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        1. 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系統。

          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。

          時鐘頻率與掃描程序的時間和執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(3*)來表示存儲器(4*)容量。一個字節有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,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(如果有操作數的話)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,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芯片內。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,重視產品的性能與價格比,靠發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ROM、25字節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,其內部資源為ROM共4K、192字節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完成后立刻使該產品上市。

          (4) PIC有優越開發環境。OTP單片機開發系統的實時性是一個重要的指標,象普通51單片機的開發系統大都 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,所有的開發系統由專用的仿真芯片支持,實時性非常好。就使用經驗看,還沒有出現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據,兩者不能 同時進行;而PIC單片機的總線結構是哈佛結構,指令和數據空間是完全分開的,一個用于指令,一個用于數據,由于可以對程序和數據同時進行訪問,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結構,所以與常見的微控制器不同的一點是:程序和數據總線可以采用不同的寬度。數據總線都是8位 的,但指令總線位數分別位12、14、16位。

          (2) 流水線結構:MCS-51單片機的取指和執行采用單指令流水線結構,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結構,當一條指令被執行時,允許下一條指令同時被取出,這樣就實現了單周期指令。

          (3) 寄存器組:PIC單片機的所有寄存器,包括I/O口,定時器和程序計數器等都采用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、網絡和通信、工業控制、電機控制、玩具、低功耗的測控應用等領域,在國內越來越受到廣大設計者的歡迎,微芯公司的單片機已經成為目前單片機世界的主流產品。

          1. PIC單片機在汽車電氣控制系統方面的應用

          針對汽車控制系統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,給出了系統主要硬件結構和軟件設計流程。相對于傳統的點對點控制方式,不僅減少了車內的線束、降低了成本,而且控制靈活、實時性強。試驗表明,該系統工作正常、性能可靠,具有低成本、低功耗和易于維修等優點。

          2. PIC單片機在家用電器方面的應用

          隨著社會的發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,利用電話實現家用電器遙控是家用電器未來的發展方向。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單片機在網絡和通訊方面的應用

          近年來,由于數據通信需求的推動,加上半導體、計算機等相關電子技術領域快速發展,短距離無線與移動通信技術經歷了一個快速發展的階段。短距離無線通信通常指是l00m到200m以內的通信。它被廣泛應用于無線數據采集、無線水表、煤氣表、電力表抄表、工業遙控、遙測、工業數據采集、樓宇自動化、安防、機房設備無線監控、家庭自動化數據網絡組網等領域。

          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,計算機的網絡通訊與數據傳輸,工業自動化過程的實時控制和數據處理,廣泛使用的各種智能IC卡,民用豪華轎車的安全保障系統,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、醫療器械以及各種智能機械了。

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