【文章內容簡介】 3)間接尋址寄存器 INDF 和 FSR: 間接尋址寄存器 INDF 和 FSR 位于 PIC 數(shù)據(jù)存貯器的最頂端，地址 00 的單元。它只有地址碼，在物理上不是一個真正的寄存器。它常常與寄存器 FSR 配合工作，實現(xiàn)間接尋址目的。 4)堆棧 :保存程序斷點的地址。在程序執(zhí)行過程中，有時需要調用子程序，在進入子程序之前，必須保存程序斷點的地址，以便子程序執(zhí)行完成后，在恢復斷點地址，使主程序繼續(xù)執(zhí)行。具有 8X13 的獨立堆棧空間，不占用程序存貯器和數(shù)據(jù)存貯器的區(qū)域，也 不需要進棧出棧的命令，在調用和返回時自動實現(xiàn)入口地址的進出棧操作，遵循后進先出的規(guī)則。 5)指令寄存器 : 暫存從程序寄存器取出的指令，并將指令按不同的字段分解為操作碼和操作數(shù)，分別送到各自的目的地。 6)算術邏輯單元 ALU:實現(xiàn)算術運算和邏輯運算操作。 7)工作寄存器 W:一個重要的的工作寄存器，許多指令都把它作為操作過程的中轉，比如暫存參加運算的一個操作數(shù)，或者暫存運算產(chǎn)生的結果。在運算之前W 是源操作數(shù)的出發(fā)地，在運算之后 W 是目標操作數(shù)的目的地。 8)地址復用器 :訪問數(shù)據(jù)存貯器所需要的地址由地址復用器選擇和 傳遞，該地址既可以源于間接尋址寄存器 FSR，也可以指令碼。來源與 FSR 的地址叫做間接地址，來源與指令碼的地址叫做直接地址。 9)看門狗定時器 WDT:它是一個自帶 RC 式振蕩器時鐘源的定時器，用來監(jiān)視程序運行狀態(tài)。由于意外原因，一旦 CPU 跑到正常程序之外而出現(xiàn)死機， WDT 將強行把 CPU 復位，使其返回正常運行狀態(tài)。 10)狀態(tài)寄存器 STATUS:及時反映運算結果的一些算術狀態(tài)。 除了以上基本部件外，還有程序計數(shù)器，指令譯碼和控制器，數(shù)據(jù)復用器，時基發(fā)生器，上電延時，起振延時，上電復位，在線調試，低壓編程，欠壓復 位，數(shù)據(jù)總線和程序總線。 PIC16F877 的模塊 PIC16F877 的內部集成了豐富的外圍設備模塊，開發(fā)過程充分節(jié)省了外圍電路。 1)輸入 /輸出端口 : 輸入 /輸出端口是單片機內部與外部交換信息的通道。PIC16F877 有五個基本輸入 /輸出端口分別是 RA,RB,RC,RD 和 RE，其中 RB,RC,RD為 8 位寬， RA 為 6 位寬， RE 為 3 位寬，共 33 個引腳。輸入輸出方式可編程，部分引腳與其他功能復用。 本科畢 業(yè)論文 5 2)定時器 /計數(shù)器 :有 TIMER0,TIMER1,TIMER2 三個可編程定時器。TIMER0,TIMER2 是 8 位寬的可編程定時器， TIMER1 是 16 位寬的可編程定時。其中 TIMER0,TIMER1 也可以作為計數(shù)器。 3)A/D 轉換器 :也叫 ADC，是一個有 8 通道和 10 位分辨率的模數(shù)轉換器，用來將外部的各種模擬物理量轉換為便于單片機內部處理的數(shù)字量。 4)EEPROM 數(shù)據(jù)存貯器 :是一個 256X8 的可擦寫存貯器，存貯的內容掉電也不會丟失。 PIC16F877 內部的外圍模塊還包括捕捉 /比較脈沖調制 CCP1 和 CCP2,通用同步 /異步收發(fā)器 USART，主同步串行端口 MSSP，并行從動端口 PSP。 PIC16F877 的引腳功能 圖 PIC16F877 引腳圖 單片機的信號引腳是單片機外特性的體現(xiàn)，在硬件上用戶只能使用引腳，通過引腳的連接組建單片機系統(tǒng)。 PIC 8 位單片機系列和 MCS－ 51 系列單片機一樣，其引腳除電源 VDD、 VSS 為單一功能外，其余的信號引腳常是多個功能，即引腳的復用功能。常見的引腳符號和主要功能如下： 1)MCLR/Vpp：清除 (復位 )輸入 /編程電壓輸入。其中 MCLR 為低電平時，對芯片復位。該腳上的電壓不能超過 VDD，否則會進入測試方法。 Vpp 代表編程電壓。 2)OSC1/CLKIN：振蕩器晶體 /外部時鐘輸入端。 本科畢 業(yè)論文 6 3) OSC2/CLKOUT：振蕩器晶體輸出端，在晶體振蕩方式接晶體，在 RC 方式輸出 OSC1 頻率的 1/4 信號 CLKOUT。 4)T0CK1： TMR0 計數(shù)器輸入端，如不用，為了減少功能應接地或接 VDD。 5) T1CK1： TMR1 時鐘輸入端。 6) T1OSI： TMR1 的 振蕩輸入端。 7) T1OSO： TMR1 的振蕩輸出端。 8) RD、 WR、 CS：分別代表并行口讀信號、寫信號和片選控制線。 9) AN0～ AN7： A/D 轉換的模擬量輸入端。 AN0、 AN1??分別表示通道的個數(shù)。 