【正文】 當(dāng)程序計數(shù)器大于 512個字時， PC 的高 2位 D10t 和 D9將用狀態(tài)寄 存器 STATUS 。 (2)“ CALL調(diào)用指令可直接把低位裝 入 PC，同時對第 9位清零。當(dāng)程序武漢紡織大學(xué) 2020 畢業(yè)設(shè)計 21 計數(shù)器的計數(shù)值大于 512 個字時， PC 的高 2 位 D10和 D9將用狀態(tài)寄存器 STATUS 中的頁面選擇位 PA1 和 PAO(D6和 D5位 )來加載作為高位地址。除了以下幾種情況指令執(zhí)行的結(jié)果會改變 PC 本身的地址值 外，其他情況都隨著指令的執(zhí)行會自動加 l。 PICl6C57/58 芯片的程序計數(shù)器 PC 寬度為 11 位，堆棧寬度為 11 位。 FSR的高位 D6和 D5用來選擇不同的體 .而體 Bankl、 BankBank3 的低位地址的 l 6個寄存器都被跌射到 BankO，即 4個體的低位地址的 16 個邏 輯地址的寄存器共用 16個物理寄存器，這就是說只能對 80 個物理寄存器進行訪 問。 對 INDF 寄存器本身進行間接尋址訪 問 ，將讀出 FSR 寄存器的內(nèi)容。 (3)TOSE(D4)(TMRO source edge select)TMRO 源觸發(fā)沿選擇位 TOSE=O 當(dāng) TOCK1 引腳上出現(xiàn)上升沿對計數(shù)器加 l； TOSE=I 當(dāng) TOCK1 引腳上出現(xiàn)下降沿肘計數(shù)器加 l. (4)TOSE(D5)(TMRO clock source)TMRO 時鐘信號源選擇位 TOSE=0 用內(nèi)部指令周期時鐘 (CLKOUT) TOSE=1 用 TOCKl 引腳上外部輸入的脈沖。 復(fù)位操作將使 OPTION 寄存器低 6位全部為“ l。 (7)PA2(D7)保留位未用 四、選擇寄存器 ORTION 選擇寄存器 OPTION 不屬于數(shù)據(jù)存儲器，是一個用來設(shè)置 TMRO/WDT 預(yù)分頻值、外部 INT 中斷和 TMRO 存放各種控制位的只寫寄存器，本身是一個 8位寄存器，但是只用了其中的低 6 位。 對 PIC16C56/57，片內(nèi)有 4頁 (2K 個字 )程序存儲器，需要 2 位頁面預(yù)選地址，故PAl 和 PAO 兩位都作為頁面預(yù)選地址。 (5)TO(D4)(Time Out)定時時間到標志位 芯片上電后或執(zhí) 行 CLRWDT 和 SLEEP 指令后，該位被置 l；當(dāng)監(jiān)視定時器 WDT 定時 時間到時，該位被清零。 (3)Z(D2)(Zero)全零標志位 當(dāng)算術(shù)運算或邏輯運算的結(jié)果為 O 時，該位被置 l，否則為 O。 (2)DC(D)(Di gi t Carry／ Borrow)半進 位／借位標志位 對加法指令 ADDWF 和 ADDLW，運算結(jié)果中的低 4位向高 4位有進位，被置 l，無進位清零。這一點與大多數(shù)微處理機的情況不一樣。狀態(tài)寄存器各位安排如下所示： PA2 PAl PAO TO PD Z DC C 其各位功能如下所示： (1)C(D0)(Carry／ Borrow)進位／借位標志位 對加法指令 ADDWF 和 ADDLW，加法運算結(jié)果的最高有效位產(chǎn)生進位時，該位被置 1 元進位時清零。 三、狀態(tài)寄存器 STATUS(F3) 狀態(tài)寄存器是一個 8 位寄存器，實際上在這個系列中目前只用了 7位。 (1)通用寄存器組通過 (寄存器 )組選擇寄存器 FSR 可對寄存器組進行直接或 間接訪問。通用寄存器用于指令執(zhí)行中存放數(shù)據(jù)或控制信息；專用寄存器 SFR(Special Function Register)包括定時器、寄存器、程序計算器 PC(Program Counter)、狀態(tài)寄存器 SATAUS、 I/0寄存器 (端口 )和 (寄存器 )組選擇寄存器 FSR(File Select Register)等。由于包括 I/0端口在內(nèi)的 80 個尋址的 8位寄存器組成的寄武漢紡織大學(xué) 2020 畢業(yè)設(shè)計 18 存器組，通過 8 位的片內(nèi)數(shù)據(jù)總線與算術(shù)邏輯運算單元 ALU 相連。而它所擁有的高性能，如 CCP 模塊、并行 口、 12C／ SPI、 SCI 通訊等等使它能適合于各種應(yīng)用要求。寬工作電壓： 2． OV～ 6． OV 178。低功耗 2MA5V， 4MHZ 15UA3V， 32KHZ 1UA低功耗 Sleep 模式下 178。程序保密位，可防程序代碼的非法拷貝 178。斷電復(fù)位鎖定 178。上電 定時器，保障工作電壓的穩(wěn)定建立 178。 三、微控制器特性 ． 178。同步通訊接 SCI／ USART 操作 178。并行口操作 178。 16 位定時器／計數(shù)器 TMRl，睡眠中仍可計數(shù) 178。 8 位定時器／計數(shù)器 TMR0，帶 8位預(yù)分頻 178。高驅(qū)動電流， I／ O 腳可直接驅(qū)動數(shù)碼管 (LED)顯示 每個 I／ O引腳最大拉電流 25MA 每個 I／ O引腳最大灌電流 20MA 178。直接、間接、相對三種尋址方式 二、功能部件特性 178。八級硬件堆棧 178。除 地址分支跳轉(zhuǎn)指令 (GOTO、 CALL)為雙周期指令，其余皆為單周期指令 178。 PIC16F74 單片機 特點 一、高性能 RISC 結(jié)構(gòu) CPU 178?？梢杂脦讉€不同的中斷源激活處理從休眠狀態(tài)中蘇醒。中斷控制可以進行全局控制和分別控制。 武漢紡織大學(xué) 2020 畢業(yè)設(shè)計 13 8 中斷特性 PIC16CXX和 PIC17CXX 有中斷功能。 7 可編程的特殊外圍接口性 (1)雙 lO位／ 20KHZ， 8位／ 80KHZ 的 PWM(脈寬調(diào)制 )接 口 ； (2)可多達 8個通道 8位、 26181。 PIC 的 I/O 口 有多種功能，通過軟件配置，每 2 個引腳都可以對輸入和輸出分別分時多路復(fù)用 ，或者可以被編程呈高阻狀態(tài)，例如可以支持用普通總線進行多片配置。芯片可以在一個指令周期內(nèi) (200ns)對任何寄存器 (包括 I／ O寄存器 )中的任何一位完成位置 I、位清零和位測 試功能。 5 程序代碼加密保護 具有程度代碼加密保護功能，可通過對片內(nèi) EPROM 保密設(shè)置進行加密。 4 用戶可選擇振蕩器 TMRO PCL STATUS FSR PORTA 其他專用寄存器 通用寄存器 GPR W 寄存器 武漢紡織大學(xué) 2020 畢業(yè)設(shè)計 12 片內(nèi)集成帶有 RC 振蕩器的監(jiān)視定時器，而且引進了“用戶可選擇振蕩器 的新設(shè)計概念，它允許用戶在 4 種從直流到 20MHZ(200ns)頻率范圍內(nèi)選擇一種振蕩形式讓芯片執(zhí)行指令，以優(yōu)化系統(tǒng)的功耗。A)。 