PIC单片机原理

第0章 概述

0.1 学习单片机意义何在1

0.2 单片机究竟是何物4

0.3 单片机到底有何用5

0.4 单片机有何特点6

0.5 PIC单片机有何优越之处7

0.6 PIC16F87X单片机有何特色12

思考题与练习题13

第1章 PIC16F87X硬件系统概况

1.1 PIC16F87X内部结构简介14

1.1.1 PIC16F87X的核心区17

1.1.2 PIC16F87X的外围区20

1.2 PIC16F87X封装形式和引脚功能21

1.3 程序存储器和堆栈26

1.4 RAM数据存储器（文件寄存器）27

1.4.1 通用寄存器32

1.4.2 特殊功能寄存器34

1.5 复位和时钟外接电路简介36

1.6 输入/输出端口的基本功能37

1.6.1 与输入/输出端口相关的2个寄存器38

1.6.2 输入/输出端口的基本结构38

1.6.3 基本输入/输出端口的工作原理40

思考题与练习题43

第2章 指令系统

2.1 指令时序45

2.2 指令系统概览46

2.3 面向字节操作类指令47

2.4 面向位操作类指令51

2.5 面向常数操作和控制操作类指令52

2.6 指令功能分类55

2.7 寻址方式56

2.7.1 立即寻址56

2.7.2 直接寻址57

2.7.3 间接寻址57

2.7.4 位寻址58

2.8 数据传递关系59

2.9 “内核—寄存器—外围模块”相互关系59

思考题与练习题60

第3章 汇编器和汇编程序设计基础

3.1 汇编器MPASMTM简介63

3.2 汇编语言的语句格式65

3.3 常用伪指令67

3.4 程序格式和程序流程图69

3.5 RAM数据存储器的体选寻址问题71

3.6 顺序程序结构73

3.7 分支程序结构75

3.8 循环程序结构77

3.9 子程序结构78

3.10 程序跨页跳转和跨页调用问题80

3.11 延时程序设计83

3.12 查表程序设计85

思考题与练习题88

第4章 定时器/计数器TMR0

4.1 定时器/计数器模块的基本用途90

4.2 PIC单片机中定时器/计数器TMR0模块的特性91

4.3 与定时器/计数器TMR0相关的寄存器92

4.4 定时器/计数器TMR0模块的电路结构和工作原理93

4.4.1 分频器95

4.4.2 TMR0累加计数寄存器96

思考题与练习题97

第5章 中断系统

5.1 中断的基本概念98

5.2 PIC16F87X的中断源100

5.3 PIC16F87X的中断硬件逻辑101

5.4 与中断相关的寄存器104

5.5 中断的处理109

5.5.1 中断的延时响应和延时处理问题109

5.5.2 中断的现场保护问题111

5.5.3 需要注意的问题114

5.6 端口RB电平变化中断116

5.6.1 端口RB的中断功能电路117

5.6.2 电路工作原理117

5.6.3 端口RB中断的处理方法118

5.7 外部中断的扩充方法123

5.7.1 用TMR0外部时钟源扩展法123

5.7.2 用RB端口扩展法124

思考题与练习题126

第6章 应用系统性能的优化设计

6.1 系统配置字以及特殊存储器单元127

6.1.1 系统配置字129

6.1.2 用户识别码ID131

6.1.3 器件识别码133

6.2 时钟系统133

6.2.1 外接晶体振荡器/陶瓷谐振器（LP/XT/HS）134

6.2.2 外接阻容器件（RC）135

6.2.3 引入外来时钟源（LP/XT/HS）136

6.3 复位系统136

6.3.1 几种不同的复位方式137

6.3.2 单片机内部的复位操作处理137

6.3.3 复位系统硬件逻辑141

6.3.4 内部上电延时复位（POR）功能144

6.3.5 外部上电延时复位电路145

6.3.6 外部人工复位开关电路148

6.3.7 内部掉电锁定复位（BOR）功能148

6.4 看门狗定时器WDT151

6.4.1 程序失控的回复152

6.4.2 WDT的电路结构154

6.4.3 WDT的工作原理155

6.4.4 WDT相关寄存器156

6.4.5 使用WDT的注意事项156

6.5 睡眠与唤醒157

6.5.1 睡眠状态的进入157

6.5.2 睡眠状态的唤醒158

思考题与练习题161

第7章 输入/输出端口的复合功能

7.1 与输入/输出端口相关的寄存器163

7.2 RA端口165

7.2.1 与RA端口相关的寄存器165

7.2.2 电路结构和工作原理166

7.2.3 编程方法167

7.3 RB端口168

7.3.1 与RB端口相关的寄存器168

7.3.2 电路结构和工作原理169

7.3.3 编程方法171

7.4 RC端口171

7.4.1 与RC端口相关的寄存器172

7.4.2 电路结构和工作原理172

7.4.3 编程方法174

7.5 RD端口175

7.5.1 与RD端口相关的寄存器175

7.5.2 电路结构和工作原理176

7.5.3 编程方法176

7.6 RE端口177

7.6.1 与RE端口相关的寄存器177

7.6.2 电路结构和工作原理178

7.6.3 编程方法178

7.7 PSP并行从动端口178

7.7.1 与PSP端口相关的寄存器179

7.7.2 电路结构和工作原理180

思考题与练习题182

第8章 EEPROM数据存储器和Flash程序存储器

8.1 背景知识184

8.1.1 通用型半导体存储器的种类和特点184

8.1.2 PIC单片机内部的程序存储器185

8.1.3 PIC单片机内部的EEPROM数据存储器186

8.1.4 PIC16F87X内部EEPROM和Flash的操作方法187

8.2 与EEPROM相关的寄存器190

8.3 片内EEPROM数据存储器结构和操作原理193

