一个完整的程序，将数据存储器20H低4位和30H 位组合成一个八位二进制数据，并从RC端口输出。 RC端口输出 高4位组合成一个八位二进制数据，并从RC端口输出。 • • • • • • • • • • • • • • • • ORG NOP BANKSEL MOVLW MOVWF BANKSEL MOVF ANDLW MOVWF MOVF ANDLW IORWF MOVWF ; END ; 0000H TRISC 00H TRISC PORTC 20H,W 0FH 20H 30H,W 0F0H 20H,W PORTC
MOVF ADDWF BTFSS GOTO INCF MOVF ADDWF 30H,W 50H,F STATUS,C LOOP 20H,F 20H,W 40H,F
LOOP
4.2.3 逻辑运算类指令
逻辑运算类指令是一组比较复杂的指令，形式较多， 逻辑运算类指令是一组比较复杂的指令，形式较多，可 以对位和字节进行逻辑操作。主要有与、 异或、清零、 以对位和字节进行逻辑操作。主要有与、或、异或、清零、 置位、取反和左右移位等14条指令。 14条指令 置位、取反和左右移位等14条指令。
寄存器f 寄存器 f 为 0 间跳 寄存器f 位为0 寄存器 f 的 b 位为 0 间跳 寄存器f 的 b 位为1 间跳 寄存器 f 位为 1 表示寄存器的内容
表示寄存器间接寻址的内容→表示运算结果送入目标寄存器
• ORG • NOP • MOVLW • ANDWF • MOVWF • MOVLW • IORWF • ADDWF •; • END •; 0000H 20H 20H,W 40H 30H 30H,W 40H,F
例题4 请编写一个完整的程序，将数据存储器20 20H 位和30 30H 【例题4-5】 请编写一个完整的程序，将数据存储器20H低4位和30H 位组合成一个八位二进制数据，并从RC端口输出。 RC端口输出 高4位组合成一个八位二进制数据，并从RC端口输出。 • • • • • • • • • • • • • • • • ORG NOP BANKSEL MOVLW MOVWF BANKSEL MOVF ANDLW MOVWF MOVF ANDLW IORWF MOVWF ; END ; 0000H TRISC 00H TRISC PORTC 20H,W 0FH 20H 30H,W 0F0H 20H,W PORTC
MOVF ADDWF BTFSS GOTO INCF MOVF ADDWF 30H,W 50H,F STATUS,C LOOP 20H,F 20H,W 40H,F
LOOP
4.2.3 逻辑运算类指令
逻辑运算类指令是一组比较复杂的指令，形式较多， 逻辑运算类指令是一组比较复杂的指令，形式较多，可 以对位和字节进行逻辑操作。主要有与、 异或、清零、 以对位和字节进行逻辑操作。主要有与、或、异或、清零、 置位、取反和左右移位等14条指令。 14条指令 置位、取反和左右移位等14条指令。
2024版单片机原理及应用电子版教材pptx
输入输出端口（I/O端 口）：用于与外部设备进 行数据交换
存储器：包括程序存储器、 数据存储器等，用于存储 程序和数据
定时/计数器：提供精确 的定时或计数功能
9
单片机工作原理
指令系统
单片机所能执行的全部指令的集合
可靠性设计
采取多种措施提高单片机的抗干扰能力和 可靠性
寻址方式
确定操作数地址的方法
低功耗设计
PIC系列
高性能、低功耗的单片机，具有丰富 的外设接口和强大的中断处理能力。
2024/1/25
AVR系列
高速、低功耗的单片机，具有先进的 指令集和丰富的外设接口。
ARM系列
高性能、低功耗的32位单片机，具 有强大的计算能力和丰富的外设接口， 适用于高端应用场合。
6
02
单片机基本原理
2024/1/25
2024/1/25
29
汽车电子控制系统设计
发动机控制
通过单片机控制点火、喷油、气门等执行器，实现对发动 机性能的优化和燃油消耗的降低。
01
车身控制
通过单片机控制车灯、车窗、门锁等车 身部件，提高驾驶的便捷性和安全性。
02
2024/1/25
03
车载信息系统
通过单片机控制车载导航、音响、蓝 牙等设备，提供丰富的车载信息娱乐 功能。
2024/1/25
16
I/O端口扩展
I/O端口类型
包括并行I/O端口、串行I/O端口等，用于与外部设备 或传感器进行数据传输。
扩展方式
通过数据线、控制线与单片机连接，实现I/O端口的 扩展。
端口地址分配
根据单片机的地址空间和I/O端口数量，合理分配端 口地址，确保访问正确。
第7章 PIC系列单片机原理与应用
位信号，引脚#MCLR仍为低电平，单片机仍处于复位状态；待
