PIC單片機(jī)簡(jiǎn)述

1、什么是PIC單片機(jī)?

PIC單片機(jī)(Peripheral Interface Controller)是一種用來(lái)開(kāi)發(fā)的去控制外圍設(shè)備的集成電路(IC)。一種具有分散作用(多任務(wù))功能的CPU。與人類(lèi)相比，大腦就是CPU，PIC 共享的部分相當(dāng)于人的神經(jīng)系統(tǒng)。

2、PIC單片機(jī)是一個(gè)小的計(jì)算機(jī)

PIC單片機(jī)有計(jì)算功能和記憶內(nèi)存像CPU并由軟件控制允行。然而，處理能力—存儲(chǔ)器容量卻很有限，這取決于PIC的類(lèi)型。但是它們的最高操作頻率大約都在20MHz左右，存儲(chǔ)器容量用做寫(xiě)程序的大約1K—4K字節(jié)。

時(shí)鐘頻率與掃描程序的時(shí)間和執(zhí)行程序指令的時(shí)間有關(guān)系。但不能僅以時(shí)鐘頻率來(lái)判斷程序處理能力，它還隨處理裝置的體系結(jié)構(gòu)改變(1*)。如果是同樣的體系結(jié)構(gòu)，時(shí)鐘頻率較高的處理能力會(huì)較強(qiáng)。

這里用字來(lái)解釋程序容量。用一個(gè)指令(2*)表示一個(gè)字。通常用字節(jié)(3*)來(lái)表示存儲(chǔ)器(4*)容量。一個(gè)字節(jié)有8位，每位由1或0組成。 PIC16F84A單片機(jī) 的指令由14位構(gòu)成。當(dāng)把1K個(gè)子轉(zhuǎn)換成位為：1 x 1,024 x 14 = 14,336位。再轉(zhuǎn)換為字節(jié)為：14,336/(8 x 1,024) = 1.75K。在計(jì)算存儲(chǔ)器的容量時(shí)，規(guī)定 1G 字節(jié) = 1,024M 字節(jié), 1M 字節(jié) = 1,024K 字節(jié), 1K 字節(jié)= 1,024 字節(jié). 它們不是以1000為倍數(shù)，因?yàn)檫@是用二進(jìn)制計(jì)算的緣故。

(1) 計(jì)算機(jī)的物理結(jié)構(gòu),包括組織結(jié)構(gòu)、容量、該計(jì)算機(jī)的CPU、存儲(chǔ)器以及輸入輸出設(shè)備間的互連。經(jīng)常特指CPU的組織結(jié)構(gòu),包括它的寄存器、標(biāo)志、總線、算術(shù)邏輯部件、指令譯碼與執(zhí)行機(jī)制以及定時(shí)和控制部件。

(2) 指出某種操作并標(biāo)識(shí)其操作數(shù)(如果有操作數(shù)的話)的一種語(yǔ)言構(gòu)造

(3) 作為一個(gè)單位來(lái)操作(運(yùn)算)的一個(gè)二進(jìn)制字符串,通常比計(jì)算機(jī)的一個(gè)字短。

(4) 處理機(jī)內(nèi)的所有可尋址存儲(chǔ)空間以及用于執(zhí)行指令的其它內(nèi)存儲(chǔ)器。

在計(jì)算存儲(chǔ)器的容量時(shí)，我們規(guī)定 1G 字節(jié) = 1,024M 字節(jié), 1M 字節(jié) = 1,024K 字節(jié), 1K 字節(jié)= 1,024 字節(jié). 它們不是以1000為倍數(shù)，因?yàn)檫@是用二進(jìn)制計(jì)算的緣故。

用PIC單片機(jī)使電路做的很小巧變得可能。

因?yàn)镻IC單片機(jī)可以把計(jì)算部分、內(nèi)存、輸入和輸出等都做在一個(gè)芯片內(nèi)。所以她工作起來(lái)效率很高、功能也自由定義還可以靈活的適應(yīng)不同的控制要求，而不必去更換不同的IC。這樣電路才有可能做的很小巧。

PIC系列單片機(jī)的優(yōu)勢(shì)

(1) PIC最大的特點(diǎn)是不搞單純的功能堆積，而是從實(shí)際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價(jià)格比，靠發(fā)展多種型號(hào)來(lái)滿足不同層次的應(yīng)用要求。就 實(shí)際而言，不同的應(yīng)用對(duì)單片機(jī)功能和資源的需求也是不同的。比如，一個(gè)摩托車(chē)的點(diǎn)火器需要一個(gè)I/O較少、RAM及程序存儲(chǔ)空間不大、可靠性較高的小型單 片機(jī)，若采用40腳且功能強(qiáng)大的單片機(jī)，投資大不說(shuō)，使用起來(lái)也不方便。PIC系列從低到高有幾十個(gè)型號(hào)，可以滿足各種需要。其中，PIC12C508單 片機(jī)僅有8個(gè)引腳，是世界上最小的單片機(jī).

