2019年12月23日 | PIC16F616单片机学习经验总结

    1.前言

　　为了给前一段时间学习PIC16F616型单片机的一个总结和方便大家的交流，我写了这篇关于PIC单片机的学习心得，都是在看了手册和编程调试后用自己的语言组织的，其中有不足或者有疑问的地方希望大家能及时的给予纠正和批评，提出宝贵的意见。

　　2.PIC单片机的概述

　　PIC16F616是一款14引脚、8位的CMOS单片机。采用精简指令集，仅有35条指令，由于采用了数据总线和指令总线分离的哈佛总线结构，使得除少量指令不是单周期之外，大部分的指令都是单周期指令。这样有利于提高单片机的运行速度和执行效率。

　　PIC16F616这款单片机供电电压可以在2V到5.5V之间，内部集成了一个RC振荡器，频率可以配置成8MHZ或者4MHZ，也可以用外部晶振提供时钟。内部集成有AD转换、比较器等硬件模块，还具有上电复位、欠压复位、看门狗、代码保护等功能。三个定时器、PWM发生器等可以由用户编程。下面我来一一介绍关于PIC单片机的这些模块和功能。

　　3.存储器

　　PIC16F616分为程序存储其和数据存储器，程序存储器的大小是2048words，数据存储器的大小是128bytes.

　　程序存储器中0000H的地址为复位地址，当上电或者看门狗计时器等复位的时候，均会导致PC指针指向复位地址。地址0004H为中断地址，当无论发生什么中断的时候，PC指针就会指向此地址。在地址0005H~07FFH可以移植程序。

　　数据存储器分为两个部分，分别叫做bank0和bank1，其中bank0的地址范围为：00H-7FH，Bank1的地址范围为80H-FFH.一般的寄存器都放在里面。可以通过寄存器STATUSL里面的RP0位来选择bank0和bank1.

　　在编程序的时候要注意的是，当你要操作的寄存器在bank0的时候，先要选择bank0（将寄存器STATUS的RP0位置0），然后再对你所要操作的寄存器进行操作，当你要操作的寄存器在bank1的时候，同理先要选择bank1.

　　如果想要定义一些变量，可以在数据存储器20H开始的地址定义，定义的地址范围为20H-7FH.一般这么多就够用了。

　　4.PIC的输入输出端口

　　在学习这个部分的时候，曾经遇到过一些问题.PIC单片机的引脚不多，大多都是复用引脚，例如AD、IO、比较器、外接晶振等等，所以在配置端口的时候，一定要知道每个功能怎样设置才能实现的，在这一小节中，我要讲的是通用IO口的设置问题。

　　PIC16F616有12个IO口，但是有一个引脚（RA3）只能作为输入引脚用，不能用作输出，另外，A口具有电平变化中断的功能，而C口没有，在设计的时候要注意。

　　在设置的时候，一般要进行以下几项设置：

　　（1）设置端口是模拟端口还是数字端口，可以通过寄存器ANSEL来设置。例如你想用AD，就要将相应的引脚设置为模拟输入端口。

　　（2）如果你选择的是数字端口，接下来就要设置端口的方向，是输入还是输出（RA3除外），可通过寄存器TRISA（A口）或TRISC（C口）来设置。

　　（3）设置端口的输出电平，可以通过寄存器PORTA（A口）或PORTC（C口）来设置。

　　这是对IO口的通用设置，但是这不是全部的设置，接下来的设置要看时A口还是C口了。对于A口，它有几个特殊的功能：内部弱上拉、电平变化中断、RA2/INT引脚的沿中断。如果想要这些功能，就要对相应的寄存器进行设置。

　　弱上拉的设置：只有当引脚为输出的时候弱上拉才有效，可以通过寄存器WPUA来设置相应引脚的弱上拉，值得一提的如果开启了弱上拉，会有多余的电流浪费，这样对于低功耗的设计是不可取的，但是如果在进行一些例如键盘电路设计的候，可以开启弱上拉功能，这样就不需要在键盘电路中加上拉电阻了。

　　电平变化中断的设置：可以通过寄存器IOCA来设置，但是首先要将相应引脚设置为数字端口且为输入状态。同时要将寄存器INTCON的REIE位设置为1，总中断要允许（置寄存器INTCON的GIE位），如果设置相应引脚有这个功能，当此引脚电平发生的时候，就会产生一个中断，同时一些中断标志位被置上（INTCON的RAIF位被置1），且总中断GIE被置为0.在中断服务程序中，要软件清除RAIF位和重新置GIE位才能继续开启此中断。

　　RA2/INT脚的沿中断设置：同样首先要将相应引脚设置为数字端口且为输入状态，设置INTCON的INTF位为1，表示允许int引脚外部中断，寄存器OPTION_REG的INTEGD位可以设置是上升沿中断还是下降沿中断。当发生中断时，INTCON的INTF位被置为1，GIE被清零，在中断服务程序中，要软件清除INTF位和重新置GIE位才能继续开启此中断。