引脚#MCLR变为高电平后，DRT开始计时，并继续保持复位状 态；DRT计时18ms后溢出，完成上电复位。
7.2.2 中央处理器：复位
引脚#MCLR接VDD时的上电复位过程
引脚#MCLR悬空时的上电复位过程
7.2.2 中央处理器：复位
复位后部分寄存器的状态
也可以直接作为外部时钟源。在RC型振荡器中，R的典型值为3K～100K， C的典型值不小于20pF。RC型振荡器有利于降低系统成本，但是振荡频
率精确性较差，只适用于时间精确度要求不高的应用场合。
7.2.2 中央处理器：时钟
PIC16C54单片机的时钟电路如下图所示：
（1）当PIC16C54单片机使用外部晶体振荡器时，OSC1引脚和使用外部时钟源 （适用于Fra bibliotekS、XT、LP型）
RC振荡型时钟电路
7.2.2 中央处理器：复位
PIC16C54单片机主要有以下3种复位方式：
（1）上电复位（Power on Reset，简称POR）。单片机内部集成有 上电复位电路，即POR电路。上电复位时，引脚#MCLR可以接
VDD也可以悬空，但两种情况下复位的时序不同。
注：X—不确定，U—不变，Q—特定值，B—二进制数，H—十六进制数
7.2.2 中央处理器：时序
如下图所示，PIC16C54单片机的将输入时钟4分频形成4个
互不重叠的节拍Q1，Q2，Q3，Q4，它们构成单片机的一个“指
令周期”，每个指令周期包含4个振荡周期。 PIC16C54单片机所有的微操作都同步于节拍的上升沿。在
Q1节拍，程序计数器PC加1；指令码在Q4节拍从程序存储器中取
出，并锁存于指令寄存器中，在下一指令周期被译码并执行。 因此，取指令与执行指令是并行进行的，加快了指令执行速度。
PIC单片机原理及应用
9
9.1 SPI串行通信模块
SPI（Serial Peripheral Interface）是 一种单片机外设芯片同步串行扩展接口，由摩 托罗拉公司推出。采用SPI接口外围器件的特 点是引脚性价比高等优点，因而在市场上得到 了广泛的应用。
10
9.1.1 SPI模式下相关寄存器
在SPI模式下，有关的寄存器共有10个， 其中无编址的只有一个SSPSR。这10个寄存器 中有6个寄存器是与其它模块共用的。另外有4 个寄存器与MSSP模块相关，它们是与I2C模式 共用的。
定时器／计数器TMR1是一个16位的计数寄 存器，带有一个3位的可编程预分频器和一个 内置的低功耗低频时基振荡器。
31
TMR1的用途：
TMR1可作通用的定时器和计数器； 利用内置的低频时基振荡器，可实现实时
时钟RTC功能
TMR1与CCP模块配合使用，可实现输入捕
捉和输出比较功能。
32
定时器/计数器TMR1的特性：
11
1．SSPBUF（收/发数据缓冲器）
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0
MSSP接收/发送数据缓冲空间
12
2．SSPSTAT（同步串口状态寄存器）
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 SMP CKE D/A P S R/W UA BF
CCP：输入捕捉、输出比较和PWM脉冲宽度调制功能 低频时基振荡器 ：32768Hz
29
三者的共同点：
它们的核心部分都是一个由时钟信号触发 ，按递增方式累加工作的循环计数器；从预先 设定的某一初始值开始累计，在累计到计数器 产生溢出，并且同时会建立一个相应的溢出中 断标志。
9.1 SPI串行通信模块
SPI（Serial Peripheral Interface）是 一种单片机外设芯片同步串行扩展接口，由摩 托罗拉公司推出。采用SPI接口外围器件的特 点是引脚性价比高等优点，因而在市场上得到 了广泛的应用。
10
9.1.1 SPI模式下相关寄存器
在SPI模式下，有关的寄存器共有10个， 其中无编址的只有一个SSPSR。这10个寄存器 中有6个寄存器是与其它模块共用的。另外有4 个寄存器与MSSP模块相关，它们是与I2C模式 共用的。
定时器／计数器TMR1是一个16位的计数寄 存器，带有一个3位的可编程预分频器和一个 内置的低功耗低频时基振荡器。
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TMR1的用途：
TMR1可作通用的定时器和计数器； 利用内置的低频时基振荡器，可实现实时
时钟RTC功能
TMR1与CCP模块配合使用，可实现输入捕
捉和输出比较功能。
32
定时器/计数器TMR1的特性：
11
1．SSPBUF（收/发数据缓冲器）
