PIC单片机原理及应用(第六章)

PIC单片机原理及应用第三版课程设计一、前言PIC单片机原理及应用是一门非常重要的课程，它是在电子工程、计算机科学等领域中必须学习的基础课程之一。

本文将介绍PIC单片机的原理和应用，并且将会介绍一份课程设计，希望对读者有所帮助。

二、PIC单片机的原理单片机是一种集成电路，它包含了一些用于控制和处理数据的硬件设备。

PIC单片机是由美国微芯科技公司（Microchip Technology Inc.）生产的，是一种非常流行的单片机，它广泛应用于各种计算机和电子系统中。

PIC单片机的结构包括三个部分：处理器核心、外围设备和存储器。

1. 处理器核心PIC单片机的处理器核心采用RISC（Reduced Instruction Set Computing，精简指令集）结构，该结构在指令的执行速度和效率方面相对较高。

PIC单片机的处理器核心包括了一个15位或33位的存储器指针、一个独立的数据寄存器和一个常量移位器等。

2. 外围设备PIC单片机的外围设备包括了很多种外设，比如通用输入/输出端口（GPIO）、模拟模块、定时器、计数器、USART（通用异步收发传输器）等。

这些外设可以用于很多种不同的应用中。

3. 存储器PIC单片机的存储器包括了程序存储器和数据存储器两种。

程序存储器存储了单片机的指令和程序，而数据存储器可以存储程序中用到的数据。

三、PIC单片机的应用PIC单片机在很多领域都有着广泛的应用，包括电子、工业、计算机等。

1. 电子应用在电子应用领域中，PIC单片机由于体积小、功耗低、成本低等优点，被广泛应用于各种控制系统、智能家居、数字音频处理等方面。

2. 工业应用在工业应用领域中，PIC单片机被用于控制和监控各种工业设备和生产过程。

比如说，一些自动化工厂中的计数器、条码扫描器、工艺控制器等都是由PIC单片机控制的。

3. 计算机应用在计算机应用领域中，PIC单片机和各种其他的硬件设备一起被用于开发各种类型的计算机系统。

PIC单片机原理及应用PIC单片机的原理是基于微处理器的原理，它包含了CPU、存储器、输入输出（I/O）端口、定时/计数器等功能单元。

其中，CPU负责执行指令，通过存储器存储数据和程序，通过输入输出端口与外部设备进行数据交互，通过定时/计数器实现计时和计数功能。

PIC单片机的应用非常广泛。

首先，它可以用于各种嵌入式系统中，如智能家居系统、工业自动化系统等。

在智能家居系统中，PIC单片机可以控制家电设备的开关和状态，实现智能化的控制；在工业自动化系统中，PIC单片机可以根据不同的传感器信号，控制设备的运行状态和生产流程。