該型號(hào)有512字節(jié)ROM、25字節(jié)RAM、一個(gè)8位定時(shí)器、一根輸入線、5根I/O線，市面售價(jià)在3-6元人人民幣。這樣一款單片機(jī)在象摩托車(chē)點(diǎn) 火器這樣的應(yīng)用無(wú)疑是非常適合。PIC的高檔型號(hào)，如PIC16C74(尚不是最高檔型號(hào))有40個(gè)引腳，其內(nèi)部資源為ROM共4K、192字節(jié)RAM、 8路A/D、3個(gè)8位定時(shí)器、2個(gè)CCP模塊、三個(gè)串行口、1個(gè)并行口、11個(gè)中斷源、33個(gè)I/O腳。這樣一個(gè)型號(hào)可以和其它品牌的高檔型號(hào)媲美。

(2) 精簡(jiǎn)指令使其執(zhí)行效率大為提高。PIC系列8位CMOS單片機(jī)具有獨(dú)特的RISC結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)總線和指令總線分離的哈佛總線(Harvard)結(jié)構(gòu)，使指令具有單字長(zhǎng)的特性，且允許指令碼的位數(shù)可多于8位的數(shù)據(jù)位數(shù)，這與傳統(tǒng)的采用CISC結(jié)構(gòu)的8位單片機(jī)相比，可以達(dá)到2:1的代碼壓縮，速度提高4倍。

(3) 產(chǎn)品上市零等待(Zero time to market)。采用PIC的低價(jià)OTP型芯片，可使單片機(jī)在其應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)完成后立刻使該產(chǎn)品上市。

(4) PIC有優(yōu)越開(kāi)發(fā)環(huán)境。OTP單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性是一個(gè)重要的指標(biāo)，象普通51單片機(jī)的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)大都 采用高檔型號(hào)仿真低檔型號(hào)，其實(shí)時(shí)性不盡理想。PIC在推出一款新型號(hào)的同時(shí)推出相應(yīng)的仿真芯片，所有的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)由專(zhuān)用的仿真芯片支持，實(shí)時(shí)性非常好。就使用經(jīng)驗(yàn)看，還沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)仿真結(jié)果與實(shí)際運(yùn)行結(jié)果不同的情況。

(5) 其引腳具有防瞬態(tài)能力,通過(guò)限流電阻可以接至220V交流電源,可直接與繼電器控制電路相連,無(wú)須光電耦合器隔離，給應(yīng)用帶來(lái)極大方便。

(6) 徹底的保密性。PIC以保密熔絲來(lái)保護(hù)代碼，用戶在燒入代碼后熔斷熔絲，別人再也無(wú)法讀出，除非恢復(fù)熔絲。目前，PIC采用熔絲深埋工藝，恢復(fù)熔絲的可能性極小。

(7) 自帶看門(mén)狗定時(shí)器，可以用來(lái)提高程序運(yùn)行的可靠性。

(8) 睡眠和低功耗模式。雖然PIC在這方面已不能與新型的TI-MSP430相比，但在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合還是能滿足需要的。

PIC單片機(jī)與MCS-51系列單片機(jī)的區(qū)別

應(yīng)該說(shuō)有三個(gè)主要特點(diǎn)：

(1) 總線結(jié)構(gòu):MCS-51單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)是馮-諾依曼型,計(jì)算機(jī)在同一個(gè)存儲(chǔ)空間取指令和數(shù)據(jù),兩者不能 同時(shí)進(jìn)行;而PIC單片機(jī)的總線結(jié)構(gòu)是哈佛結(jié)構(gòu),指令和數(shù)據(jù)空間是完全分開(kāi)的,一個(gè)用于指令,一個(gè)用于數(shù)據(jù),由于可以對(duì)程序和數(shù)據(jù)同時(shí)進(jìn)行訪問(wèn),所以提高 了數(shù)據(jù)吞吐率。正因?yàn)樵赑IC單片機(jī)中采用了哈佛雙總線結(jié)構(gòu)，所以與常見(jiàn)的微控制器不同的一點(diǎn)是：程序和數(shù)據(jù)總線可以采用不同的寬度。數(shù)據(jù)總線都是8位 的，但指令總線位數(shù)分別位12、14、16位。