PIC 的小晶片尺寸加上MICROCHIP 先進的 CMOS 技術(shù)使芯片具有很寬的性能范圍以及低工作電流 (典型值：在3V， 32kHz 時工作電流為 15181。 3 低功耗 由于采用全靜態(tài) CMOS 設(shè)計，電源操作能耗很低，但非?？煽?。利用 PIC 高性能算法處理能力的實時性可以取代低效率的存儲操作和精確度不高的查表法。 INSD CPU 程序存儲 CPU 數(shù)據(jù)存儲 程序和數(shù)據(jù)存儲 取指 1 執(zhí)行 3 取指 4 執(zhí)行 1 取指 2 執(zhí)行 2 取指 3 執(zhí)行 4 武漢紡織大學(xué) 2020 畢業(yè)設(shè)計 11 A L U 圖 5 寄存器組示意圖 PIC 系列微控制器技術(shù)性能特點 1 高速度 由于 PIC 系列控制器所用的寬字單周期指令、哈佛雙總線和 PISC 結(jié)構(gòu)， 其數(shù)據(jù)吞吐率最高可達 6MIPS(即每秒鐘可執(zhí)行 600 萬條指令 )，這幾乎是其它大多數(shù) 8位微控制器速度的 4 倍。 所有的寄存器，包括 I/0 口、定 時器和程序計數(shù)器等都是采用 RAM 結(jié)構(gòu)形式，而且都只需要一個周期 就可以完成 訪 問和操作。 只有涉及到改變程序計數(shù)器 PC（ Progran Counter）值的程序分支指令（例如 GOTO、CALL 或?qū)?PC寫操作）等才需要兩個周期。 在大多數(shù)在大多數(shù)微控制器中，取指和指令執(zhí)行都是順序進行的。圖 3 是表示兩種不同結(jié)構(gòu)的示意圖。正因為在 PIC 系列微控制器中采用了哈佛雙總線武漢紡織大學(xué) 2020 畢業(yè)設(shè)計 10 結(jié)構(gòu)，所以與常見的微控制器不同的一點是：程序和數(shù)據(jù)總線可以采用不同的寬度。一個用于指令，一個用于數(shù)據(jù)。諾依曼結(jié)構(gòu)的計算機是在同一個存儲空間取指令和數(shù)據(jù) (即普林斯頓結(jié)構(gòu) )，兩者不能同時進行，故限制了工作帶寬。 2． 哈佛 (Harvard)雙總線結(jié)構(gòu) 其存儲結(jié)構(gòu)是基于哈佛雙總線概念，數(shù)據(jù)的指令傳輸總線完全分開以避免出現(xiàn)典型的普通 CISC 設(shè)計中經(jīng)常出現(xiàn)的處理瓶勁問題。 程序分支指令 CALL、 GOTO 和在 PCL 上的操作需要兩個周期的執(zhí)行時間，在 20MHz的情況下為 400ns。 (2) 高速的指令執(zhí)行時間，在 20MHz 時鐘情況下達到 200ns，在 25MHz 時可達到160ns。 (1) 指令流水線結(jié) 構(gòu)可以在一個周期內(nèi)同時完成一條指令的執(zhí)行和下一條指令的取指。另外，由于所用指令數(shù)較少和較簡潔，編程任務(wù)和調(diào)試相對就比較容易，而且學(xué)習(xí)和實現(xiàn)都非常快。三個系列微控器的指令都是單字的寬字位指令：低檔、中檔和高檔系列的指令位數(shù)分別為 1 14 和 16 位，且分別只有 3 35 和 58 條指令，它們向上兼容其指令系統(tǒng)除了程序分支指令是單字雙周期指令外，其它指令都是單周期、單字指令，在這些指令中，沒有功能相交叉的指令，使所有的指令具有簡潔性；而一般CISC(Complex Instruction Set Computer)結(jié)構(gòu)的微控制器通常有 50 到 110 條多字節(jié)多周期的指令。