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0
MSSP接收/发送数据缓冲空间
12
2．SSPSTAT（同步串口状态寄存器）
bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 SMP CKE D/A P S R/W UA BF
CCP：输入捕捉、输出比较和PWM脉冲宽度调制功能 低频时基振荡器 ：32768Hz
29
三者的共同点：
它们的核心部分都是一个由时钟信号触发 ，按递增方式累加工作的循环计数器；从预先 设定的某一初始值开始累计，在累计到计数器 产生溢出，并且同时会建立一个相应的溢出中 断标志。
PIC单片机原理及应用(第三章)
3.3.1 通用寄存器
F877 单 片 机 的 通 用 寄 存 器 GPR （ General Purpose Registers），可由用户自行支配存放 随机数据。 通用寄存器区域： 通用寄存器数量： 地 址 区 域 ： F0H~FFH 、 170H~l7FH 和 1F0H~1FFH，都可以索引（或映射）到体0的16 个RAM单元。 这样安排是为了便于中断服务程序的设计和 数据处理，就可以在程序设计中能够有效突破 体的限制而定义通用的变量函数。
RP1、RP0 = 0
RP1、RP0 = 0
0
1
选中体0
选中体1
RP1、RP0 = 1
RP1、RP0 = 1
0
1
选中体2
选中体3
Bit7／IRP：RAM数据存储器体选位，仅用于间 接寻址。 0：选择数据存储器低位体： 即 体 0 （ FSR 的 Bit7=0 ） 或 体 1 （ FSR 的 Bit7=1）； 1: 选择数据存储器高位体： 即 体 2 （ FSR 的 Bit7=0 ） 或 体 3 （ FSR 的 Bit7=1）。
1．状态寄存器STATUS
状态寄存器的内容用来记录算术逻辑单元 ALU的运算结果状态、CPU的特殊运行状态以及 RAM数据存储器体间选择等信息。
Bit7
Bit6
Bit5
Bit4
Bit3
Bit2
Bit1
Bit 0
IRP
RP1
RP0
T0
PD
Z
DC
C
状态标志位
Bit0／C：进位/借位标志，被动参数。
0：执行加法（或减法）指令时，如果最高 位无进位（或有借位）；
一般将整个程序存储器以2KB为单位进行分 页（PAGE），如图3-1所示F877单片机，8KB程 序存储器共分作4页，分别称为“页0”、“页 l” 、 “ 页 2” 和 “ 页 3” 。 程 序 计 数 器 高 8 位 PCLATH的Bit4~Bit3位构成程序存储器分页的 选择位，对应的地址空间如下：
PIC第一章PPT1
电子工程与信息科学系事业不可浮，文章不可虚。
诚信不可抛，歪风不可仿。
骄傲不可有，自信不可无。
强者不可惧，弱者不可怠。
朋友不可假，人民不可欺。
钱财不可贪，廉洁不可没。
雄志不可变，原则不可丢。
初始化准备好否？读状态交换数据完否？N N YY微机外设1外设2外设30外设m传送完超时N N 置超时标志Y 结束置正常标志为实现“教适学”，对本课程有任何要求，请“实时提出”，共同努力圆满完成本课程“教与学”的任务!微机是20世纪70年代崛起的一项新技术，它的诞生不亚于蒸气机诞生所产生的第一次工业技术革命。
今天，“计算机”加“信息”已成为一个国家现代化的标志。
国外专家分析认为“中国缺乏的就是能确保打赢现代化战争的尖端智能电子装备”。
微机原理”和“单片机应用技术”是多学科技术结晶的体现。
学习微机原理和单片机应用技术，可为今后掌握各种微处理器的体系结构与系统的组成原理、编程方法和智能系统的集成奠定一个基础，也是今后从事自主创新的基础研究和应用技术研究的基础。
汇编语言程序可实现高级语言程序不能完成的任务，可直接控制计算机底层硬件，机器代码最短，执行速度最快、所需存储容量最小。
它对深入理解计算机体系结构和操作系统的工作原理具有较大的帮助。
1。
随着新技术的采用，导致CPU的功能越来越强大、内部结构和电路越来越复杂，因此面对这“黑匣子”必须对CPU外部引脚的物理功能和电参数要完全理解；同样对CPU外围电路相关的IC外部引脚的物理功能和电参数也必须完全理解。
根据对系统中各“黑匣子”外部引脚所实现的物理功能和对电参数的完全理解，再根据已知系统主时钟的工作频率和所实现任务的要求，采用合理的集成技术。
从编程角度掌握微机系统的硬件资源，因此对CPU需了解内部各寄存器，特别是可编程寄存器的功能和外部引脚的物理功能及各信号间的时序关系（时序关系和系统集成结构、程序编程有关）。
3。
为实现正确编程必须对系统存储器的地址空间进行合理分配，采用正确的寻址方式访问存储器或I/O接口。
