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单片机第一章单片机第一章什么叫单片机？ 单片机就是在一块芯片上集成了中央处理单元、数据存储器、程序存储器、输入输出和定时器/计数器等部件的一台小型计算机2 单片机有哪些特点单片机有哪些特点 单单单单片片片片机机机机具具具具备备备备体体体体积积积积小小小小、、、、价价价价格格格格低低低低、、、、性性性性能能能能强强强强、、、、速速速速度度度度快快快快、、、、用用用用途途途途广广广广、、、、可可可可靠靠靠靠性性性性高高高高、、、、灵灵灵灵活活活活性性性性强强强强等等等等优优优优点点点点，，，，它与通用的计算机相比，还具有以下一些特点：它与通用的计算机相比，还具有以下一些特点：它与通用的计算机相比，还具有以下一些特点：它与通用的计算机相比，还具有以下一些特点：Ø 存储器存储器存储器存储器ROMROMROMROM和和和和RAMRAMRAMRAM的相互独立的相互独立的相互独立的相互独立Ø 采用面向控制的指令系统采用面向控制的指令系统采用面向控制的指令系统采用面向控制的指令系统Ø 输入输入输入输入/ / / /输出端口的强大功能输出端口的强大功能输出端口的强大功能输出端口的强大功能9 1.1.2 PIC系列单片机系列单片机 PICPICPICPIC系系系系列列列列单单单单片片片片机机机机，，，，可可可可以以以以满满满满足足足足用用用用户户户户的的的的各各各各种种种种需需需需要要要要。

从从从从中中中中档档档档产产产产品品品品PIC16F877PIC16F877PIC16F877PIC16F877作作作作为为为为切切切切入入入入点点点点，，，，提提提提供供供供非非非非常常常常完完完完备备备备、、、、易易易易学学学学易易易易用用用用的的的的MPLAB-ICDMPLAB-ICDMPLAB-ICDMPLAB-ICD集集集集成成成成开发环境开发环境开发环境开发环境 特特特特别别别别是是是是对对对对于于于于单单单单片片片片机机机机的的的的新新新新手手手手，，，，仿仿仿仿佛佛佛佛从从从从茫茫茫茫然然然然迷迷迷迷惑惑惑惑的的的的大大大大海海海海搭搭搭搭上上上上一一一一艘艘艘艘便便便便捷捷捷捷平平平平稳稳稳稳的的的的小小小小船船船船，，，，感到非常轻松自如感到非常轻松自如感到非常轻松自如感到非常轻松自如 10 1.2 PIC系列单片机概述系列单片机概述 MicrochipMicrochipMicrochipMicrochip公公公公司司司司是是是是一一一一家家家家专专专专门门门门致致致致力力力力于于于于单单单单片片片片机机机机开开开开发发发发、、、、研研研研制制制制和和和和生生生生产产产产的的的的制制制制造造造造商商商商，，，，其其其其产产产产品品品品设设设设计计计计起起起起点高，技术领先，性能优越。

点高，技术领先，性能优越点高，技术领先，性能优越点高，技术领先，性能优越11 它它它它不不不不是是是是在在在在一一一一般般般般微微微微型型型型计计计计算算算算机机机机CPUCPUCPUCPU的的的的基基基基础础础础上上上上加加加加以以以以改改改改造造造造，，，，而而而而是是是是独独独独树树树树一一一一帜帜帜帜，，，，采采采采用用用用全全全全新新新新的的的的流流流流水水水水线线线线结结结结构构构构、、、、单单单单字字字字节节节节指指指指令令令令体体体体系系系系、、、、嵌嵌嵌嵌入入入入闪闪闪闪存存存存以以以以及及及及10101010位位位位A/DA/DA/DA/D转转转转换换换换器器器器，，，，使使使使之之之之具具具具有有有有卓卓卓卓越越越越的的的的性性性性能能能能，，，，代代代代表表表表着着着着单单单单片机发展的新方向片机发展的新方向片机发展的新方向片机发展的新方向 PICPICPICPIC系系系系列列列列单单单单片片片片机机机机，，，，具具具具有有有有高高高高、、、、中中中中、、、、低低低低三三三三个个个个档档档档次次次次，，，，可可可可以以以以满满满满足足足足不不不不同同同同用用用用户户户户开开开开发发发发的的的的需需需需要要要要，，，，适适适适合合合合在在在在各个领域中的应用。