(2) 流水線結(jié)構(gòu):MCS-51單片機(jī)的取指和執(zhí)行采用單指令流水線結(jié)構(gòu),即取一條指令,執(zhí)行完后再取下一條指令;而PIC的取指和執(zhí)行采用雙指令流水線結(jié)構(gòu),當(dāng)一條指令被執(zhí)行時(shí),允許下一條指令同時(shí)被取出,這樣就實(shí)現(xiàn)了單周期指令。

(3) 寄存器組:PIC單片機(jī)的所有寄存器,包括I/O口,定時(shí)器和程序計(jì)數(shù)器等都采用RAM結(jié)構(gòu)形式,而且都只需要一個(gè)指令周期就可以完成訪問(wèn)和操作;而MCS-51單片機(jī)需要兩個(gè)或兩個(gè)以上的周期才能改變寄存器的內(nèi)容。

PIC單片機(jī)應(yīng)用

特別是采用內(nèi)置第二代Flash存儲(chǔ)器(40年存儲(chǔ)壽命)的微控制器在快速應(yīng)用方面具有獨(dú)到之處。由于其易用性和高可靠性，該系列微控制器穩(wěn)居8位單片機(jī)全球出貨量之首。PIC系列單片機(jī)具有指令集簡(jiǎn)潔、簡(jiǎn)單易學(xué)、速度高、功能強(qiáng)、功耗低、價(jià)格低廉、體積小巧、適用性好及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，大量應(yīng)用于汽車(chē)電氣控制、家用電器、網(wǎng)絡(luò)和通信、工業(yè)控制、電機(jī)控制、玩具、低功耗的測(cè)控應(yīng)用等領(lǐng)域，在國(guó)內(nèi)越來(lái)越受到廣大設(shè)計(jì)者的歡迎，微芯公司的單片機(jī)已經(jīng)成為目前單片機(jī)世界的主流產(chǎn)品。

1. PIC單片機(jī)在汽車(chē)電氣控制系統(tǒng)方面的應(yīng)用

針對(duì)汽車(chē)控制系統(tǒng)減少線束和較低成本的要求，提出了以集成CAN控制器的PIC18F258單片機(jī)為核心設(shè)計(jì)而成的汽車(chē)電氣控制系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)主要硬件結(jié)構(gòu)和軟件設(shè)計(jì)流程。相對(duì)于傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控制方式，不僅減少了車(chē)內(nèi)的線束、降低了成本，而且控制靈活、實(shí)時(shí)性強(qiáng)。試驗(yàn)表明，該系統(tǒng)工作正常、性能可靠，具有低成本、低功耗和易于維修等優(yōu)點(diǎn)。

2. PIC單片機(jī)在家用電器方面的應(yīng)用

隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，越來(lái)越多的家用電器進(jìn)入了人們的生活，這些家用電器給人們的生活帶來(lái)了很多的方便和享受，同時(shí)隨著電話在家庭中的普及，利用電話實(shí)現(xiàn)家用電器遙控是家用電器未來(lái)的發(fā)展方向。Pic單片機(jī)同時(shí)在智能家居方面具有很大的用途，智能冰箱、智能熱水壺、智能窗簾、暖氣、掃地機(jī)器人等都有它的身影。

3. PIC單片機(jī)在網(wǎng)絡(luò)和通訊方面的應(yīng)用

近年來(lái)，由于數(shù)據(jù)通信需求的推動(dòng)，加上半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)等相關(guān)電子技術(shù)領(lǐng)域快速發(fā)展，短距離無(wú)線與移動(dòng)通信技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)快速發(fā)展的階段。短距離無(wú)線通信通常指是l00m到200m以內(nèi)的通信。它被廣泛應(yīng)用于無(wú)線數(shù)據(jù)采集、無(wú)線水表、煤氣表、電力表抄表、工業(yè)遙控、遙測(cè)、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、樓宇自動(dòng)化、安防、機(jī)房設(shè)備無(wú)線監(jiān)控、家庭自動(dòng)化數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)等領(lǐng)域。

4. PIC單片機(jī)在其他方面的應(yīng)用

PIC單片機(jī)滲透到我們生活的各個(gè)領(lǐng)域，幾乎很難找到哪個(gè)領(lǐng)域沒(méi)有單片機(jī)的蹤跡。除了在汽車(chē)電氣控制、家用電器、網(wǎng)絡(luò)和通信上的應(yīng)用，在導(dǎo)彈的導(dǎo)航裝置，飛機(jī)上各種儀表的控制，計(jì)算機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車(chē)的安全保障系統(tǒng)，錄像機(jī)、攝像機(jī)、全自動(dòng)洗衣機(jī)的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開(kāi)單片機(jī)。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機(jī)器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機(jī)械了。

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