　　对于C口，不能产生电平变化中断和沿中断。

　　5.定时器

　　定时器是单片机的一个很重要的部分，用它可以产生很多不同的定时时间，来满足程序设计的不同需求.PIC16F616有三个定时器，分别是TImer0、TImer1、TImer2.它们的用法不是很相同，下面来分别谈谈这三个定时器的用法和设置问题。

　　（1）Timer0

　　Timer0是一个八位的计数器，它有一个八位的计数寄存器TMR0，八位的预分频器（与看门狗共用），可以选择内部或者是外部时钟源，有计数器溢出中断的功能。

　　Timer0可以作为一个定时器或者计数器来使用，与Timer0有关的寄存器有：TMR0，INTCON，OPTION_REG，TRISA.

　　当Timer0作为定时器来使用的时候，要设置OPTION_REG的T0CS位为0，表示用的是内部时钟，每一个指令周期TMR0的值会增加（当没有预分频的时候），当TMR0被赋值的时候，会有两个指令周期的延时。预分频器可以和看门狗共用，可以由OPTION_REG的PSA位来设置，当PSA 为0的时候分频器选择Timer0，当PSA为1的时候分频器选择看门狗。同时，与分频器的分频值可以通过寄存器OPTION_REG来设置，设置的值可以由1:2到1:256.当Timer0的计数器TMR0计数从FFH到00H的时候会产生溢出，同时溢出标志位（INTCON寄存器的T0IF位）会置位（无论Timer0的中断是否开启），如果中断已经开启了（INTCON寄存器的T0IE被置位），那么就会产生溢出中断.T0IF位需要软件对其进行清零。

　　当Timer0作为计数器来使用的时候，就要用外部时钟源（OPTION_REG的T0CS置1），每次当引脚T0CK1的沿到来时Timer0的 TMR0会增加1，上升沿和下降沿可以由OPTION_REG的T0SE来设置。中断和Timer0作为定时器使用时一样。在我们编程序的时候，可以用 Timer0进行定时或产生定时信息，下面我来解释定时器的定时时间的计算。假设Timer0用的时钟源是内部的4MHZ，那么每条指令的执行时间就是 1us，设Timer0的预分频系数是1:256，TMR0的初值是6，那么定时时间为：

　　256×（256-6）×1us=64ms

　　在编程的时候需要注意的是Timer0的中断是不能把单片机从SLEEP的状态唤醒的。

　　（2）Timer1

　　Timer1是一个十六位的计数器。它有一个计数寄存器对（TMR1H:TMR1L），时钟源也是内外可选的，具有一个2bit的预分频器，可以同步或者异步操作，具有中断功能，但是溢出中断只能在外部时钟、异步的模式才能将单片机从SLEEP中唤醒，Timer1具有捕获/比较功能，还有被一些特殊事件触发功能（ECCP），比较器的输出可以与Timer1的时钟同步。下面来一一介绍这些功能。

　　在编程的时候也可以按照这样的步骤来进行。设置寄存器T1CON，时钟源可以选择外部或者内部的时钟源，外部时钟源可以选择LP晶体.Timer1在选择内部时钟时，可以运行在定时器的状态，选择外部时钟的时候，可以运行在定时器或者是计数器状态，工作于计数器状态时可以选择门限是高电平还是低电平计数。这些都可以通过寄存器T1CON来设置。

　　以下是T1CON每个位的具体功能：bit1:Timer1是否开启位，当此位设为1时，Timer1开启，设为0时，Timer1关闭;bit2：时钟源选择位，置1时，选择外部时钟（T1CK1引脚的上升沿），此位置0时，选择的是内部时钟，并且和T1ACS（寄存器CM2CON1中）配合，当 T1ACS位为0时，时钟为FOSC/4，当T1ACS位为1时，时钟为FOSC.bit2:T1SYNC：定时器1的外部时钟输入同步位，当 TMR1CS位为1、T1SYNC位为1，定时器1被设置成与外部时钟不同步，T1SYNC位为0时，定时器1被设置成与外部时钟同步模式.Bit3： T1OSCEN：此位为1时Timer1的时钟选择LP，为0时LP晶体被关闭.Bit5-4:T1CKPS:Timer1时钟的预分频系数设置，通过这两位的是指，可以讲Timer1设置成1:1、1:2、1:4、1:8几种分频值.Bit6:TMR1GE：只有当TMR1ON位为1时才有效，当此位为 1时，Timer1计数被Timer1的门限控制，此位为0时，Timer1正常计数.Bit7:T1GINV：此位为1时，Timer1在门限为高时计数，此位为0时，Timer1在门限为低时计数。