其次，PIC单片机还可以用于电子产品设计中，如手机、数码相机等。

在手机中，PIC单片机可以实现电池电量显示、充电管理、触摸屏控制等功能；在数码相机中，PIC单片机可以控制图像处理、曝光控制、对焦等功能。

此外，PIC单片机还可以应用于通信设备、医疗设备、汽车电子等领域。

在PIC单片机的开发过程中，需要使用相应的开发工具和软件。

Microchip公司提供了一系列的开发工具和编程软件，如PICkit系列的编程器、MPLAB X IDE集成开发环境等，方便开发者进行开发和调试。

同时，PIC单片机采用C语言进行编程，可以通过编写代码实现相应的功能和控制。

总之，PIC单片机作为一种强大的单片微控制器，具有体积小、功耗低、性能稳定等特点，广泛应用于各种电子设备中。

它的原理基于微处理器的原理，具有CPU、存储器、输入输出端口、定时/计数器等功能单元。

通过合理使用PIC单片机的开发工具和软件，可以实现各种应用需求，为电子行业的发展提供了有力的支持。

PIC单片机基础教程PIC 单片机基础教程第一章PIC 系列单片机结构原理目前在全世界，利用单片机设计的嵌入式系统带来的工业年产值已超过几万亿美元。

在美国，但是使用嵌入式电脑的全数字电视产品预计每年将产生超过1500亿美元的于世界市场，我国的占有率好不到1 % 。

这说明单片机应用早我国才刚刚起步，有着广阔的前景。

因此，培养单片机应用人才，特别是在大学和中等专业学校相关专业中普及单片机知识，有着重要现实意义。

1.1单片机概述微型计算机是一种以电子器件为基础，可以介入输入信息，并能够对各种输入的数字化信息进行算术和逻辑运算，最后产生输出的电子设备。

微型计算机机油快速运算能力，又有极强的逻辑判断能力和的容量存储功能，是20世纪人类最卓越的发明之一，而单片微型计算机就是将CPU 、RAM、ROM、定时器/计数器和多种接口都集成到一块集成电路芯片上的尖端武器和日常生活中最广泛使用的计算机。

近年来，单片机得到突飞猛进的发展，已经完全深入到了人们的生活和工作的各个方面。

单片机的发展过程和性能的日益完善，实际上是对传统控制技术的一场革命，开创了为控制技术的新天地，现代控制系统的核心内涵就是嵌入式计算机应用系统（MCU），而单片机就是最典型、最广泛和最普及的嵌入式计算机应用系统。

可以毫不夸张地说，在现代化的设备中，单片机无处不在，如电信、家用电器、工业控制、仪器仪表、汽车和玩具等；单片机也比比皆是，如自动调台收音机、VCD、遥控空调、微波炉、智能玩具、人体秤和心电监护仪等。

随着科技的发展，单片机必将在更多的方面发挥作用。

目前，全世界各大公司的单片机品种已经形成多个系列，同一系列的单片机在软件和硬件方面有很大的相同之处。

例如，PIC16F87X 系列单片机有着相同的内核、相同和兼容的指令系统。

各种单片机在其内部所处理的对象都是用二进制数表示的信息，因此在学习单片机原理之前，首先要了解二进制数和二进制编码。

1、1、1 二进制数和编码1 计算机中的二进制数字的表示，有二进制、十进制和十六进制等。

1PIC 单片机开板详细功能及原理使用说明第1章 PIC单片机开发板简介1.1 产品概述本套开发板为天祥电子工程师综合市场上现有的多种PIC开发板的功能之优点,结合工程师们多年项目经验之需求,特别为PIC单片机爱好者们研制的具有强大功能的PIC单片机学习开发板。

该开发板集常用的单片机外围资源、烧写电路于一身。

配合天祥电子出品的配套视频教程及提供的资料和例程，可以让您在最短的时间内，全面的掌握PIC单片机编程技术。

板子的供电和下程序下载共用一根USB线与电脑连接，使用方便，性能稳定。

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该开发板特别适合单片机初学者以及电子爱好者自学使用。

与PIC单片机开发板配套的视频教程全部十三讲，非常详细的讲解软件的使用、程序的编写，整个过程全部用单片机的C语言讲解，全新的讲课风格，跳过复杂的单片机内部结构知识，首先从单片机的应用讲起，一步步深入到内部结构，让学生彻底掌握其实际应用方法。

2第2章 MPLAB IDE集成开发环境第3章 PIC开发板资源介绍3.1 单片机引脚资源及系统时钟选择3.1.1 系统组成本模块主下由以下部分组成：1)40脚芯片插座2)PIC16F57芯片插座3)28脚芯片插座4)20脚芯片插座5)18脚芯片插座6)14脚芯片插座7)8脚芯片插座8)PIC10FXXX芯片插座9)时钟源OSCA（供40/28引脚单片机和PIC16F57单片机使用）10)时钟源OSCB（供18引脚单片机使用）11)时钟源OSCC（供20/14/8脚单片机使用）12)各I/O端口的输出接口3.1.2 芯片引脚资源各芯片的引脚资源详细信息请参考各芯片的数据手册，由于硬件设计原因，在本实验板中有一些引脚需要特别说明：1)PIC10FXXX的第8脚做复位脚和编程电压输入脚，不用于I/O功能（GP3）。