PIC18系列单片机原理及实践ppt课件
2018/11/15
大连理工大学 电工电子实验中心 陈育斌
8
（三）高级模/数转换特性
10位、8通道的模/数（A/D）转换模块： 可利用休眠状态进行转换，以减少系统干扰、提高精度； 模拟比较模块：可编程多路输入/输出技术；
比较器参考电压模块；
可编程的低电压探测模块（PLVD）：支持低电压检测时 产生中断；
1.
2. 3.
12XXX的指令宽度为12位，指令系统为33条；
16XXX系列的指令宽度为14位，指令系统为35条； 18XXX系列的指令宽度为16为，指令系统为58条。 这种特点决定了不同系列的产品其指令系统没有很好的 兼容性。
2018/11/15
大连理工大学 电工电子实验中心 陈育斌
13
1.4 PIC微控制器的程序ROM
通过两个引脚可进行在线串行编程（ICSP）；
通过2个脚在线调试器。
2018/11/15
大连理工大学 电工电子实验中心 陈育斌
11
（五）CMOS芯片工艺性能
低电压，高速度FLASH/EEPROM技术； 全静态设计； 宽范围的工作电压：2.0-5.5V； 工业级和扩展级温度范围； 低功耗： —在5V、4MHz下典型值1.6mA；
PIC18系列单片机原理及实 践
如何学习PIC单片机
在产品的设计中，对于PIC单片机的选型采用的是“因 地制宜”的策略——根据需要合理选择各种系列产品， 这样可以做到产品的最佳“性价比”。这也是PIC单片 机的一种“优势”。如洗衣机、电冰箱或电梯控制系统 等会采用从低到高不同的PIC系列产品。
最大拉/灌电流可达25mA； 3个外部中断引脚； 4个定时器TMR0、TMR1、TMR2、TMR3； 捕捉/比较/脉宽调制（CCP）模块/增强型CCP模块； 两种工作方式的主同步串行通讯（MSSP）：
PIC单片机原理及应用
◙
Main
Return
2013-7-11
◆ 匈牙利籍数学家冯·诺依曼在方案的 设计上做出了重要的贡献。1946年6月， 他又提出了“程序存储”和“二进制运 算”的思想； ◆ 进一步构建了计算机由运算器、控制 器、存储器、输入设备和输出设备组成 这一计算机的经典结构。
◄ Up
► Down
◙
Main
Return
◄ Up ► Down ◙ Main Retu机 ◆ Intel的8051单片机 ◆ Microchip的PIC单片机
◆ Atmel的AVR单片机
◄ Up ► Down ◙ Main Return
2013-7-11
1.5 单片机的应用领域
（1）智能仪器仪表 ◆单片机用于各种仪器仪表，一方面提 高了仪器仪表的使用功能和精度，使 仪器仪表智能化，同时还简化了仪器 仪表的硬件结构，从而可以方便地完 成仪器仪表产品的升级换代。 ◆如各种智能电气测量仪表、智能传感 器等。
◄ Up ► Down ◙ Main Return
2013-7-11
（4）数据采集系统 ◆在实时控制系统中，要求数据采集具有 较好的同步性和实时性，若采用单个计 算机顺序采集，存在不能同时采集、实 时性不强等缺点，会造成计算、处理上 的误差而引起分析统计困难。
◄ Up
► Down
◙
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Return
◄ Up
► Down
◙
Main
Return
2013-7-11
◆ ENIAC是电子管计算机，时钟频率仅有 100KHz，但能在1秒钟的时间内完成5000次 加法运算。与现代的计算机相比，有许多不 足，但它的问世开创了计算机科学技术的新 纪元，对人类的生产和生活方式产生了巨大 的影响。
2024年度《单片机原理及应用》PPT课件全集
04
2024/2/2
单片机接口技术与应用实例
18
并行I/O端口扩展方法
2024/2/2
简单I/O端口扩展
01
通过增加外部芯片，将单片机的I/O端口数扩展至所需数量。
8255可编程并行接口芯片
02
利用8255芯片，实现并行输入、输出和控制功能。
8155可编程多功能接口芯片
03
8155芯片具有RAM、I/O端口和定时器/计数器等功能，适用于
2024/2/2
触摸屏接口技术
了解触摸屏与单片机的接 口技术，包括硬件连接、 通信协议等。
触摸屏应用
了解触摸屏在嵌入式系统 中的应用，包括人机交互 、智能控制等方面。
32
07
综合项目：智能小车控制系统设计
2024/2/2
33
项目背景需求分析及总体方案设计
项目背景
随着智能化技术的不断发展，智 能小车作为智能交通系统的重要 组成部分，具有广泛的应用前景
2024/2/2
单片机定义
