《PIC单片机初级教程》定购 定价:22元 作者:李荣正 陈学军 书号:7-81077-830-7 配盘:无盘 丛书名: 出版日期:200603 开本:787×960 1/16开 字数:364千字 内容简介 本书以美国Microchip公司的PIC16F877单片机为主线,详细介绍其基本结构、工作原理及应用技术。全书共分9章,内容包括:PIC系列单片机的基本结构、存储器模块、集成开发环境和在线仿真、PIC指令系统及应用、I/O端口、同步串行通信、定时器、中断处理和A/D转换等。 本书内容丰富而实用,通俗易懂,列举并分析了大量的应用实例,可作为高职高专院校的教材,也可供从事单片机开发的工程技术人员参考。 前言 纵观计算机的发展史,运算和控制一直是计算机功能实施的2条主线,其角色的相互转换也常常困扰着人们的认识、思路和研发目标。这是一对矛盾,是不同的课题,也是在不同方面的应用,用单一的标准去衡量显然是不合适的。20世纪70年代,半导体微电子专家为了绕开这一矛盾,另辟蹊径,按照嵌入式微控器系统的发展思路,将一个微型计算机的核心部件集成在一个芯片上,形成了最早的单片机(Single Chip Micrcomputer)。须指出的是,当第一台小型嵌入式控制器件形成以后,计算机的发展才真正开始沿着两个相互独立的方向发展,使得具有不同用途、不同价格和不同技术内涵的计算机应用于我们的日常生活之中,其中:一个方向以个人PC计算机为核心的群体为代表,承担高速、海量技术数据的处理和分析,一般以计算能力(即运算速度)为重要标志,形成一个独立的应用及发展空间;而另一个方向则以嵌入式独立系统为技术理念,主要与控制对象耦合,能够与控制对象互动和实时控制。嵌入式系统以成本低、体积小、可靠性高、功能强等优点脱颖而出,极大丰富了该研究领域的内涵。 面对全球计算机市场激烈的竞争,各微电子系统制造商集中各路大规模集成电路设计的精英,努力为单片机嵌入更多、更强的功能。在研究中,针对单片机的缺陷,相继开发出具有强大计算功能的数字信号处理器(DSP)芯片,特别是英国ARM核心技术以及多任务操作系统的移植和应用,从而使单片机原本已走到技术尽头的状况得以扭转,使得嵌入式微控制器系统形成了一个具有很大潜力的发展空间。计算机的发展过程及其应用在这里暂不做讨论,本书主要针对单片机技术展开分析。 单片机的发展和性能的日益完善,开创了微控技术的新天地,实际上是对传统控制技术的一场革命。现代控制理念的核心,就是嵌入式计算机应用系统。通过不断提高控制功能和拓展外围接口功能,使单片机成为最典型、最广泛、最普及的嵌入式微型控制单元(MCU,Micro Controller Unit)。单片机拥有计算机的基本核心部件,将其嵌入到电子系统中,可以满足控制对象的要求,实现嵌入到非计算机产品中的计算机系统,从而为电子系统的智能化奠定了基础。单片机的实现方式要比模拟控制思想更为简洁和方便得多;同时,可以跨越式地实现对外部模拟量的高速采集、逻辑分析处理以及对目标对象的智能控制。 早期的嵌入式系统的概念是将通用计算机经过适应性配制后嵌入到各种实际应用系统之中,如轮船的自动驾驶仪和飞机的导航仪等系统。与通用计算机相比,单片机的优势是显而易见的,尤其是目前单片机应用已渗入到各个领域,完全不能按照原有的嵌入式的思路去设计和应用。例如,控制一个家用的电子产品(智能电饭煲、模糊智能洗衣机和手机等),利用PC计算机控制几乎是不可能的:几十元或几百元的电子产品要求配套一台几千元的电脑,显然非常地不合理。单片机是芯片级的小型计算机系统,可以被嵌入到任何应用系统中,实现智能化控制。同时,单片机的应用领域随着其功能外沿的不断拓展而日益宽广,已渗入到现场控制、电信手机、家用电器、仪表仪器、汽车电子和电子玩具等领域的智能化控制和管理等方面。 目前,各个单片机生产厂家仍然立足于8位单片机市场,因为从其诞生以来,一直是应用最为广泛的器件。2005年,美国Microchip(Microchip Technology Incorporated,微芯科技股份有限公司,简称Microchip公司)和Motorola两家公司,已成为世界8位单片机产量最高的两个芯片制造商。 