各个领域中的应用各个领域中的应用各个领域中的应用 它具有如下特点它具有如下特点它具有如下特点它具有如下特点: : : : 1.2.1 PIC系列单片机特点系列单片机特点12 PICPICPICPIC系系系系列列列列单单片片片片机机机机采采采采用用用用哈哈哈哈佛佛佛佛总总线线结结构构构构，，，，在在在在芯芯芯芯片片片片内内内内部部部部数数数数据据据据总总线线和和和和指指指指令令令令总总线线分分分分离离离离，，，，容容容容许许采采采采用用用用不不不不同同同同的的的的字字字字节节宽宽度度度度这这样样，，，，就就就就为为实实现现指指指指令令令令提提提提取取取取和和和和执执行行行行的的的的““““流流流流水水水水作作作作业业””””提提提提供供供供结结构构构构保保保保证证，，，，即即即即在在在在执执行行行行一一一一条条条条指指指指令的同令的同令的同令的同时对时对下一条指令下一条指令下一条指令下一条指令进进行取指操作行取指操作行取指操作行取指操作 两两两两总总线线的的的的分分分分离离离离，，，，也也也也为为PICPICPICPIC实实现现全全全全部部部部指指指指令令令令的的的的单单字字字字节节化化化化和和和和单单周周周周期期期期化化化化创创造造造造条条条条件件件件，，，，从从从从而而而而大大大大大大大大提提提提高高高高CPUCPUCPUCPU执执行指令的速度和工作效率。

行指令的速度和工作效率行指令的速度和工作效率行指令的速度和工作效率1. 哈佛总线结构哈佛总线结构 13单片机总线结构比较单片机总线结构比较 从同一存储器空间取指从同一存储器空间取指从同一存储器空间取指从同一存储器空间取指令和取操作数据令和取操作数据令和取操作数据令和取操作数据 限制了数据流量限制了数据流量限制了数据流量限制了数据流量 从两个独立的存储空间从两个独立的存储空间从两个独立的存储空间从两个独立的存储空间分别取指令和存取操作数分别取指令和存取操作数分别取指令和存取操作数分别取指令和存取操作数 数据流量增加数据流量增加数据流量增加数据流量增加 针对程序区和数据区可针对程序区和数据区可针对程序区和数据区可针对程序区和数据区可以设计不同的数据线宽度以设计不同的数据线宽度以设计不同的数据线宽度以设计不同的数据线宽度程序和程序和程序和程序和数据数据数据数据存储器存储器存储器存储器冯冯冯冯- -纽曼结构纽曼结构纽曼结构纽曼结构8-8-位位位位CPUCPU程序程序程序程序存储器存储器存储器存储器数据数据数据数据存储器存储器存储器存储器8-8-位位位位12/14/16-12/14/16-位位位位哈佛结构哈佛结构哈佛结构哈佛结构CPUCPU14 PICPIC系系列列单片片机机的的指指令令系系统，，由由于于采采用用RISCRISC技技术术，，和和一一般般单片片机机指指令令系系统通通常常有有上上百条指令相比要少得多。

百条指令相比要少得多 2．．RISC技术技术 15 PICPIC系系列列单片片机机只只有有4 4种种寻址址方方式式：：寄寄存存器器间接接寻址址、、立立即即数数寻址址、、直直接接寻址址和和位位寻址址，，比比较容易掌握容易掌握 PICPIC系系列列单片片机机的的程程序序、、数数据据、、堆堆栈三三者者各各自自采采用用互互相相独独立立的的地地址址空空间，，前前两两者者的的地地址址访问需需要要用用户特特别注注意意四四个个分分区区的的范范围，，而而堆堆栈过程用程用户不必参与和操心不必参与和操心 3．寻址方式简单寻址空间独立．寻址方式简单寻址空间独立 16 代代码压缩率率，，就就是是指指相相同同程程序序存存储器器空空间所能容所能容纳有效指令的数量有效指令的数量 例如例如：：1 1KBKB程序存程序存储器空器空间 MCS-51MCS-51这样的的单片机片机：：只能存放只能存放500500多条指令多条指令 PICPIC系列系列单片机片机：： 存放多达存放多达10241024条的指令条的指令 4．代码压缩率高．代码压缩率高 17 由由于于PICPIC系系列列单片片机机采采用用CMOSCMOS结构构，，使使其其功功率率消消耗耗极极低低，，是是目目前前世世界界上上最最低低功功耗耗的的单片片机机品种之一。

品种之一 其其中中有有些些型型号号，，在在4 4MHzMHz时钟下下工工作作时耗耗电不不超超过2 2mAmA，，而而在在睡睡眠眠模模式式下下耗耗电可可低低到到1 1μAμA以以下下 因因此此，，PICPIC系系列列单片片机机，，尤尤其其适适用用于于野野外外移移动仪表的控制以及表的控制以及户外免外免维护的控制系的控制系统 5．功耗低．功耗低 18 I/0I/0端端口口驱动负载的的能能力力较强强，，每每个个输出出引引脚脚可可以以驱动多多达达20-2520-25mAmA的的负载，，既既能能够高高电平平直直接接驱动发光光二二极极管管LEDLED、、光光电藕藕合合器器、、小小型型继电器器等等，，也也可可以以低低电平平直直接接驱动，，这样可可大大大大简化控制化控制电路 不不过，，请读者者注注意意，，每每个个引引脚脚的的驱动能能力力并并不不表表示示端端口口引引脚脚同同时都都具具有有这样的的功功效效一一般般端端口口驱动能能力力约60-7060-70mAmA，，而而所所有有输入入输出出驱动小于小于200200mAmA，，详细数据可参考有关数据手册数据可参考有关数据手册。