单片机是一种集成电路芯片，它采用超大规模集成电路技术 ，将具有数据处理能力的中央处理器、随机存储器、只读存 储器、多种I/O口和中断系统等功能集成到一块硅片上，构成 一个小而完善的微型计算机系统。
发展历程
从早期的4位、8位单片机，到如今的32位、64位高性能单片 机，其发展经历了多个阶段，不断满足着各种嵌入式应用的 需求。
LCD显示原理
了解LCD显示模块的基本工作原理，包括 液晶显示原理、驱动方式等。
驱动方法
掌握单片机驱动LCD显示模块的常用方法 ，包括并行驱动、串行驱动等。
编程实践
通过编程实践，掌握如何控制LCD显示模 块显示指定内容。
PIC单片机原理及应用(第十一章)
比较功能
CCP 模块第 2 个功能是比较方式输出，用于 从引脚上输出不同宽度的矩形脉冲信号、不同 的周期频率脉冲以及非周期频率信号等。 根据预置的特定值（CCPR1)与TMR1计数器 的计数值进行比较，当两者数值一致时给出比 配信号，触发 CCP 中断标志位置位。由 RC2 引脚 可以输出3种逻辑状态。
第11章
CCP捕捉/比较/脉宽调制
配置了 2 个捕捉／比较／脉宽调制模块 CCP1 、 CCP2(Capture/Compare/PWM)。 它们各自都有独立的16位寄存器CCPR1和CCPR2， 两个模块结构、功能、操作方法基本一样，它 们的区别仅在于各自有独立的外部引脚，以及 各自的特殊事件触发器。 它们的功能实现，往往与定时器TMR1、TMR2复 合使用。
TMR2控制寄存器：T2CON
CCP控制寄存器CCP1CON
Bit3-Bit0/CCP1M3-CCP1M0 ：脉宽调制功能设置， 主动参数。
11XX：脉宽调制方式，低２位不起作用。
Bit5~Bit4/CCP1X~CCP1Y：CCP1脉宽寄存器的低２ 位，高８位在CCPR1L中，数据参数。
PWM操作设置
Bit5-Bit4/CCP1X-CCP1Y： PWM工作循环周期的最低2位，数据参数。作为其输出信号 脉宽的低2位，高8位在CCPR1L中。 捕捉方式：未用。 比较方式： 单片机的输入捕捉功能，就是对外部 从引脚 CCP 上输入的脉冲上升沿或下降沿进行 实时捕捉检测。 容易实现对信号周期及脉冲占空比的检测。
CCP1控制寄存器 ：CCP1CON
Bit7 Bit6 Bit5 CCP1X Bit4 CCP1Y Bit3 Bit2 Bit1 Bit0
CCP1M3 CCP1M2 CCP1M1 CCP1M0
PIC单片机原理及应用第十三章
1. 上电复位POR(Power on reset)
当芯片加电后电压VDD上升到一定值（一般 在1.3～1.8V）时, 上电复位即产生一个上电复 位脉冲。
2. 上电延时定时器PWRT
在芯片加电时，PWRT提供固定72ms正常上 电延迟定时，上电延时定时用RC振荡器工作。 只要PWRT工作，芯片就保持复位状态，PWRT延 时可以使电源电压上升到一个对芯片工作适合 的电平。
监视定时器WDT是PIC单片机最具特色的 内容之一，定时计数脉冲是由芯片内专用的 RC振荡器产生。它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。这样既 使单片机的时钟停止，WDT仍旧能继续工作。
监视定时寄存器WDT一览表
地址
名称 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0
晶体、谐振器和RC振荡器的比较：
时种源
晶体 振荡器 RC振荡器
程度稳定精度稳定性 高
好差
电耗耗电
低很少 中等 高较多
唤醒时间 ｍS级，慢很长 mS级，中 ｎS级，快
价格
高
一般 便宜
4．合理处理I/O管脚
I/O 管脚的处理，在低功耗系统里非常重要。 设置为输出的管脚可以驱动20~25mA电流。所以检 查你的设计，优化每个输出管脚上的电流消耗是非 常重要的，即使是弱上拉的管脚依然可以输出 400uA电流。为达到节能目的，可以禁止内部上拉 ，使用外部较大的电阻做上拉。
3．选择合适的振荡方式
晶体、谐振器和RC振荡器，有着不同的唤 醒时间。一般来说，晶体的唤醒时间最长为 8.5mS左右，谐振器唤醒时间约为390μS，而RC 振荡器唤醒时间最短约为1.15μS左右。如果唤 醒时间过长，在唤醒过程中存在一个预工作阶 段，处理器已经开始消耗电能，但是还没有运 行程序，这就会带来更多的电能消耗。如果唤 醒后的工作时间很短，一般采用RC振荡器较合 理。
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2.24 2.10
1.51 1.55 1.29 1.00
MCC