8.3.1 从EEPROM中读取数据194

8.3.2 向EEPROM中烧写数据194

8.4 与Flash相关的寄存器196

8.5 片内Flash程序存储器结构和操作原理199

8.5.1 读取Flash程序存储器199

8.5.2 烧写Flash程序存储器200

8.6 写操作的安全保障措施203

8.6.1 写入校验方法203

8.6.2 预防意外写操作的保障措施204

思考题与练习题204

第9章 定时器/计数器TMR1

9.1 定时器/计数器TMR1模块的特性207

9.2 与定时器/计数器TMR1模块相关的寄存器208

9.3 定时器/计数器TMR1模块的电路结构209

9.4 定时器/计数器TMR1模块的工作原理211

9.4.1 禁止TMR1工作213

9.4.2 定时器工作方式213

9.4.3 计数器工作方式213

9.4.4 TMR1寄存器的赋值与复位217

思考题与练习题218

第10章 定时器TMR2

10.1 定时器TMR2模块的特性219

10.2 与定时器TMR2模块相关的寄存器220

10.3 定时器TMR2模块的电路结构221

10.4 定时器TMR2模块的工作原理223

10.4.1 禁止TMR2工作223

10.4.2 定时器工作方式224

10.4.3 寄存器TMR2和PR2以及分频器的复位225

10.4.4 TMR2模块的初始化编程226

思考题与练习题226

第11章 输入捕捉/输出比较/脉宽调制CCP

11.1 输入捕捉工作模式228

11.1.1 与输入捕捉模式相关的寄存器229

11.1.2 输入捕捉模式的电路结构231

11.1.3 输入捕捉模式的工作原理232

11.2 输出比较工作模式233

11.2.1 与输出比较模式相关的寄存器233

11.2.2 输出比较模式的电路结构234

11.2.3 输出比较模式的工作原理235

11.3 脉宽调制输出工作模式236

11.3.1 与脉宽调制模式相关的寄存器236

11.3.2 脉宽调制模式的电路结构238

11.3.3 脉宽调制模式的工作原理240

11.4 两个CCP模块之间的相互关系245

思考题与练习题247

第12章 模/数转换器ADC

12.1 背景知识249

12.1.1 ADC种类与特点249

12.1.2 ADC器件的工作原理250

12.2 PIC16F87X片内ADC模块253

12.2.1 与ADC模块相关的寄存器254

12.2.2 ADC模块结构和操作原理257

12.2.3 ADC模块操作时间要求260

12.2.4 特殊情况下的A/D转换263

12.2.5 ADC模块的转换精度和分辨率265

12.2.6 ADC模块的操作编程265

思考题与练习题267

第13章 通用同步/异步收发器USART

13.1 串行通信的基本概念268

13.1.1 串行通信的两种基本方式269

13.1.2 串行通信中的数据传送方向271

13.1.3 串行通信中的控制方式272

13.1.4 串行通信中的码型、编码方式和帧结构272

13.1.5 串行通信中的检错和纠错方式273

13.1.6 串行通信组网方式274

13.1.7 串行通信接口电路和参数276

13.2 PIC16F87X片内通用同步/异步收发器USART模块278

13.2.1 与USART模块相关的寄存器279

13.2.2 USART波特率发生器BRG282

13.2.3 USART模块的异步工作方式285

13.2.4 USART模块的同步主控工作方式299

13.2.5 USART模块的同步从动工作方式306

思考题与练习题309

第14章 主控同步串行端口MSSP——SPI模式

14.1 SPI接口背景知识311

14.1.1 SPI接口信号描述311

14.1.2 基于SPI的系统构成方式313

14.1.3 SPI接口工作原理315

14.1.4 兼容的MicroWire接口317

14.2 PIC16F87X的SPI接口319

14.2.1 与SPI接口相关的寄存器320

14.2.2 SPI接口的结构和操作原理322

14.2.3 SPI接口的主控方式325

14.2.4 SPI接口的从动方式326

思考题与练习题327

第15章 主控同步串行端口MSSP——I2C模式

15.1 关于I2C总线的背景知识328

15.1.1 名词术语329

15.1.2 I2C总线的技术特点332

15.1.3 I2C总线的基本工作原理333

15.1.4 I2C总线信号时序分析335

15.1.5 信号传送格式339

15.1.6 寻址约定340

15.1.7 技术参数346

15.1.8 I2C器件与I2C总线的接线方式348

15.1.9 相兼容的SMBus总线350

15.2 与I2C总线相关的寄存器351

15.3 典型信号时序的产生方法356

15.3.1 波特率发生器356

15.3.2 启动信号357

15.3.3 重启动信号358

15.3.4 应答信号359

15.3.5 停止信号360

15.4 被控器通信方式361

15.4.1 硬件结构361

15.4.2 被主控器寻址362

15.4.3 被控器接收——被控接收器363

15.4.4 被控器发送——被控发送器364

15.4.5 广播式寻址365

15.5 主控器通信方式366

15.5.1 硬件结构366

15.5.2 主控器发送——主控发送器369

15.5.3 主控器接收——主控接收器370

15.6 多主通信方式下的总线冲突和总线仲裁373

15.6.1 发送和应答过程中的总线冲突374

15.6.2 启动过程中的总线冲突374

15.6.3 重启动过程中的总线冲突376

15.6.4 停止过程中的总线冲突377

思考题与练习题379

附录AASCII码表380

附录B特殊功能寄存器及其复位值一览表382

参考文献