PIC系列单片机是美国Microchip公司生产的单片机产品的标志性产品。Microchip公司从10年以前的默默无闻,到今天成为全世界8位单片机销量第一的公司,与其过硬的技术支持和设计完善的系统内核有着直接的关系。PIC系列单片机可以满足用户的各种需要。本教材将采用美国Microchip公司生产的中档产品PIC16F877单片机作为研究和分析的对象,借助于MPLABIDE集成开发环境,将读者引入一个色彩斑斓的单片机世界。 单片机的迅速发展,主要源于其性能价格比。一般单片机主要用于控制,而对其承担的计算性能却要求不高,只要能按照一定的程序进行在线检测和实时控制即可。例如,一台简单的温度测试仪,对数据采集和控制的要求并不是很高,因此可以利用PIC系列单片机的产品的多样性,选择一款较低档次的PIC16C54单片机即可满足控制和检测的要求。只花几元钱就可以拥有一个智能核心控件,这就是PIC系列单片机的优势。作者的教学重点为什么转向PIC单片机,也就不言而喻了。 为了推广和普及PIC单片机的基础知识,提高系统开发及应用能力,特别是适应高校专业改造和教学内容更新的需要,近年来在美国Microchip公司卓有成效的推广之下,PIC单片机已逐渐为国内从事单片机开发应用的工程技术人员所认识和应用。特别是不少高职及专科院校电子及控制类专业的必修课程逐渐转到PIC单片机之上,51单片机统一天下的局面已经被打破。正是基于这样的原因,在PIC单片机高职及专科使用的教材还比较缺乏的情况下,作者深感有责任去写一本相应的教材,为推动PIC产品在国内的广泛应用贡献绵薄之力。作者积累了长期教学经验,并在总结面向全国工程技术人员PIC初、高级培训班教学体会的基础上,形成了一个比较贴近产业技术开发的PIC单片机教学、实验和开发模式。 PIC系列单片机的硬件系统设计简洁,指令系统设计精炼。在所有的单片机品种中,PIC单片机具有性能完善、功能强大、学习容易、开发应用方便以及人机界面友好等突出优点。学好PIC单片机,掌握其核心技术内涵,拓展其应用范围,将具有划时代的意义。 本书专门是为高职类学生编写的PIC单片机基础性教材,适用于教学时数为32~48学时。重实际应用和编程技巧的辅导,由浅入深、循序渐进,通过大量例题分析和讲解,力求学员能够深刻领会PIC单片机的精髓,真正使本书成为就业获胜的阶梯。本书内容丰富而实用,通俗而流畅,可作为高等工科院校相关专业的教材,也可供从事单片机开发应用的工程技术人员参考。本书以美国Microchip公司PIC16F877单片机为主线,详细介绍其基本组成、原理和实际应用。全书共分9章,内容包括:第1章PIC单片机基本组成,主要讨论PIC系列单片机的基本结构及内部组成模块;第2章PIC存储器,以PIC16F877配置的存储器模块为切入点,对地址寻址方式和存储器结构分布类型进行分析;第3章集成开发系统,分析PIC单片机MPLABIDE集成开发环境及使用方法;第4章PIC指令系统及应用,对指令集系统及格式进行分析和说明,并给出一些常用子程序范例;第5章I/O端口,讨论I/O端口的基本功能,并对其内部结构、初始化设置进行说明,并列举了很多应用实例;第6章同步串行通信模块,介绍主同步串行SPI通信方式;第7章定时器/计数器,重点讨论内部2个定时器/计数器的结构、配置及工作方式;第8章中断系统,主要涉及中断源分析及中断服务程序的处理过程;第9章A/D转换器,主要介绍10位A/D转换器的工作原理及其应用。 本书由李荣正、陈学军主编。参加编写的还有王伟、苏力、戴育良、侯国强、杨晓毓、丁晨、梁湧、曹志刚、陈文杰、黄烨晨、杜威、杨璟、朱宇、谢露艳、应瑞和秦侃等。 与本书配套有硬件实验开发系统YB031实验开发系统,即“模块式PIC单片机实验教学系统”,由作者与江苏绿扬电子仪器集团有限公司合作研制,目前已申报国家专利。该实验装置全面考虑学生的动手实践环节,给予充分发挥和创新的余地。其特色是:硬件设备配置较全,组合灵活方便。敬请读者留意。