為了達到獨一無二的高速性能，PIC 微控制器采用了小型機設(shè)計結(jié)構(gòu)。 PIC 系列微控制器在世界微控制器市場份額排名逐年上升，在 8位微控制器市場，已從 1990 年的第 20 位提高到 1996 年的第 5 位，以至成為一種新的 8位微控制器的世界標準和最有影響力的主流嵌入式控制器。A） 、較大的輸入 輸出電流直接驅(qū)動 LED（ 灌電流可達 25mA） 、一次性編程 OTP（ One Time Programmable） 芯片的低價位 （ 最低的不到 6元人民幣 ） 、小體積 （ 8 引腳 ） 、指令簡單易學(xué)易用等，都體現(xiàn)了微控制器工業(yè)發(fā)展的新趨勢。它率先推出采用精簡指令集計算機 RISC(Reduced Instruction Set Computer)、哈佛 （ Harvard） 雙總線和兩級指令流水線結(jié)構(gòu)的高性能價格比的 8 位嵌入式控制器 （ Embedded Controller)。應(yīng)該說，每一個廠商的微控制器能在市場上占有一定份額，肯定有它存在的道理，即各個不同公司的芯 片有它自己的特點才能吸引住有特定要求的部分用戶。 武漢紡織大學(xué) 2020 畢業(yè)設(shè)計 8 3 硬件原理與實現(xiàn) 系列單片機 在微控制器 (Microcontroller)應(yīng)用領(lǐng)域日益廣泛的今天，各個領(lǐng)域的應(yīng)用也向微控制器廠商提出了更高要 求，希望速度更快、功耗更低、體積更小、價格更廉以及組成系統(tǒng)時所需要的外圍器件更少；隨著越來越多的各種非電子工程技術(shù)人員的應(yīng)用需求，他們想把微控制器作為嵌入式部件應(yīng)用到自己熟悉的領(lǐng)域，還提出簡單易學(xué)用的要求，用戶的需求就是商家的市場和動力，老的半導(dǎo)體廠商順應(yīng)潮流不斷推出新品種，新的半導(dǎo)體廠商則后來居上，把越來越多的外圍接口器件集成到片內(nèi)，功能越來越強、性能越來越高。適用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備 之間的接口。 方案三：采用 RS232C 接口。接收器輸入電平在 以下時為邏輯“ l， 在 + 以上時為邏輯“ 0’’?？偩€兩端接匹配電阻 (100Ω 左右 )，驅(qū)動器負載為 54Ω 。 RS485 對于多站互連是十分方便的。這相當(dāng)于兩個單端驅(qū)動器，輸入同一信號時，其中一個驅(qū)動器的 輸出永遠是另一個驅(qū)動器的反向信號。本設(shè)計中采用 PTR4000 作為無線收發(fā)模塊。 射頻模塊方案 方案一：采用 PTR2020 作為無線收發(fā)模塊，其集成度相對較高，外圍硬件電 路簡 單，收發(fā)一體，但因為是無線通信，在通信過程中易受干擾，誤碼率高。雖然 PIC 在這方面已不能與新型的 TI— MSP430 相比， 但在大多數(shù)應(yīng)用場合還是能滿足需要的。 2) 精簡指令使其執(zhí)行效率大為提高。 但其價格昂貴，功能強大，用在此處屬于大材小用。 ②硬件結(jié)構(gòu)簡單，具有豐富的可編程多路復(fù)用 I／ O引腳，能實現(xiàn)對溫度傳感器、 鍵盤顯示接口、輸出打印接口的編程功能。 方案二：以高速數(shù)字信號處理器 (DSP)TMS320F240 為中央處理單元，配以極少的外圍電路構(gòu)成了檢測器的核心控制部件。 微處理器方案 方案一：主機采用以 89C51 系列單片機為核心的微控制器完成對無線