PIC单片机的特点及应用
pic单片机的特点及应用
1 概述
microchip公司生产的pic16c72是一款基于eprom的8位高性能微控制器。与其它价格相当的微控制器相比，它在执行速度和代码压缩方面都有很大的改进。由于随时可以买到需要的opt（一次性编程）产品，因而缩短了利用pic16c73进行产品设计开发的周期。
pic16c73微控制器所具有的优越性能主要归功于它的精简指令集（risc）和所采用的哈佛（harvard）结构，它具有分离的程序储器空间（12位宽指令）和数据存储器空间（8位宽数据）。同时可运用两级流水线指令进行取数和执行，除了跳转指令需要两个周期外，其余所有的指令都可在单周期内执行。
pic16c73分离的程序和数据空间可使指令字优化为任意宽度，从而使指令具有单字长的特性，且允许指令码的数据位数多于8位，这样，就可达到2：1的代码压缩和4：1的速度。
2 结构特点及工作原理
pic16c73 pic16xx系列微控制器中的一种，它由高性能risc结构的cpu、存储器、i/o接口和复位电路等组成。
2.1 外部结构特点
pic16c73是28脚双列直插式大规模集成芯片。
各引脚功能如下：
osc1/clkin：为晶体振荡器输入/外部时钟源输入引脚。
osc2/clkout：晶体振荡器输出/外部时钟源输出引脚。在晶体振荡器方式下，接晶体或陶瓷振荡器；在rc振荡方式，输出1/4fosc。
mclr/vpp：芯片复位/编程电压输入脚，复位时，低电平有效。
ra0/an0～ra5/an4/ss：复用引脚，ra0～ra5为双向数据线；an0～an4为a/d输入输出通道；ra5～an4/ss还可作为同步串口使用。
rb0～rb7：b口双向数据信号线，其引脚含有可控的弱上拉电阻。其中，rb4/int可作为外部中断输入端；rb4～rb7可产生变化中断；rb6可作为串行编程的时钟端；rb7可作为串行编程的数据端。
rc0～rc7：复用引脚，为c口双向数据信号线，c口引脚均为多功能复用引脚。
rc0/t1os0/t1ck1可选择tmr1振荡器输出或tmr1时钟输入；
rc1/t1os1/ccp2可作为tmr1振荡器输入或捕捉器2输入/比较器输出/pwh2输出；
rc2/ccp1可作为捕捉器1输入/比较器输出/pwh1输出；
rc3/sck/scl可作为同步串行时钟输入/spi的i2c方式输入；
rc4/sdi/sda可作为spi数据输入（spi）或数据i/o（i2c）；
rc6/sdo可作为spi数据输出（spi）；
rc6/tx/ck可以作为异步发送或sci同步时钟线；
rc7/rx/dt可以作为异步接收或sci同步数据线。
2.2 内部结构特点
a.高性能cpu
●仅35条单字指令，采用的时钟频率为20mhz，指令周期为200ns；
●具有8级深度的硬件堆栈；
●具有中断能力，有11个中断源；
●带有片内rc振荡器的看门狗（wdt）；
●具有程序保密位，可防止非法拷贝；
●具有低功耗sleep方式，功率低，采用高速cmos eprom工艺制造；
●可选择不同的振荡器方式；
●工作电压为3.0v～6.0v。
b.分离的程序和数据空间
该pic器件带有13位程序存储器，最大寻址能力为8k×14位，用户存储空间（0000～0fffh）共4k×14位。当访问大于以上地址范围的物理存储空间时，可采用滚动循环访问方式。
数据存储区分为每个存储体bank0和bank1，每个存储体又由通用寄存器和专用寄存器构成。当状态寄存器中的rp0位为0时，选中bank0；rp0为1时选中bank1。每个存储体最大可以扩展到7eh（128个字节）。在每个存储体中，专用寄存器被安排在低空间，用sram实现的通用寄存器被安排在高地址空间。专用寄存器中含有a/d的寄存器。
c.完善的串行通信接口（sci）
sci利用rc6和rc7两个引脚来作为通信线的二线制串行通信接口。它们可被定义为三种方式：全双工异步方式、半双工同步主控方式和半双工同步从动方式。
sic部件含有两个8位的可读写状态和控制寄存器，分别为发送和控制寄存器txsta、接收和控制寄存器rcsta。
d.片内器件模块
●有3个定时/计数器和3个双向i/o口。
●含有16位捕捉/比较/pwm模块。其中捕捉器的最大分辨率为12.5ns；而比较器的最大分辨率为200ns；pwm的分辨率为10位。
●带有5路a/d转换器和a/d中断功能。
3 基于pic16c73的智能售电系统
笔者在开发智能电表售电系统时，采用pic16c73单片机设计了一个pic通信通道来作为遥控器和pc机间的数据通信通道。将红外遥控器插入通信通道即可与pc机进行数据交换。首先，pic通信通道取红外线遥控器中的用户识别码并送入pc机，由pc机的数据库管理模块完成用户的注册、注销和售电等工作；然后，再由pic通信通道将pc机的rs232c串行通信接口输出的用户识别码及所售电量送入红外线遥控制中，最后再由红外线遥控器将售电量送入智能电表。该智能电表售电系统的功能结构框图如图3所示。