2)8引脚单片机的第4脚做复位脚和编程电压输入脚，不用于I/O功3能（GP3）。

单⽚机原理与应⽤（盛珣华）习题和思考题答案习题和思考题答案第⼀章单⽚机概述1. 第⼀台电⼦数字计算机发明的年代和名称。

1946年、ENIAC。

2. 根据冯·诺依曼提出的经典结构，计算机由哪⼏部分组成？运算器、控制器、存储器、输⼊设备和输出设备组成。

3. 微型计算机机从20世纪70年代初问世以来，经历了哪四代的变化？经历了4位、8位、16位、32位四代的变化。

4. 微型计算机有哪些应⽤形式？系统机、单板机、单⽚机。

5. 什么叫单⽚机？其主要特点有哪些？单⽚机就是在⼀⽚半导体硅⽚上，集成了中央处理单元（CPU）、存储器（RAM、ROM）、并⾏I／O、串⾏I／O、定时器/计数器、中断系统、系统时钟电路及系统总线的⽤于测控领域的微型计算机，简称单⽚机。

单⽚机技术易于掌握和普及、功能齐全，应⽤⼴泛、发展迅速，前景⼴阔、嵌⼊容易，可靠性⾼。

6. 举例说明单⽚机的应⽤？略7. 当前单⽚机的主要产品有哪些？各⾃有何特点？MCS是Intel公司⽣产的单⽚机的系列符号，MCS-51系列单⽚机是Intel公司在MCS-48系列的基础上于20世纪80年代初发展起来的，是最早进⼊我国，并在我国应⽤最为⼴泛的单⽚机机型之⼀，也是单⽚机应⽤的主流品种。