10) CCP：捕捉 /比較 /脈寬調制等功能端。 CCP 是 Capture/Compare/PWM 的縮寫。有的 PIC 芯片內有兩個 CCP 部件，其引腳用符號 CCP1 和 CCP2 表示。 11)SCK/SCL：同步串行通信時鐘輸入端。 12) TX/CK：異步通信發(fā)送 端 /SCI 同步傳輸?shù)臅r鐘端。 13) SDI/SDA： SPI 通信數(shù)據(jù)輸入端。 14)SD0： SPI 通信數(shù)據(jù)輸出端。 15) RD0/PSP0～ RD7/PSP7： D 口，雙向可編程，亦可作為并行口。作并行口對 TTL 輸入，作 I/O 口時為斯密特輸入。 PIC16F977 的輸入輸出端口 PIC16F877 33 支接腳都可當成輸出、輸入接腳，輸入輸出端口是單片機基本 界面，可以與周邊電路進行電路控制和信號傳輸與檢測。 PIC 是 8 位的單片機，以接腳特性分組，每組盡量湊滿 8 支接腳，并將 I/O 命名為 PORTA(RA0~RA5)、PORTB(RB0~RB7)、 PORTC(RC0~RC7)、 PORTD(RD0~RD7)和 PORTE(RE0~RE2)等，各分組接口特性 說明如下： 1)PORTA: PIC16F877 的 PORTA 總共有 6 個位 (RA0~RA5)， PORTA 的接腳可作為數(shù)字輸出輸入端口，而系統(tǒng)重置后， PORTA 自動成為模擬輸入狀態(tài)，可讀取模擬輸入訊號。 2)PORTB : PORTB 總共有 8 個位 (RB0~RB7)，可以撰寫程序規(guī)劃輸入輸出方向、狀態(tài)，其中，要進行燒錄時，使用到三支接腳，分別是 Pin36(RB3/PGM)、Pin39(RB6/PGC)與 Pin40(RB7/PGD)。 3)PORTC :PORTC 總共有 8 個位 (RC0~RC7)，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（直流馬達控制）、 I2C、 SPI（同步串行通訊電路）、 UART（異步串行傳輸電路）等等。 4)PORTD :PORTD 總共有 8 個位 (RD0~RD7)，可作一般數(shù)字 I/O，并與本科畢 業(yè)論文 7 PSP(Parallel Slave Port)并列傳輸接口共享。當整體系統(tǒng)需要多單片機時，彼此可以經(jīng)由并列傳輸接口來快速傳輸資料。 5)PORTE :PORTE 總共有 3 個位 (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 的并列傳輸接口設定所需的控制接腳，如 /RD、 /WR、 /CS 等，也是屬于 PORTE 接腳。 PIC 單片機的一個特點就是所有操作都是對寄存器（或者說寄存器文件）的操作： 對端口工作方式設置寄存器的操作、對端口數(shù)據(jù)方向設置寄存器的操作等。 在 PIC 系列單片機中，每個端口都至少對應著兩個特殊功能寄存器，分別是數(shù)據(jù)寄存器 和 方向寄存器 ，也就是說 PIC單片機把 I/O端口當作寄存器來訪問（即讀出或寫入）。 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)，對該端口 的數(shù)據(jù)方向控制寄存器 TRIS 進行初始化定義：若把 TRIS 某位設置為“ 1”，則相應的 PORT 端口引腳定義為輸入端，輸出呈高阻狀態(tài)；若把 TRIS 某位設置為“ 0”，則相應的 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 單片機振蕩電路與整體系統(tǒng)工作速度有直接的關系，例如同步∕異步串行傳輸、定時器等，都與振蕩頻率有關，不同系列單片機有不同振蕩頻率，根據(jù)產(chǎn)品資料手冊， 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振蕩源，外接電路及 PIC 內部電路說明如圖 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明請參考產(chǎn)品資料手冊。 本科畢 業(yè)論文 8 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，內部指令重頭開始執(zhí)行，系統(tǒng)重新運作。 本科畢 業(yè)論文 9 圖 電源與重置電路 本科畢 業(yè)論文 10 3 軟件 硬件仿真軟件 proteus[7,8] proteus 軟件是英國 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 片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具，是目前世界上將電路仿真軟件、 PCB 設計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的較好設計平臺，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 的 ISIS 是一款專業(yè)的 單片機 軟件 仿真系統(tǒng) 。