【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 )，除了可作為數(shù)位 I/O 外，還和一些特殊功能的周邊電路共享接腳，例如 CCP（直流馬達(dá)控制）、 I2C、 SPI（同步串行通訊電路）、 UART（異步串行傳輸電路）等等。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 10 4)PORTD :PORTD 總共有 8 個(gè)位 (RD0~RD7)，可作一般數(shù)字 I/O，并與PSP(Parallel Slave Port)并列傳輸接口共享。當(dāng)整體系統(tǒng)需要多單片機(jī)時(shí)，彼此可以經(jīng)由并列傳輸接口來(lái)快速傳輸資料。 5)PORTE :PORTE 總共有 3 個(gè)位 (RE0~RE2)， PORTE 的 Pin 10 有三種功能，除了基本 I/O 功能，也有模擬輸入功能 ，而上述 PORTD 的并列傳輸接口設(shè)定所需的控制接腳，如 /RD、 /WR、 /CS 等，也是屬于 PORTE 接腳。 PIC 單片機(jī)的一個(gè)特點(diǎn)就是所有操作都是對(duì)寄存器（或者說(shuō)寄存器文件）的操作： 對(duì)端口工作方式設(shè)置寄存器的操作、對(duì)端口數(shù)據(jù)方向設(shè)置寄存器的操作等。 在 PIC 系列單片機(jī)中，每個(gè)端口都至少對(duì)應(yīng)著兩個(gè)特殊功能寄存器，分別是數(shù)據(jù)寄存器 和 方向寄存器 ，也就是說(shuō) PIC單片機(jī)把 I/O端口當(dāng)作寄存器 來(lái)訪問(wèn)（即讀出或?qū)懭耄? I/O 端口的方向寄存器是定義其端口引腳的輸入 /輸出狀態(tài)； I/O端口的數(shù)據(jù)寄存器是用于其端口輸入 /輸出數(shù)據(jù)的橋梁，或稱為數(shù)據(jù)緩沖器。根據(jù) I/O 端口引腳的輸入 /輸出狀態(tài)，對(duì)該端口的數(shù)據(jù)方向控制寄存器 TRIS 進(jìn)行初始化定義：若把 TRIS 某位設(shè)置為“ 1” ，則相應(yīng)的 PORT 端口引腳定義為輸入端，輸出呈高阻狀態(tài)；若把 TRIS 某位設(shè)置為“ 0” ，則相應(yīng)的 PORT 端口引腳定義為輸出端，輸入呈高阻狀態(tài)。 2. 4 PIC16F877 基本電路 PIC 振蕩頻率電路 單片機(jī)振蕩電路與整體系統(tǒng)工作速度有直接的關(guān)系，例如同步 ∕ 異步串行傳輸、定時(shí)器等，都與振蕩頻率有關(guān)，不同系列單片機(jī)有不同振蕩頻率，根據(jù)產(chǎn)品資料手冊(cè)， PIC16F877 振蕩頻率 最高可到 20MHz；在圖 1 中，振蕩電路接于Pin13(OSC1/CLKIN)與 Pin14(OSC2/CLKOUT)，而振蕩電路有以下四種形式： 1)LP：使用低功率振蕩晶體 (Low Power Crystal) 2)XT：使用振蕩器 ∕ 諧振器 (Crystal/Resonator) 3)HS：使用高速振蕩器 (High Speed Crystal/Resonator) 4)RC：使用電阻 ∕ 電容 (Resister/Capacitor) 一般常用振蕩晶體或是諧振器作為單片機(jī)振蕩源，外接電路及 PIC 內(nèi)部電路說(shuō)明如圖 6 所示。圖中電容 C1 與 C2 規(guī)格大小是根據(jù) Crystal 或 Resonator 而有所不同，表 1 列出電容建議值，使用其它振蕩源的電路說(shuō)明請(qǐng)參考產(chǎn)品資料手冊(cè)。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 11 圖 外加電源與重置電路 PIC16F877 的工作電壓為 5V，連接 Pin11 與 Pin32， Pin12 與 Pin31 為地線接腳；重置電路連接 Pin1，按下 Reset 后，內(nèi)部指令重頭開(kāi)始執(zhí)行，系統(tǒng)重新運(yùn)作。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 12 圖 電源與重置電路 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 13 第三章 軟件 硬件仿真軟件 proteus[7,8] proteus 軟件是 英國(guó) Labcenter electronics 公司出版的 EDA 工具軟件。