PIC COP800 ST82 68HC05 Z86 8051 典型单片机代码紧凑性比较图
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
11 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 运行速度高
采用哈佛的总线结构，指令的读取和执行采用流水作业方式！
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
7 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；
PIC17CXX是目前世界上速度最快的品种之一
1.00
Fastest 0.30
0.212 0.136 0.108 0.046
PIC COP800 ST82 68HC05 Z86 8051
20MHz 20MHz 8MHz 4.2MHz 12MHz 20MHz
典型单片机运行速度比较图
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
6 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 哈佛总线结构
8
数据总线
总线
8
8
ROM
12b~16b
CPU
RAM
8b
I/O ……
CPU ROM RAM I/O ……
8b
8b
PIC单片机内部（哈佛）结构
普通单片机内部（冯.诺伊曼）结构
RISC：取指 执行 取指 执行
取指 执行 ……
CISC： 取指 执行 ； 取指 执行 ……
PIC单片机原理及应用
2005.12
1 2020/4/25
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 2020/4/25
单片机概述
➢ 据权威机构统计，2001世界单片机年产量7高于70 亿片，中国大陆的单片机年需求量约6亿片，每年16% 的速度增长 ；2002年仅8位单片机销售额高达45亿美 元；预计2004年和2006年8位单片机的销售额分别达到 54亿和60亿美元。
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
15 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 寻址空间设计简单
PIC系列单片机的程序、堆栈、数据三者各自采用互相独 立的寻址（或地址编码）空间； 而且程序、堆栈的地址安排不需要用户操心。
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
16 2020/4/25
PIC 单片机的特色
9 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 寻址方式简单
PIC系列单片机只有4种寻址方式 ——寄存器间接寻址、立即数寻址、直接寻址和位寻址 MCS-51 系列单片机则有7种寻址方式！
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
10 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 代码压缩率高
1K字节的存储器空间 ——PIC系列单片机能够存放1024条指令 ——MCS-51 系列单片机大约只能存放600条指令
❖ 外接电路简洁
PIC系列单片机片内集成了上电复位电路、I/O引脚上拉电 路、看门狗定时器等，可以最大程度的减少或免用外接器 件，以便实现“纯单片”应用。
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
17 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 开发方便
➢ 单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低稳定 可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。
运算器
输
输
入 设
控制器
出 设
备
备
存储器
微型计算机基本结构
总线
CPU ROM RAM I/O
一般单片机内部结构
4 2020/4/25
单片机概述
“凡能想到的地方，单片机都可以用得上”
➢ 电信
➢ 商用电子
➢ 家用电器
➢ 玩具
➢ 计算机外围设备
➢ 仪器仪表
➢ 办公自动化
➢ 汽车电子
➢ 工业控制
➢ 军用电子 ……
遥控器
单
红外接收头