該軟件的特點： 1)全部滿足我 們提出的單片機軟件仿真系統(tǒng)的 標準 ，并在同類產(chǎn)品中具有明顯的優(yōu)勢。 2)具有模擬電路仿真、數(shù)字電路仿真、單片機及其外圍電路組成的系統(tǒng)的仿真、 RS 一 232 動態(tài)仿真、 1 C 調試器 、 SPI 調試器、鍵盤和 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、 信號發(fā)生器 等。 3)目前支持的單片機類型有： 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)支持大量的存儲器和外圍芯片。總之該軟件是一款集單片機 和 SPICE 分析于一身的仿真軟件，功能極其強大。 proteus 功能 Proteus 強大的功能已經(jīng)在全球得到公認，特別是 版本以后的元件庫由 1 年之前的 6000 暴增為 35000 元件庫，而且其 版本 Labcenter 公司收購了一個基于形狀的布線器用于其 proteus PCB design 之中，使之 PCB 功能超過了目前流行的 PROTEL 和 powerPCB。這無疑在企業(yè)界掀起了悍然大波，國內外企業(yè)鑒于 proteus尤其是其微處理器模型的獨一無二仿真功能和新版本 PCB的超然強 大功能、而價格遠遠低于同類產(chǎn)品的市場優(yōu)勢條件下，紛紛采用，并將其廣泛應用在生產(chǎn)和研發(fā)之中， proteus 在中國電子科研類企業(yè)的依賴環(huán)境日益成熟本科畢 業(yè)論文 11 化，學生掌握了 proteus、擁有 PAEE 證書對其就業(yè)來講如虎添翼，不少企業(yè)優(yōu)先錄用具有該技能的人才。 1)智能原理圖設計 .豐富的器件庫：超過 10000 種元器件，可方便地創(chuàng)建新元件 。 智能的器件搜索：通過模糊搜索可以快速定位所需要的器件；智能化的連線功能：連接導線簡單快捷，具備快速自動連線功能 。 支持總線結構：使用總線器件和總線布線，做到電路設計簡明清晰 。 可輸出 高質量圖紙：通過個性化設置，可以生成印刷質量的 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)標準 SPICE3F5，實現(xiàn)數(shù)字/模擬電路的混合仿真 。 超過 35000 個仿真器件：可以通過內部原型或使用廠家的 SPICE 文件自行設計仿真器件，可導入第三方發(fā)布的仿真器件 。 多樣的激勵源：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、單頻 FM、數(shù)字時鐘和碼流，并支持文件形式的信號輸入 。 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 /計數(shù)器 、邏輯探頭、虛擬終端、 SPI 調試器、 I2C 調試器等 。 生動的仿真顯示：用色點顯示引腳的數(shù)字電平，導線以不同顏色表示其對地電壓大小，結合動態(tài)器件 (如電機、顯示器件、按鈕 )的使用可以使仿真更加直觀、生動 。 高級圖形仿真功能：基于圖標的分析可以精確分析電路的多項指標，包括工作點、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。 支持通用外設模型，如字符 LCD 模塊、圖形 LCD 模塊、 LED 點陣、 LED 七段顯示模塊、鍵盤 /按鍵、直流 /步進 /伺服電機、 RS232 虛擬終端、電子溫度計等等，其 COMPIM(COM 口物理接口模型 )還可以使仿真電路通過 PC 機串口和外部電路實現(xiàn)雙向異步串行通信 。 實時仿真支持 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 。 支持單片機匯編語言的編輯 /編譯 /源碼級仿真 ，內帶 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)結合，進行高級語言的源碼級仿真和調試； PIC 單片機編程工具 MPLAB MPLAB IDE 簡介： MPLAB 集成開發(fā)環(huán)境（ IDE）是綜合的編輯器、項目管理器和設計平臺，適用于使用 Microchip 的 PICmicroamp。reg。 系列單片機進行嵌入式設計的應用開發(fā)。 MPLAB IDE 是適用于 PICmicroamp。reg。 系列單片機和 dsPICTM 數(shù)字信號控制本科畢 業(yè)論文 12 器