3.1 pic通信通道的硬件系统设计
该智能电表售电系统的pic通信通道的硬件电路结构如图4所示。
pc机与pic通信通道采用异步串行通信方式，但由于pc机的rs-232c串行通信接口传输的信号为cmos电平，而pic16c73的串行通信接口传输的信号为ttl电平，因而通信通道采用max-232芯片来完成信号电平的自动转换；而pic通信通道与红外线遥控器则采用并行通信方式进行信息传输，此时，pic16c73单片机使用rb口作为并行i/o口。为了能让用户认可售电信息，笔者专门设计了由mc14499芯片来完成7段显示器的硬件驱动显示电路。
3.2 pic通信通道的软件设计
为确保pic单片机与pc机之间以及pic单片机与红外线遥控器之间能够准确的进行信息通信，双方制定了一个合理的、可行的通信协议。
a.pic16c73与pc机之间的通信协议
pic16c73通信波特率为9600bps；通信采用查询方式，差错控制采用奇偶校验法；数据的帻格式为1位起止位、8位数据位、1位奇偶位、1位停止位；双方设置的握手信号如下：
“ffh”：为pc机请求接收信号；
“01h”：为pc机接收信号完毕；
b.pic16c73与红外线遥控器的通信协议
pic16c73与红外遥控器设置的握手信号为：
“00h”为红外线遥控器发送数据准备就绪；单片机接收数据准备就绪；
“ffh”为单片机发送数据准备就绪；红外线遥控器接收数据准备就绪；
“$”为数据传送结束标志。
4 结束语
microchip公司的pic系列单片机具有实用、低价、易学、省电、高速和体积小等特点。该系列单片机不是单纯的功能堆积，而是以多型号来满足不同层次的需要，并可提供低价的otp芯片。另外，该系列单片机还具有低功耗睡眠功能、掉电复位锁定、上电复位电路、看门狗电路等功能，而且外围器件少、占用空间小；成本低，保密技术也十分可靠，可最大限度地保护开发者的利益。因此，在工业控制、仪器仪表、计算机、家电等诸多领域具有极其广阔的发展前景。
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pic16c73微控制器所具有的优越性能主要归功于它的精简指令集（risc）和所采用的哈佛（harvard）结构，它具有分离的程序储器空间（12位宽指令）和数据存储器空间（8位宽数据）。同时可运用两级流水线指令进行取数和执行，除了跳转指令需要两个周期外，其余所有的指令都可在单周期内执行。
pic16c73分离的程序和数据空间可使指令字优化为任意宽度，从而使指令具有单字长的特性，且允许指令码的数据位数多于8位，这样，就可达到2：1的代码压缩和4：1的速度。
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mclr/vpp：芯片复位/编程电压输入脚，复位时，低电平有效。
ra0/an0～ra5/an4/ss：复用引脚，ra0～ra5为双向数据线；an0～an4为a/d输入输出通道；ra5～an4/ss还可作为同步串口使用。
rb0～rb7：b口双向数据信号线，其引脚含有可控的弱上拉电阻。其中，rb4/int可作为外部中断输入端；rb4～rb7可产生变化中断；rb6可作为串行编程的时钟端；rb7可作为串行编程的数据端。
rc0～rc7：复用引脚，为c口双向数据信号线，c口引脚均为多功能复用引脚。
rc0/t1os0/t1ck1可选择tmr1振荡器输出或tmr1时钟输入；
rc1/t1os1/ccp2可作为tmr1振荡器输入或捕捉器2输入/比较器输出/pwh2输出；
rc2/ccp1可作为捕捉器1输入/比较器输出/pwh1输出；
rc3/sck/scl可作为同步串行时钟输入/spi的i2c方式输入；
rc4/sdi/sda可作为spi数据输入（spi）或数据i/o（i2c）；
rc6/sdo可作为spi数据输出（spi）；
rc6/tx/ck可以作为异步发送或sci同步时钟线；
rc7/rx/dt可以作为异步接收或sci同步数据线。
2.2 内部结构特点
a.高性能cpu
●仅35条单字指令，采用的时钟频率为20mhz，指令周期为200ns；
●具有8级深度的硬件堆栈；
●具有中断能力，有11个中断源；
●带有片内rc振荡器的看门狗（wdt）；
●具有程序保密位，可防止非法拷贝；
●具有低功耗sleep方式，功率低，采用高速cmos eprom工艺制造；
●可选择不同的振荡器方式；
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c.完善的串行通信接口（sci）
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●带有5路a/d转换器和a/d中断功能。
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