PIC單片機簡述

1、什么是PIC單片機?

PIC單片機(Peripheral Interface Controller)是一種用來開發(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)功能的CPU。與人類相比，大腦就是CPU，PIC 共享的部分相當于人的神經(jīng)系統(tǒng)。

2、PIC單片機是一個小的計算機

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

時鐘頻率與掃描程序的時間和執(zhí)行程序指令的時間有關系。但不能僅以時鐘頻率來判斷程序處理能力，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，時鐘頻率較高的處理能力會較強。

這里用字來解釋程序容量。用一個指令(2*)表示一個字。通常用字節(jié)(3*)來表示存儲器(4*)容量。一個字節(jié)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。在計算存儲器的容量時，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)，因為這是用二進制計算的緣故。

(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、算術邏輯部件、指令譯碼與執(zhí)行機制以及定時和控制部件。

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

(3) 作為一個單位來操作(運算)的一個二進制字符串,通常比計算機的一個字短。

(4) 處理機內(nèi)的所有可尋址存儲空間以及用于執(zhí)行指令的其它內(nèi)存儲器。

在計算存儲器的容量時，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)，因為這是用二進制計算的緣故。

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(nèi)存、輸入和輸出等都做在一個芯片內(nèi)。所以她工作起來效率很高、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最大的特點是不搞單純的功能堆積，而是從實際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價格比，靠發(fā)展多種型號來滿足不同層次的應用要求。就 實際而言，不同的應用對單片機功能和資源的需求也是不同的。比如，一個摩托車的點火器需要一個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，使用起來也不方便。PIC系列從低到高有幾十個型號，可以滿足各種需要。其中，PIC12C508單 片機僅有8個引腳，是世界上最小的單片機.

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

(2) 精簡指令使其執(zhí)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(shù)據(jù)總線和指令總線分離的哈佛總線(Harvard)結構，使指令具有單字長的特性，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OTP型芯片，可使單片機在其應用程序開發(fā)完成后立刻使該產(chǎn)品上市。

(4) PIC有優(yōu)越開發(fā)環(huán)境。OTP單片機開發(fā)系統(tǒng)的實時性是一個重要的指標，象普通51單片機的開發(fā)系統(tǒng)大都 采用高檔型號仿真低檔型號，其實時性不盡理想。PIC在推出一款新型號的同時推出相應的仿真芯片，所有的開發(fā)系統(tǒng)由專用的仿真芯片支持，實時性非常好。就使用經(jīng)驗看，還沒有出現(xiàn)過仿真結果與實際運行結果不同的情況。

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

(6) 徹底的保密性。PIC以保密熔絲來保護代碼，用戶在燒入代碼后熔斷熔絲，別人再也無法讀出，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) 自帶看門狗定時器，可以用來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(shù)應用場合還是能滿足需要的。

PIC單片機與MCS-51系列單片機的區(qū)別

應該說有三個主要特點：

(1) 總線結構:MCS-51單片機的總線結構是馮-諾依曼型,計算機在同一個存儲空間取指令和數(shù)據(jù),兩者不能 同時進行;而PIC單片機的總線結構是哈佛結構,指令和數(shù)據(jù)空間是完全分開的,一個用于指令,一個用于數(shù)據(jù),由于可以對程序和數(shù)據(jù)同時進行訪問,所以提高 了數(shù)據(jù)吞吐率。正因為在PIC單片機中采用了哈佛雙總線結構，所以與常見的微控制器不同的一點是：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) 流水線結構:MCS-51單片機的取指和執(zhí)行采用單指令流水線結構,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構,當一條指令被執(zhí)行時,允許下一條指令同時被取出,這樣就實現(xiàn)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,定時器和程序計數(shù)器等都采用RAM結構形式,而且都只需要一個指令周期就可以完成訪問和操作;而MCS-51單片機需要兩個或兩個以上的周期才能改變寄存器的內(nèi)容。

PIC單片機應用

特別是采用內(nèi)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(wěn)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潔、簡單易學、速度高、功能強、功耗低、價格低廉、體積小巧、適用性好及抗干擾能力強等特點，大量應用于汽車電氣控制、家用電器、網(wǎng)絡和通信、工業(yè)控制、電機控制、玩具、低功耗的測控應用等領域，在國內(nèi)越來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單片機在汽車電氣控制系統(tǒng)方面的應用

針對汽車控制系統(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單片機為核心設計而成的汽車電氣控制系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)主要硬件結構和軟件設計流程。相對于傳統(tǒng)的點對點控制方式，不僅減少了車內(nèi)的線束、降低了成本，而且控制靈活、實時性強。試驗表明，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。

2. PIC單片機在家用電器方面的應用

隨著社會的發(fā)展和人們生活水平的提高，越來越多的家用電器進入了人們的生活，這些家用電器給人們的生活帶來了很多的方便和享受，同時隨著電話在家庭中的普及，利用電話實現(xiàn)家用電器遙控是家用電器未來的發(fā)展方向。Pic單片機同時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)絡和通訊方面的應用

近年來，由于數(shù)據(jù)通信需求的推動，加上半導體、計算機等相關電子技術領域快速發(fā)展，短距離無線與移動通信技術經(jīng)歷了一個快速發(fā)展的階段。短距離無線通信通常指是l00m到200m以內(nèi)的通信。它被廣泛應用于無線數(shù)據(jù)采集、無線水表、煤氣表、電力表抄表、工業(yè)遙控、遙測、工業(yè)數(shù)據(jù)采集、樓宇自動化、安防、機房設備無線監(jiān)控、家庭自動化數(shù)據(jù)網(wǎng)絡組網(wǎng)等領域。

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領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。除了在汽車電氣控制、家用電器、網(wǎng)絡和通信上的應用，在導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄像機、攝像機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械以及各種智能機械了。

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