其它型号的单⽚机：PIC单⽚机、TI公司单⽚机、A VR系列单⽚机。

8. 简述单⽚机应⽤系统的开发过程。

（1）根据应⽤系统的要求进⾏总体设计总体设计的⽬标是明确任务、需求分析和拟定设计⽅案，确定软硬件各⾃完成的任务等。

总体设计对应⽤系统是否能顺利完成起着重要的作⽤。

（2）硬件设计根据总体设计要求设计并制作硬件电路板（即⽬标系统），制作前可先⽤仿真软件（如Proteus软件）进⾏仿真，仿真通过后再⽤硬件实现并进⾏功能检测。

（3）软件设计软件编程并调试，⽬前⼀般⽤keil软件进⾏设计调试。

调试成功后将程序写⼊⽬标单⽚机芯⽚中。

（4）综合调试进⾏硬软件综合调试，检测应⽤系统是否达到设计的功能。

单片机原理及应用目录绪论第1章 MCS-51单片机的结构与原理1.1 典型单片机性能概览 1.1.1 MCS-51单片机 1.1.2 MSP430单片机 1.1.3 EM78单片机 1.1.4 PIC单片机 1.1.5 Motorola单片机 1.1.6 AVR单片机 1.2 MCS-51单片机硬件结构及引脚 1.2.1 MCS-51单片机内部结构 1.2.2 MCS-51单片机外部引脚 1.3 MCS-51单片机的工作方式 1.3.1 复位方式 1.3.2 程序执行方式 1.3.3 节电方式 1.3.4 编程和校验方式 1.4 单片机的时序 1.4.1 MCS-51的时序单位 1.4.2 MCS-51指令的取指/执行时序 1.4.3 访问片外ROM/RAM的指令时序 1.5 C8051F系列片上系统（SOC）简介 1.5.1 概述 1.5.2 基本结构与特点习题1第2章 MCS-51单片机指令系统与汇编语言程序设计2.1 概述 2.1.1 汇编语言指令格式与伪指令 2.1.2 指令的分类 2.1.3 指令中的常用符号 2.2 MCS-51单片机的寻址方式 2.2.1 立即寻址 2.2.2 直接寻址 2.2.3 寄存器寻址 2.2.4 寄存器间接寻址 2.2.5 变址寻址 2.2.6 相对寻址 2.2.7 位寻址 2.3 MCS-51单片机的指令系统 2.3.1 数据传送指令 2.3.2 算术运算指令 2.3.3 逻辑运算和移位指令 2.3.4 控制转移指令 2.3.5 位操作指令 2.4 汇编语言及程序设计 2.4.1 汇编语言程序设计的步骤 2.4.2 顺序程序设计 2.4.3 分支程序设计 2.4.4 循环程序设计 2.4.5 查表程序设计 2.4.6 子程序设计 2.5 程序设计举例 2.5.1 多字节算术运算程序 2.5.2 数制转换程序 2.5.3 散转程序 2.6 汇编语言的开发环境 2.6.1 单片机开发系统 2.6.2 汇编语言的编辑与汇编 2.6.3 汇编语言的调试习题2第3章 MCS-51单片机的内部资源及应用3.1 MCS-51单片机的并行I/O口 3.1.1 MCS-51内部并行I/O口 3.1.2 MCS-51内部并行I/O口的应用 3.2 MCS-51单片机的中断系统 3.2.1 中断的基本概念 3.2.2 MCS-51的中断系统 3.2.3 MCS-51中断系统的编程 3.2.4 MCS-51扩展外部中断请求输入口 3.3 MCS-51单片机的定时器/计数器 3.3.1 定时器/计数器 3.3.2 定时器/计数器的工作方式 3.3.3 定时器/计数器的应用 3.4 MCS-51单片机的串行通信 3.4.1 概述 3.4.2 MCS-51的串行口 3.4.3 串行口的工作方式 3.4.4 串行口的通信波特率 3.4.5 串行口的应用习题3第4章 MCS-51单片机系统的扩展技术4.1 MCS-51单片机系统扩展概述 4.1.1 MCS-51系列单片机的外部扩展原理 4.1.2 MCS-51单片机系统地址空间的分配 4.2 存储器的扩展 4.2.1 程序存储器扩展 4.2.2 数据存储器扩展 4.2.3 MCS-51对外部存储器的扩展 4.2.4 程序存储空间和数据存储空间的混合 4.3 并行I/O口的扩展 4.3.1 概述 4.3.2 普通并行I/O口扩展 4.3.3 可编程并行I/O接口芯片扩展 4.3.4 可编程逻辑器件（PLD）扩展 4.4 