片
机
射频、视频 音频、电源 传统功能电路
遥控彩电电路方块图
5 2020/4/25
单片机概述
硬件结构上和指令设置上的独特之处
➢ 存储器 ROM 和 RAM 严格分工； ➢ 采用面向控制的指令系统； ➢ 输入输出（I/O）端口引脚通常设计有多种功能； ➢ 品种规格的系列化； ➢ 单片机的硬件功能具有广泛的通用性。
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
14 2020/4/25
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。
➢ 一辆 RMW – 7 系列宝马轿车中嵌入了63片单片机。
➢ MOTOROLA公司估计到2010年平均每人每天接触 到多达351片甚至更多的单片机。
单片机正名为：微控制器
——MCU ，MicroController Unit
3 2020/4/25
单片机概述
何为单片机：
➢ 将CPU、RAM、ROM、I/O等集成在一块集成电路 芯片上。
12 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 功耗低
PIC单片机是世界上功耗最低的单片机品种之一 在4MHz时钟下工作时耗电不超过2mA，在睡眠模式下耗 电可以低到1μA 以下。
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
13 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 驱动能力强
I/O端口驱动负载强，每个I/O引脚吸入和输出电流的最大 值可分别达到25mA和20mA，能够直接驱动发光二极管 LED、光电耦合器或者微型继电器等。
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
8 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 精简指令集（RISC）技术
PIC系列单片机的指令系统只有35条指令，常用约20条 ——好学、易用；绝大多数为单周期指令，执行速度快！ MCS-51系列单片机指令系统有111条指令！
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
1.51 1.55 1.29 1.00
MCC
PIC COP800 ST82 68HC05 Z86 8051 典型单片机代码紧凑性比较图
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
11 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 运行速度高
采用哈佛的总线结构，指令的读取和执行采用流水作业方式！
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
7 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；
PIC17CXX是目前世界上速度最快的品种之一
1.00
Fastest 0.30
0.212 0.136 0.108 0.046
PIC COP800 ST82 68HC05 Z86 8051
20MHz 20MHz 8MHz 4.2MHz 12MHz 20MHz
典型单片机运行速度比较图
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
6 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 哈佛总线结构
8
数据总线
总线
8
8
ROM
12b~16b
CPU
RAM
8b
I/O ……
CPU ROM RAM I/O ……
8b
8b
PIC单片机内部（哈佛）结构
普通单片机内部（冯.诺伊曼）结构
RISC：取指 执行 取指 执行
取指 执行 ……
CISC： 取指 执行 ； 取指 执行 ……
PIC单片机原理及应用
2005.12
1 2020/4/25
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 2020/4/25
单片机概述
➢ 据权威机构统计，2001世界单片机年产量7高于70 亿片，中国大陆的单片机年需求量约6亿片，每年16% 的速度增长 ；2002年仅8位单片机销售额高达45亿美 元；预计2004年和2006年8位单片机的销售额分别达到 54亿和60亿美元。
