PIC單片機簡(jiǎn)述

1、什么是PIC單片機?

PIC單片機(Peripheral Interface Controller)是一種用來(lái)開(kāi)發(fā)的去控制外圍設備的集成電路(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 共享的部分相當于人的神經(jīng)系統。

2、PIC單片機是一個(gè)小的計算機

PIC單片機有計算功能和記憶內存像CPU并由軟件控制允行。然而,處理能力—存儲器容量卻很有限,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,存儲器容量用做寫(xiě)程序的大約1K—4K字節。

時(shí)鐘頻率與掃描程序的時(shí)間和執行程序指令的時(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構改變(1*)。如果是同樣的體系結構,時(shí)鐘頻率較高的處理能力會(huì )較強。

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(3*)來(lái)表示存儲器(4*)容量。一個(gè)字節有8位,每位由1或0組成。 PIC16F84A單片機 的指令由14位構成。當把1K個(gè)子轉換成位為:1 x 1,024 x 14 = 14,336位。再轉換為字節為:14,336/(8 x 1,024) = 1.75K。在計算存儲器的容量時(shí),規定 1G 字節 = 1,024M 字節, 1M 字節 = 1,024K 字節, 1K 字節= 1,024 字節. 它們不是以1000為倍數,因為這是用二進(jìn)制計算的緣故。

(1) 計算機的物理結構,包括組織結構、容量、該計算機的CPU、存儲器以及輸入輸出設備間的互連。經(jīng)常特指CPU的組織結構,包括它的寄存器、標志、總線(xiàn)、算術(shù)邏輯部件、指令譯碼與執行機制以及定時(shí)和控制部件。

(2) 指出某種操作并標識其操作數(如果有操作數的話(huà))的一種語(yǔ)言構造

(3) 作為一個(gè)單位來(lái)操作(運算)的一個(gè)二進(jìn)制字符串,通常比計算機的一個(gè)字短。

(4) 處理機內的所有可尋址存儲空間以及用于執行指令的其它內存儲器。

在計算存儲器的容量時(shí),我們規定 1G 字節 = 1,024M 字節, 1M 字節 = 1,024K 字節, 1K 字節= 1,024 字節. 它們不是以1000為倍數,因為這是用二進(jìn)制計算的緣故。

用PIC單片機使電路做的很小巧變得可能。

因為PIC單片機可以把計算部分、內存、輸入和輸出等都做在一個(gè)芯片內。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系列單片機的優(yōu)勢

(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)展多種型號來(lái)滿(mǎn)足不同層次的應用要求。就 實(shí)際而言,不同的應用對單片機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及程序存儲空間不大、可靠性較高的小型單 片機,若采用40腳且功能強大的單片機,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,可以滿(mǎn)足各種需要。其中,PIC12C508單 片機僅有8個(gè)引腳,是世界上最小的單片機.

該型號有512字節ROM、25字節RAM、一個(gè)8位定時(shí)器、一根輸入線(xiàn)、5根I/O線(xiàn),市面售價(jià)在3-6元人人民幣。這樣一款單片機在象摩托車(chē)點(diǎn) 火器這樣的應用無(wú)疑是非常適合。PIC的高檔型號,如PIC16C74(尚不是最高檔型號)有40個(gè)引腳,其內部資源為ROM共4K、192字節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)型號可以和其它品牌的高檔型號媲美。

(2) 精簡(jiǎn)指令使其執行效率大為提高。PIC系列8位CMOS單片機具有獨特的RISC結構,數據總線(xiàn)和指令總線(xiàn)分離的哈佛總線(xiàn)(Harvard)結構,使指令具有單字長(cháng)的特性,且允許指令碼的位數可多于8位的數據位數,這與傳統的采用CISC結構的8位單片機相比,可以達到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,可使單片機在其應用程序開(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單片機開(kāi)發(fā)系統的實(shí)時(shí)性是一個(gè)重要的指標,象普通51單片機的開(kāi)發(fā)系統大都 采用高檔型號仿真低檔型號,其實(shí)時(shí)性不盡理想。PIC在推出一款新型號的同時(shí)推出相應的仿真芯片,所有的開(kāi)發(fā)系統由專(zhuān)用的仿真芯片支持,實(shí)時(shí)性非常好。就使用經(jīng)驗看,還沒(méi)有出現過(guò)仿真結果與實(shí)際運行結果不同的情況。