它不僅具有其它 EDA 工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機(jī)及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機(jī)及外圍器件的工具，是目前世界上將電路仿真軟件、 PCB 設(shè)計(jì)軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的較好設(shè)計(jì)平臺(tái)，其處理器模型支持 805HC1 PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3 AVR、 ARM、 8086 和 MSP430 等， 2020年即將增加 Cortex 和 DSP 系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持 IAR、 Keil 和 MPLAB 等多種編譯器。 Proteus(海神 )的 ISIS 是一款專業(yè)的 單片機(jī) 軟件 仿真系統(tǒng) 。 該軟件的特點(diǎn)： 1)全部滿足我們提出的 單片機(jī)軟件仿真系統(tǒng)的 標(biāo)準(zhǔn) ，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢(shì)。 2)具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機(jī)及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS 一 232 動(dòng)態(tài)仿真、 1 C 調(diào)試器 、 SPI 調(diào)試器、鍵盤(pán)和 LCD 系統(tǒng)仿真的功能；有各種虛擬儀器，如 示波器 、邏輯分析儀、 信號(hào)發(fā)生器 等。 3)目前支持的單片機(jī)類型有： 68000 系列、 8051 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、 PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列以及各種外圍芯片。 4)支持大量的存儲(chǔ)器和外圍芯片。總之該軟件是一款集單片機(jī)和 SPICE 分析于一身的仿真軟件 ，功能極其強(qiáng)大。 proteus 功能 Proteus 強(qiáng)大的功能已經(jīng)在全球得到公認(rèn)，特別是 版本以后的元件庫(kù)由 1 年之前的 6000 暴增為 35000 元件庫(kù)，而且其 版本 Labcenter 公司收購(gòu)了一個(gè)基于形狀的布線器用于其 proteus PCB design 之中，使之 PCB 功能超過(guò)了目前流行的 PROTEL 和 powerPCB。這無(wú)疑在企業(yè)界掀起了悍然大波，國(guó)內(nèi)外企杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 14 業(yè)鑒于 proteus尤其是其微處理器模型的獨(dú)一無(wú)二仿真功能和新版本 PCB的超然強(qiáng)大功能、而價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同類產(chǎn)品的 市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)條件下，紛紛采用，并將其廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)和研發(fā)之中， proteus 在中國(guó)電子科研類企業(yè)的依賴環(huán)境日益成熟化，學(xué)生掌握了 proteus、擁有 PAEE 證書(shū)對(duì)其就業(yè)來(lái)講如虎添翼，不少企業(yè)優(yōu)先錄用具有該技能的人才。 1)智能原理圖設(shè)計(jì) .豐富的器件庫(kù)：超過(guò) 10000 種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件 。 智能的器件搜索：通過(guò)模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：連接導(dǎo)線簡(jiǎn)單快捷，具備快速自動(dòng)連線功能 。 支持總線結(jié)構(gòu)：使用總線器件和總線布線，做到電路設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明清晰 。 