时钟芯片的扩展 4.4.1 时钟芯片概述 4.4.2 DS12C887的结构及工作原理 4.4.3 DS12C887与MCS-51的接口 4.4.4 DS12C887的应用举例 4.5 系统监控芯片的扩展 4.5.1 概述 4.5.2 MAX692A的工作原理 4.5.3 MAX692A与MCS-51的接口 4.5.4 MAX692A的编程应用 4.6 总线接口扩展 4.6.1 EIA RS-232C 总线标准与接口电路 4.6.2 RS-422/RS-485总线标准与接口电路 4.6.3 I2C总线标准与接口电路 4.6.4 其他常用总线标准习题4第5章 MCS-51单片机的输入/输出通道接口5.1 输入/输出通道概述 5.1.1 传感器 5.1.2 单片机应用系统的输入/输出通道 5.2 D/A转换器及接口技术 5.2.1 D/A转换器的性能指标 5.2.2 D/A转换器的分类 5.2.3 D/A转换器的接口 5.3 A/D转换器及接口技术 5.3.1 A/D转换器的性能指标 5.3.2 A/D转换器的分类 5.3.3 A/D转换器的接口 5.3.4 数据采集系统习题5第6章 MCS-51单片机的交互通道配置与接口6.1 MCS-51单片机与键盘的接口技术 6.1.1 概述 6.1.2 使用键盘时必须解决的问题 6.1.3 键盘接口 6.2 MCS-51单片机与显示器的接口技术 6.2.1 LED显示器及其接口 6.2.2 LCD显示器及其接口 6.3 MCS-51单片机键盘和显示器接口设计实例 6.3.1 利用8155芯片实现键盘和显示器接口 6.3.2 利用MCS-51的串行口实现键盘和显示器接口 6.3.3 利用专用芯片实现键盘和显示器接口 6.4 MCS-51单片机与微型打印机的接口技术 6.4.1 微型打印机的特点 6.4.2 接口技术 6.4.3 字符代码及打印命令 6.4.4 打印程序实例习题6第7章 MCS-51单片机应用系统设计7.1 概述 7.2 MCS-51单片机应用系统设计过程 7.2.1 总体设计 7.2.2 硬件设计 7.2.3 软件设计 7.2.4 可靠性设计 7.2.5 单片机应用系统的调试、测试 7.3 C51编程简介 7.3.1 MCS-51单片机C51语言简介 7.3.2 C51的基本语法 7.3.3 C51编译器 7.3.4 Keil C51开发系统简介 7.3.5 C51应用举例 7.4 单片机应用系统举例 7.4.1 单片机在控制系统中的应用 7.4.2 单片机在家用电器中的应用 7.4.3 单片机在里程、速度计量中的应用习题7第8章 16位单片机简介8.1 概述 8.2 MCS-96单片机的内部结构与引脚 8.2.1 CPU结构与引脚 8.2.2 存储器与I/O端口 8.2.3 中断系统 8.2.4 高速I/O部件和定时器/计数器 8.2.5 脉冲宽度调制PWM 8.2.6 模拟输入 8.2.7 其他部件 8.3 MCS-96单片机指令系统简介 8.3.1 操作数类型 8.3.2 寻址方式 8.3.3 MCS-96指令系统简介习题8第9章实验9.1 ASCII码转换实验 9.2 排序程序实验 9.3 定时器/计数器实验 9.4 基本输入/输出实验 9.5 中断实验 9.6 8255A并行口扩展实验 9.7 8155并行口扩展实验 9.8 A/D转换实验 9.9 D/A转换实验 9.10 MCS-51单片机与IBM-PC异步通信实验 9.11 步进电机控制实验 9.12 LCD显示实验 9.13 课程设计与创新实验题目 9.13.1 医院住院病人呼叫器的设计 9.13.2 万年历的设计 9.13.3 智力竞赛抢答器的设计 9.13.4 交通信号灯实时控制系统的设计 9.13.5 自动电梯控制电路的设计 9.13.6 出租车计程计价器的设计 9.13.7 智能化公共汽车报站器的设计 9.13.8 自动往返电动车的设计 9.13.9 简易IC卡收费器的设计 9.13.10 消毒柜控制电路的设计附录A ASCII码字符表附录B 常用集成电路引脚图附录C 常用单片机典型产品引脚图附录D MCS-51单片机指令表附录E 著名的单片机网站简介参考文献。