　　Timer1的中断编程：当Timer1的计数产生溢出的时候，如果Timer1中断允许的话，就会产生中断。中断可以这样设置，Timer1的中断允许位TMR1IE（在PIE1寄存器中）置1，寄存器INTCON的PEIE位置1，同时总中断位GIE（位于寄存器INTCON中）要置为1.当定时器产生中断的时候，会把中断标志T1IF置为1（位于寄存器PIR1中），然后PC指针指向0004H地址.T1IF位必须软件清除。

　　（3）Timer2

　　Timer2的功能于Timer1有些不同，Timer2时一个八位的计数器，有一个八位的计数寄存器TMR2，Timer2具有以下功能：有两个分频器，一个是前分频器，一个是后分频器。分频可以软件进行设置，另外，Timer2的时钟源是指令时间（FOSC/4），Timer2有一个寄存器 PR2，此寄存器的功能是当TMR2增加到PR2的值时，将产生中断，当然，中断必须允许，然后PR2的值会重新变为00H.下面来介绍Timer2的编程：

　　Timer2的控制寄存器T2CON作用是设置Timer2的开启关闭和前后分频的分频系数，寄存器T2CON的TOUTPS《3:0》 位设置后分频系数，可以被设置成1:1~1:16;位TMR2ON为1时，Timer2开启，为0时，Timer2关闭;位T2CKPS《1： 0》可以设置前分频系数，可以被设置成1、4、16.

　　Timer2的中断可以这样控制，允许Timer2中断位TMR2IE（位于PIE1寄存器内）被置1时，Timer2中断被允许，被置0时， Timer2中断禁止。寄存器INTCON的PEIE位置1，同时总中断位GIE（位于寄存器INTCON中）置为1.通过上面的设置，Timer2就可以产生中断了。当定时器产生中断的时候，会把中断标志T2IF置为1（位于寄存器PIR1中），然后PC指针指向0004H地址。中断标志位T2IF必须软件清除。

　　6.AD模块

　　PIC16F616有一个十位、八路的AD转换器。其参考电压可以为电源电压VDD，也可以是外部参考电压（VREF引脚），当AD转换完成后可以产生一个中断，此中断可以把单片机从睡眠状态中唤醒。下面来介绍一下关于AD转换的编程方法。

　　要使用一个ADC，要做的有一下几件事情：

　　（1）设置端口，需要采样模拟信号的端口必须设置为模拟输入状态，如果设置为数字端口，将使转换结果不正确，端口的模拟输入可以由寄存器ANSEL来配置，在讲RA口的时候已经说到了如何配置了。

　　（2）通道的选择，有八路外部通道和三路内部通道，可以通过ADCON0寄存器的CHS《3:0》位来设置通道的选择。

　　（3）参考电压的选择，参考电压可以是VDD，也可以是外部参考电压，可以通过ADCON0寄存器的VCFG位来设置，当VCFG=0时，参考电压为VDD，当VCFG=1时，参考电压为外部参考电压（来自VREF引脚）

　　（4）ADC的转换格式，AD转换后的结果保存在一个寄存器对里面：ADRESH和ADRESL，但是AD转换结果只有十位，设置AD转换格式可以通过设置 ADCON0的ADFM位来选择，当ADFM=1时10位的AD结果的低八位保存在ADRESL内，高两位保存在ADRESH内;当ADFM=0时10位的AD结果的高八位保存在ADRESH内，低两位保存在ADRESL内。

　　（5）AD时钟源的选择，寄存器ADCON1专门来设置AD的时钟源，ADCS《2:0》不同组合，可以将AD的时钟源设置为不同的频率，可以为FOSC/2、FOSC/4、FOSC/8、FOSC/16、FOSC/32、FOSC/64和FRC（内部RC）。

　　（6）AD中断的配置，要使用AD的中断功能，可以先把AD中断使能，ADIE位设置为1（在寄存器PIE1中），PEIE位置1（在INTCON寄存器中），总中断GIE位置1（INTCON寄存器中）。

　　要开始一个AD转换，首先要使能ADC模块，即把寄存器ADCON0的ADON位置1即可，然后将GO/DONE位（ADCON0中）置1就可以启动AD转换了。

　　AD转换需要时间，转换1bit需要Tad的时间，Tad与AD转换的时钟源和VDD有关，转换十位就需要11个Tad时间，如果第一个AD转换完成了，要进行第二个AD转换，必须还要等待2*Tad的时间才能开始。一个AD完成了，GO/DONE位会被置为0，如果中断允许的话，就会产生中断，且中断标志位ADIF（寄存器PIR1内）会被置1，在AD中断程序中就可以把AD转换结果读取出来（读ADRESH和ADRESL），需要时把AD中断标志位清零。

　　AD中断可以把单片机从睡眠中唤醒，但是要注意，使用这个功能的时候，时钟源必须设置为FRC，否则的话在睡眠的时候就不会产生AD中断了。