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
15 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 寻址空间设计简单
PIC系列单片机的程序、堆栈、数据三者各自采用互相独 立的寻址（或地址编码）空间； 而且程序、堆栈的地址安排不需要用户操心。
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
16 2020/4/25
PIC 单片机的特色
9 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 寻址方式简单
PIC系列单片机只有4种寻址方式 ——寄存器间接寻址、立即数寻址、直接寻址和位寻址 MCS-51 系列单片机则有7种寻址方式！
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
10 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 代码压缩率高
1K字节的存储器空间 ——PIC系列单片机能够存放1024条指令 ——MCS-51 系列单片机大约只能存放600条指令
❖ 外接电路简洁
PIC系列单片机片内集成了上电复位电路、I/O引脚上拉电 路、看门狗定时器等，可以最大程度的减少或免用外接器 件，以便实现“纯单片”应用。
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
17 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 开发方便
➢ 单片机具有性能高、速度快、体积小、价格低稳定 可靠、应用广泛、通用性强等突出优点。
运算器
输
输
入 设
控制器
出 设
备
备
存储器
微型计算机基本结构
总线
CPU ROM RAM I/O
一般单片机内部结构
4 2020/4/25
单片机概述
“凡能想到的地方，单片机都可以用得上”
➢ 电信
➢ 商用电子
➢ 家用电器
➢ 玩具
➢ 计算机外围设备
➢ 仪器仪表
➢ 办公自动化
➢ 汽车电子
➢ 工业控制
➢ 军用电子 ……
遥控器
单
红外接收头
片
机
射频、视频 音频、电源 传统功能电路
遥控彩电电路方块图
5 2020/4/25
单片机概述
硬件结构上和指令设置上的独特之处
➢ 存储器 ROM 和 RAM 严格分工； ➢ 采用面向控制的指令系统； ➢ 输入输出（I/O）端口引脚通常设计有多种功能； ➢ 品种规格的系列化； ➢ 单片机的硬件功能具有广泛的通用性。
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
14 2020/4/25
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。
➢ 一辆 RMW – 7 系列宝马轿车中嵌入了63片单片机。
➢ MOTOROLA公司估计到2010年平均每人每天接触 到多达351片甚至更多的单片机。
单片机正名为：微控制器
——MCU ，MicroController Unit
3 2020/4/25
单片机概述
何为单片机：
➢ 将CPU、RAM、ROM、I/O等集成在一块集成电路 芯片上。
12 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 功耗低
PIC单片机是世界上功耗最低的单片机品种之一 在4MHz时钟下工作时耗电不超过2mA，在睡眠模式下耗 电可以低到1μA 以下。
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
13 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 驱动能力强
I/O端口驱动负载强，每个I/O引脚吸入和输出电流的最大 值可分别达到25mA和20mA，能够直接驱动发光二极管 LED、光电耦合器或者微型继电器等。
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向
8 2020/4/25
PIC 单片机的特色
❖ 精简指令集（RISC）技术
PIC系列单片机的指令系统只有35条指令，常用约20条 ——好学、易用；绝大多数为单周期指令，执行速度快！ MCS-51系列单片机指令系统有111条指令！
PIC 系列单片机代表着单片机发展的新动向