6．驱动能力强．驱动能力强 19 PIC主主要要是是采采用用哈哈佛佛总总线线结结构构，，可可以以同同时时进行指令读取和指令执行的流水线作业方式进行指令读取和指令执行的流水线作业方式 如：如： MCS-51 12M，，指指令令执执行行时时间间为为1 s～～4 s PIC 12M时钟周期，指令执行时间为时钟周期，指令执行时间为0.3~ 0.6 s 7．运行速度高．运行速度高20 PICPIC系系列列单片片机机的的一一些些型型号号具具有有同同步步串串行行口口，，可可以以满足足I I2 2C C（（主主控控/ /从从动））和和SPISPI（（主主控控））总线要要 求求 I I2 2C C和和 SPISPI（（ Serial Serial Peripheral Peripheral InterfaceInterface））分分别是是PHILIPSPHILIPS公公司司和和MOTOROLAMOTOROLA公公司司研研制制的的两两种种广广泛泛流流行行的的串串行行总线标准准，，是是一一种在芯片之种在芯片之间实现同步串行数据同步串行数据传输的技的技术。

利利用用单片片机机串串行行总线端端口口可可以以方方便便而而灵灵活活地地扩展展外外围器器件件，，目目前前已已在在许多多电子子产品品中中得得到广泛到广泛应用 8．．I2C和和SPI串行总线端口串行总线端口 21 1.2.2  PIC16F877单片机的结构单片机的结构  从其执行功能考虑，可以将单片机分成两从其执行功能考虑，可以将单片机分成两大组件，即大组件，即内部核心模块内部核心模块和和外围功能模块外围功能模块22 23 PICl6F87XPICl6F87X系系列列单片片机机有有双双列列直直插插式式2828引引脚脚和和4040引脚及表面引脚及表面贴装式装式4444引脚等几种封装形式引脚等几种封装形式 多多数数I/OI/O引引脚脚都都设计有有第第2 2功功能能，，甚甚至至第第3 3功功能能采采用用引引脚脚复复用用技技术，，以以便便使使单片片机机增增加加功功能而又不增大体能而又不增大体积和引脚数量和引脚数量 1.2.3 PIC16F877单片机的引脚单片机的引脚 2425 16F87716F877单片片机机内内部部配配置置了了较完完善善的的多多个个存存储器器，，可可分分为数数据据存存储器器和和程程序序存存储器器两两种种，，为一般用一般用户提供很大的方便。

提供很大的方便 但它但它们在形式上，具有很丰富的内涵在形式上，具有很丰富的内涵 1.3 存储器概述存储器概述 26 16F87716F877单 片片 机机 内内 部部 配配 置置 了了 8 8K K××l4l4位位 的的（（FLASHFLASH））程程序序存存储器器，，可可以以很很方方便便进行行在擦擦除和除和烧写，寿命可达写，寿命可达10001000次以上 在在PICPIC系系列列单片片机机教教学学实验和和科科研研开开发中中，，显示出无示出无穷的魅力和的魅力和宽广的广的应用前景 相相应的地址的地址编码范范围为00000000H H- -lFFFHlFFFH 1.3.1 程序存储器程序存储器 27程序存储器结构程序存储器结构 28 16F87716F877单片片机机内内部部配配置置两两类数数据据存存储器器，，普普通通RAMRAM数数据存据存储器和器和EEPROMEEPROM失失电保持数据存保持数据存储器 RAMRAM总的的地地址址空空间为512512个个单元元，，其其中中包包括括部部分分无无效效单元元, ,但但每每一一个个有有效效单位位均均可可以以象象寄寄存存器器一一样进行行移移位位、、置位、复位和位置位、复位和位测试等操作。

等操作 PICPIC单片片机机的的数数据据存存储器器和和其其他他单片片机机一一样, ,在在配配置置结构构上上可可分分为通通用用寄寄存存器器和和特特殊殊功功能能寄寄存存器器两两大大类，，前前者者给用用户使使用用，，而而后后者者通通常常定定义给某某些些功功能能模模块，，是是一一种具有特殊目的的功能寄存器种具有特殊目的的功能寄存器1.3.2 数据存储器数据存储器 29 同同时在在PIC16F877PIC16F877片片内内又又配配置置另另一一种种可可掉掉电保保护的的数数据据存存储器器EEPROMEEPROM，，共共有有256×8256×8位位宽的的存存储单元元，，可可以以长期期存存放放用用户或或系系统的的重重要要参参数数：：如如时间、、配配置置及及数数据据表表格格等等，，是是一一种种非非常重要的硬件常重要的硬件资源30数据存储器单元功能分配数据存储器单元功能分配 体（体（BANKBANK））0 0 体（体（BANKBANK））1 1 体（体（BANKBANK））2 2 体（体（BANKBANK））3 3 31 结束语结束语谢谢大家聆听！！！谢谢大家聆听！！！32。