可輸出高質(zhì)量圖紙：通過(guò)個(gè)性化設(shè)置，可以 生成印刷質(zhì)量的 BMP 圖紙，可以供 WORD、 Powerpoint 等多種文檔使用。 2)完善的仿真功能 .ProSPICE 混合仿真：基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) SPICE3F5，實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真 。 超過(guò) 35000 個(gè)仿真器件：可以通過(guò)內(nèi)部原型或使用廠家的 SPICE 文件自行設(shè)計(jì)仿真器件，可導(dǎo)入第三方發(fā)布的仿真器件 。 多樣的激勵(lì)源：包括直流、正弦、脈沖、分段線性脈沖、音頻 (使用 wav 文件 )、指數(shù)信號(hào)、單頻 FM、數(shù)字時(shí)鐘和碼流，并支持文件形式的信號(hào)輸入 。 豐富的虛擬儀器： 13種虛擬儀器，要求面板操作逼真，如 示波器 、邏輯分析儀、信號(hào)發(fā)生器、直流電壓 /電流表 、交流電壓 /電流表、數(shù)字圖案發(fā)生器、頻率計(jì) /計(jì)數(shù) 器 、邏輯探頭、虛擬終端、 SPI 調(diào)試器、 I2C 調(diào)試器等 。 生動(dòng)的仿真顯示：用色點(diǎn)顯示引腳的數(shù)字電平，導(dǎo)線以不同顏色表示其對(duì)地電壓大小，結(jié)合動(dòng)態(tài)器件 (如電機(jī)、顯示器件、按鈕 )的使用可以使仿真更加直觀、生動(dòng) 。 高級(jí)圖形仿真功能：基于圖標(biāo)的分析可以精確分析電路的多項(xiàng)指標(biāo)，包括工作點(diǎn)、瞬態(tài)特性、頻率特性、傳輸特性、噪聲、失真、傅立葉頻譜分析、一致性分析 。 單片機(jī)協(xié)同仿真功能： 支持主流的 CPU 類型，如 805 808 MSP4 AVR、 PIC、 ARM。 支持通用外設(shè)模型，如字符 LCD 模塊、圖形 LCD 模塊、 LED 點(diǎn)陣、 LED 七段顯示模塊、鍵盤(pán) /按鍵、直流 /步進(jìn) /伺服電機(jī)、 RS232 虛擬終端、電子溫度計(jì)等等，其 COMPIM(COM 口物理接口模型 )還可以使仿真電路通過(guò) PC 機(jī)串口和外部電路實(shí)現(xiàn)雙向異步串行通信 。 實(shí)時(shí)仿真支持 UART/USART/EUSARTs 仿真、中斷仿真、 SPI/I2C 仿真、 MSSP仿真、 PSP 仿真、 RTC 仿真、 ADC 仿真、 CCP/ECCP 仿真 。 支持單片機(jī)匯編語(yǔ)言的編輯 /編譯 /源碼級(jí)仿真，內(nèi)帶 805 AVR、 PIC 的匯編編譯器，也可以與第三方集成編譯環(huán)境 (如 IAR、 Keil 和 Hitech)結(jié)合，進(jìn)行高級(jí)語(yǔ)言的源碼級(jí)仿真和調(diào)試； PIC 單片機(jī)編程工具 MPLAB MPLAB IDE 簡(jiǎn)介： 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 15 MPLAB 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ IDE）是綜合的編輯器、項(xiàng)目管理器和設(shè)計(jì)平臺(tái)，適用于使用 Microchip 的 PICmicroamp。reg。 系列單片機(jī)進(jìn)行嵌入式設(shè)計(jì)的應(yīng)用開(kāi)發(fā)。 MPLAB IDE 是適用于 PICmicroamp。reg。 系列單片機(jī)和 dsPICTM 數(shù)字信號(hào)控制器 ， 基 于 Windowsamp。reg。 操 作 系 統(tǒng) 的 集 成 開(kāi) 發(fā) 環(huán) 境 。 MPLAB IDE 提 供 以 下 功 能 ： 1) 使 用 內(nèi) 置 編 輯 器 創(chuàng) 建 和 編 輯 源 代 碼 。 2) 匯 編 、 編 譯 和 鏈 接 源 代 碼 。 3) 通過(guò)使用內(nèi)置模擬器觀察程序流程調(diào)試可執(zhí)行邏輯；或者使用 MPLAB ICE 2020 和 MPLAB ICE 4000 仿真器或 MPLAB ICD 2 在線調(diào)試器實(shí)時(shí)調(diào)試可執(zhí)行邏輯。 4.) 