《单片机原理及应用》实验指导书适用年级：08 物电信编制人：彭晓珊编制时间：2010.3实验室：嵌入式工程师实训室1《单片机原理及应用》第一次实验实验名：开发环境认识实验主要内容：认识MPLAB 开发软件，熟悉QL200B 实验箱目的要求：熟练掌握MPLAB 开发软件的开发流程，熟悉QL200B 实验箱的组成。

主要仪器：QL200B 实验箱+PC+万用表《单片机原理及应用》第二次实验实验名：跑马灯实验主要内容：进一步认识MPLAB 开发软件，熟悉QL200B 实验箱硬件，熟悉软件延时的设计。

目的要求：实现一个简单的流水灯程序，即轮流点亮 C 口的8 个灯（先点亮RC0，再熄灭RCO 点亮RC1……）。

硬件要求：拨码开关S11 全部置ON，其余全部为OFF。

主要仪器：QL200B 实验箱+PC参考程序如下：#include<p16f877A.inc> ;调用头文件__CONFIG_DEBUG_OFF&_CP_ALL&_WRT_HALF&_CPD_ON&_LVP_OFF&_BODEN_OFF&_PWRTE_ON&_ WDT_OFF&_HS_OSC;**********************用户寄存器定义********************count equ 20h ;移位次数寄存器2del_va1 equ 0ffh ;外层延时参数del_va2 equ 0afh ;内层延时参数org 00h ;程序人口地址;**********************主程序开始***********************mainnop ;ICD 所需要的一条空指令clrf PORTC ;先清楚C 口所有显示banksel TRISC ;选择I/O 口方向寄存器所在的体clrf TRISC ;设置C 口全为输出clrf STATUS ;返回体0movlw .8movwf count ;装载循环次数8（C 口共8 位）bsf STATUS,C ;置进位标志位为1，因循环移位是带进位循环的looprlf PORTC,1 ;C 口左移1 位call delay3call delayCALL delay ;调用三次延时程序（保证亮度，以及流水灯闪烁速度）bcf STATUS,C ;清0 进位标志位（永远只有一只LED 亮）DECFSZ count,1 ;判断是否一轮循环结束goto loop ;否，继续循环移位GOTO main ;是，程序重头开始;***********************延时程序*************************delaymovlw del_va1 ;延时程序外层参数movwf 30hmovlw del_va2 ;延时程序内层参数movwf 31hdecfsz 31h,1goto $-1decfsz 30h,1goto $-4return;********************程序结束****************************end4《单片机原理及应用》第三次实验实验名：LED 显示控制实验主要内容：进一步认识MPLAB 开发软件，熟悉QL200B 实验箱硬件，熟悉静态和动态显示LED 的设计。

pic单片机的原理和应用一、pic单片机的概述PIC（Peripheral Interface Controller）单片机是由美国Microchip Technology公司生产的一种微控制器，广泛应用于嵌入式系统和电子设备中。

它采用哈佛结构，具有高性能、低功耗、易于编程等特点，在各种领域的控制应用中得到了广泛的应用。

二、pic单片机的核心组成部分pic单片机由五个主要部分组成，包括中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出（I/O）端口、计时器/计数器和通信接口。

1.中央处理器（CPU）：pic单片机通过CPU实现程序的控制和计算操作。

它包含一个ALU（算术逻辑单元）、寄存器和指令集，用于执行程序中的指令。

2.存储器：pic单片机具有多种类型的存储器，包括闪存存储器（用于存储程序代码和数据）、随机存取存储器（RAM）和特殊功能寄存器（SFR）。

这些存储器用于存储程序、变量和配置信息。

3.输入/输出（I/O）端口：pic单片机提供了多个I/O端口，用于与外部设备进行通信。

它们可以用于读取输入数据或控制输出信号，实现与外部世界的连接。

4.计时器/计数器：pic单片机具有多个计时器和计数器，用于执行时间相关的任务。

它们可以用于测量时间、生成定时器中断、计数输入脉冲等操作。

5.通信接口：pic单片机支持多种通信接口，包括串行通信接口（如SPI和I2C）和通用异步收发器（UART）。

这些接口使pic单片机能够与其他设备进行串行通信，实现数据传输和通信功能。

三、pic单片机的应用领域pic单片机在各种控制和嵌入式系统中得到了广泛的应用。

以下是pic单片机的一些常见应用领域：1.家用电器控制：pic单片机可以用于控制家用电器，如洗衣机、冰箱、空调等。

它们可以通过读取传感器数据并根据程序逻辑来控制电器的运行状态和功能。

2.工业自动化：pic单片机在工业自动化领域中得到了广泛应用。

它们可以用于控制生产线上的设备、监测温度、湿度、压力等参数，并根据需要进行相应的控制和调节。