凡需要购买该实验装置的读者,可与作者直接联系,也可按如下方式联系生产厂家:江苏绿扬电子仪器集团有限公司 通信地址:江苏省扬中市金星路88号 邮编:212200 电话:05118356749 网址:http://www.lvyang.com Email: sale@lvyang.com 李荣正 2005年11月于上海 目录 第1章 PIC单片机组成结构1 1.1 PIC系列单片机结构分析1 1.1.1 PIC系列单片机特点1 1.1.2 PIC16F877的结构3 1.1.3 PIC16F877的引脚7 1.2 存储器概述9 1.2.1 程序存储器9 1.2.2 数据存储器10 选择分析题11 第2章 PIC单片机存储器13 2.1 存储器分类13 2.2 程序存储器构架13 2.3 数据存储器构架14 2.3.1 通用寄存器17 2.3.2 特殊功能寄存器17 2.4 存储器选择方式21 2.4.1 数据存储器体选方式21 2.4.2 程序存储器页选方式22 选择分析题27 第3章 PIC单片机集成开发系统30 3.1 MPLABIDE软件工具30 3.1.1 MPLAB的安装30 3.1.2 MPLAB界面介绍31 3.1.3 MPLAB的组成34 3.2 创建源程序36 3.2.1 建立项目36 3.2.2 建立源程序文件38 3.2.3 源程序编译39 3.3 MPLABSIM软件仿真41 3.3.1 基本调试功能41 3.3.2 设置观察窗口43 3.4 MPLABICD在线调试44 3.4.1 MPLABICD的组成45 3.4.2 在线调试47 选择分析题49 第4章 PIC单片机指令系统及应用52 4.1 指令流水线操作原则52 4.2 指令集说明53 4.2.1 数据传送类指令54 4.2.2 算术运算类指令56 4.2.3 逻辑运算类指令58 4.2.4 控制转移类指令62 4.3 汇编语言结构71 4.3.1 汇编语言指令格式71 4.3.2 系统伪指令73 4.4 常用子程序的设计75 4.4.1 跳转和循环子程序75 4.4.2 软件延时子程序77 4.4.3 数据查表子程序79 4.4.4 分支功能跳转子程序83 4.4.5 常用数学运算类子程序84 选择分析题96 第5章 I/O端口99 5.1 I/O端口功能的通用结构99 5.1.1 设置端口的I/O状态100 5.1.2 查询端口的I/O状态101 5.1.3 从端口输入数据101 5.1.4 从端口输出数据101 5.1.5 I/O端口分析102 5.2 I/O端口寄存器及其初始化106 5.3 基本I/O应用实例107 选择分析题118 第6 章同步串行通信模块121 6.1 SPI串行通信模块121 6.1.1 SPI模式相关寄存器122 6.1.2 SPI模式工作原理125 6.2 SPI串行通信应用127 选择分析题167 第7章 定时器/计数器169 7.1 定时器/计数器TMR0169 7.1.1 TMR0模块的功能和特性170 7.1.2 TMR0模块相关的寄存器170 7.1.3 TMR0模块的电路结构和工作原理172 7.1.4 TMR0模块的应用实例174 7.2 定时器/计数器TMR1180 7.2.1 TMR1模块的功能和特性180 7.2.2 TMR1模块相关的寄存器180 7.2.3 TMR1模块的电路结构和工作原理182 选择分析题194 第8章 中断系统197 8.1 中断的概念和机理197 8.2 PIC16F877单片机的中断198 8.3 中断服务程序的设计199 8.4 中断相关的寄存器200 8.5 中断响应和处理204 8.5.1 中断信号的实时检测和延迟响应205 8.5.2 中断现场处理205 选择分析题216 第9章 A/D转换器219 9.1 A/D转换原理219 9.2 A/D转换器主要技术指标220 9.3 A/D转换器模块结构和操作原理221 9.3.1 A/D转换器模块相关的寄存器221 9.3.2 A/D转换器模块的应用225 选择分析题234 附录A 选择分析题参考答案237 附录B PIC系统配置文件P16F877.INC说明238 参考文献248 来源:北航社网站