用 模 擬 器 或 仿 真 器 測(cè) 量 時(shí) 間 。 5) 在觀察窗口中查看變量。 6.) 使用 MPLAB ICD PICSTARTamp。reg。 Plus 或 PRO MATEamp。reg。 II 器件編程器燒寫(xiě)固件。 7) 使用 MPLAB IDE 豐富的在線幫助快速找出問(wèn)題的答案。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 16 第四章 仿真軟件使用 PROTEUS 仿真圖 圖 ISIS 軟件仿真圖 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 17 共陽(yáng) (6)數(shù)碼管 LED 顯示器的顯示方式，所謂顯示方式，就是以什么樣的形式來(lái)顯示多個(gè)字符。常用的顯示方式有兩種： 所謂靜態(tài)顯示方式，就是在任意時(shí)刻，所有顯示器都按照各自接收的字形碼同時(shí)顯示對(duì)應(yīng)的字符。靜態(tài)顯示方式要求每位 LED 顯示器的公共端必須接地（共陰極 LED ），或接高電平（共陽(yáng)極 LED ），而每位 LED 顯示器都由一個(gè)具有鎖存功能的 8 位端口控制。該電路每一位可獨(dú)立顯示，只要在該位的段選線上保持段選碼電平，該位就能保持相 應(yīng)的顯示字符。 由于每一位由一個(gè) 8 位輸出口控制段選碼，故在同一時(shí)間里每一位顯示的字符可以不同。這里所指的 8 位端口可以直接采用并行 I/O 口（ PIC16F877 的 PORTB、 PORTC 和 PORTD），也可以采用擴(kuò)展的串行輸入 /并行輸出移位寄存器，如 74HC595 。如果直接用并行 I/O 接口連接LED 顯示器，一般多采用硬件譯碼方式，采用 BCD 碼譯碼器 /驅(qū)動(dòng)器（ 4511，74LS48），可減少端口占用。靜態(tài)顯示方式的優(yōu)點(diǎn)是顯示程序簡(jiǎn)單，顯示亮度高，由于單片機(jī)不需要經(jīng)常掃描顯示器，所以可節(jié)省 CPU 時(shí)間。其缺點(diǎn)是占用 I/O口資源較多，硬件成本高，功耗大。所以靜態(tài)顯示方式常用在顯示器位數(shù)較少的單片機(jī)系統(tǒng)中 圖 靜態(tài)數(shù)碼管圖 由于使用的 PIC16F877端口資源少，采用靜態(tài)顯示是 6位數(shù)碼管只能顯示相同的數(shù)字。 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 18 圖 靜態(tài)顯示仿真圖 動(dòng)態(tài)掃描顯示是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的顯示方式之一。它是把所有顯示器的同名字段互相并聯(lián)在一起，并把它們接到字形口上。為 了防止各個(gè)顯示器同時(shí)顯示出相同的字符，每個(gè)顯示器的公共端（ ）還要受另一組信號(hào)控制，即把它們接到字位口上。動(dòng)態(tài)掃描顯示是單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中最常用的顯示方式之一 ,它是把所有顯示器的同名字段互相并聯(lián)在一起，并把它們接到字形口上。為了防止各個(gè)顯示器同時(shí)顯示出相同的字符，每個(gè)顯示器的公共端（ ）還要受另一組信號(hào)控制，即把它們接到字位口上。 圖 動(dòng)態(tài)數(shù)碼管圖 杭州電子科技大學(xué)本科畢業(yè)論文 19 這樣，對(duì)于一組 LED 數(shù)碼顯示器需要由兩組信號(hào)控制：一組是字形口輸出的字形碼，用來(lái)控制顯示 什么樣的字符；另一組是字位口輸出的字位碼，用來(lái)控制將字符顯示在第幾位顯示器上。 在這兩組信號(hào)的控制下，使各位顯示器依次從左至右輪流點(diǎn)亮一遍，過(guò)一段時(shí)間再輪流點(diǎn)亮一遍，如此不斷重復(fù)。雖然在任一時(shí)刻只有一位顯示器被點(diǎn)亮，但由于顯示器具有余輝效應(yīng)，而人眼又具有視覺(jué)惰性，所以看起來(lái)與全部顯示器持續(xù)點(diǎn)亮效果完全一樣。 動(dòng)態(tài)顯示方式中顯示器的亮度與點(diǎn)亮?xí)r的導(dǎo)通電流有關(guān)，也跟點(diǎn)亮?xí)r間和間隔時(shí)間有關(guān)。 調(diào)整電流和時(shí)間參數(shù)，可實(shí)現(xiàn)亮度適中且較穩(wěn)定的顯示效果。