(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)保護代碼,用戶(hù)在燒入代碼后熔斷熔絲,別人再也無(wú)法讀出,除非恢復熔絲。目前,PIC采用熔絲深埋工藝,恢復熔絲的可能性極小。

(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,但在大多數應用場(chǎng)合還是能滿(mǎn)足需要的。

PIC單片機與MCS-51系列單片機的區別

應該說(shuō)有三個(gè)主要特點(diǎn):

(1) 總線(xiàn)結構:MCS-51單片機的總線(xiàn)結構是馮-諾依曼型,計算機在同一個(gè)存儲空間取指令和數據,兩者不能 同時(shí)進(jìn)行;而PIC單片機的總線(xiàn)結構是哈佛結構,指令和數據空間是完全分開(kāi)的,一個(gè)用于指令,一個(gè)用于數據,由于可以對程序和數據同時(shí)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn),所以提高 了數據吞吐率。正因為在PIC單片機中采用了哈佛雙總線(xiàn)結構,所以與常見(jiàn)的微控制器不同的一點(diǎn)是:程序和數據總線(xiàn)可以采用不同的寬度。數據總線(xiàn)都是8位 的,但指令總線(xiàn)位數分別位12、14、16位。

(2) 流水線(xiàn)結構:MCS-51單片機的取指和執行采用單指令流水線(xiàn)結構,即取一條指令,執行完后再取下一條指令;而PIC的取指和執行采用雙指令流水線(xiàn)結構,當一條指令被執行時(shí),允許下一條指令同時(shí)被取出,這樣就實(shí)現了單周期指令。

(3) 寄存器組:PIC單片機的所有寄存器,包括I/O口,定時(shí)器和程序計數器等都采用RAM結構形式,而且都只需要一個(gè)指令周期就可以完成訪(fǎng)問(wèn)和操作;而MCS-51單片機需要兩個(gè)或兩個(gè)以上的周期才能改變寄存器的內容。

PIC單片機應用

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

1. PIC單片機在汽車(chē)電氣控制系統方面的應用

針對汽車(chē)控制系統減少線(xiàn)束和較低成本的要求,提出了以集成CAN控制器的PIC18F258單片機為核心設計而成的汽車(chē)電氣控制系統,給出了系統主要硬件結構和軟件設計流程。相對于傳統的點(diǎn)對點(diǎn)控制方式,不僅減少了車(chē)內的線(xiàn)束、降低了成本,而且控制靈活、實(shí)時(shí)性強。試驗表明,該系統工作正常、性能可靠,具有低成本、低功耗和易于維修等優(yōu)點(diǎn)。

2. PIC單片機在家用電器方面的應用

隨著(zhù)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(zhù)電話(huà)在家庭中的普及,利用電話(huà)實(shí)現家用電器遙控是家用電器未來(lái)的發(fā)展方向。Pic單片機同時(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、掃地機器人等都有它的身影。

3. PIC單片機在網(wǎng)絡(luò )和通訊方面的應用

近年來(lái),由于數據通信需求的推動(dòng),加上半導體、計算機等相關(guān)電子技術(shù)領(lǐng)域快速發(fā)展,短距離無(wú)線(xiàn)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(xiàn)通信通常指是l00m到200m以?xún)鹊耐ㄐ。它被廣泛應用于無(wú)線(xiàn)數據采集、無(wú)線(xiàn)水表、煤氣表、電力表抄表、工業(yè)遙控、遙測、工業(yè)數據采集、樓宇自動(dòng)化、安防、機房設備無(wú)線(xiàn)監控、家庭自動(dòng)化數據網(wǎng)絡(luò )組網(wǎng)等領(lǐng)域。

4. PIC單片機在其他方面的應用

PIC單片機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 )和通信上的應用,在導彈的導航裝置,飛機上各種儀表的控制,計算機的網(wǎng)絡(luò )通訊與數據傳輸,工業(yè)自動(dòng)化過(guò)程的實(shí)時(shí)控制和數據處理,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,錄像機、攝像機、全自動(dòng)洗衣機的控制,以及程控玩具、電子寵物等等,這些都離不開(kāi)單片機。更不用說(shuō)自動(dòng)控制領(lǐng)域的機器人、智能儀表、醫療器械以及各種智能機械了。

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