PIC12C5XX单片机应用与设计说明Word下载.docx

1、二、功能部件特性8位定时器/计数器TIMER0，带8位预分频器大驱动电流，I/O脚可直接驱动数码管（LED）显示- 每个I/O引脚最大控电流25mA- 每个I/O引脚最大灌电流20mA置上电复位电路（POR）复位定时器，保障复位正常部MCLR复位端加上拉电路，无需外接上拉置自振式看门狗，防程序死锁程序位，可防止程序代码的非法拷贝低功耗睡眠功能I/O引脚可唤醒睡眠置4MHz RC型振荡源，可省外接振荡可选外接振荡- RC： 低成本阻容振荡- XT： 标准晶体/瓷振荡- LP： 低速晶体，低功耗振荡三、CMOS工艺特性低功耗2mA 5V，4MHz-15A 3V，32KHz-1A 低功耗睡眠（Sle

2、ep）模式下全静态设计宽工作电压围：2.5V5.5V宽工作温度围：商用级： 070-工业级：4085-汽车级：40125 1.2 型号及引脚介绍 PIC12C5XX目前有二种型号，见下表：型 号振 荡EPROMRAM定时器输入线I/O线电压围封装（DIP/SOIC）12C508DC4Mhz51212258152.5V-5.5V12C509102441 8表1.1 PIC12C5XX型号功能表各型号管脚图如下：PDIP，SOIC，Windowed CERDIP VDDGP5/OSC1/CLKINGP4/OSC2VSSGP0GP1GP2/T0CK1图1.1 12C508/509引脚 下表描述了各引

3、脚的功能。 引脚名 引脚序号 属性 缓冲类型 功能 7I/OTTL/ST双向I/O口线，带可编程弱上拉，并具电平变化唤醒睡眠功能6ST双向I/O口线，并可设置为计数器TIMER0的外部信号输入端GP3/MCLR4ITTL单向输入口线，也可设置为芯片复位端。当设为复位端MCLR时，低电平有效。当作为输入口线时，带可编程弱上拉及电平变化唤醒睡眠功能GP4/OSC23双向I/O口线，（使用片RC振荡源时，也可作为晶振输出端）GP5/OSC1/CLKIN2双向I/O口线，（使用片RC振荡源时，也可作为晶振输入端或外部振荡输入端）VDD电源正电源VSS地注：ST 斯密特触发器 表1.2 PIC12C5X

4、X引脚功能从上表可看出，PIC12C5XX最多可以有5根I/O口线和1根输入口线（GP3）。1.3 PIC12C5XX部结构PIC12C5XX 的总线结构采用的是数据总线（8位）和指令总线（12位）独立分开的”哈佛结构”，所以它具有精简指令集（RISC）的特点，速度快，效率高，并且功耗很低。PIC12C5XX在一个芯片上集成了8位的算术逻辑运算单元（ALU），0.5K1K的12位程序存储器，2541个8位数据寄存器以及8位的计数器，上电复位电路，复位定时器，看门狗等等。图1.21.4 指令周期和流水作业PIC12C5XX的指令周期被分频成4个不重叠的节拍Q1Q4，程序计数器PC在Q1节拍增1，

5、 而指令是在Q4节拍从程序存储器中取出并置入指令译码器，并在下一个指令周期被执行， 如下图所示：图1.3 指令周期指令的执行贯穿Q1Q4节拍。如上所述，当CPU在执行一条指令的同时， 下一条指令的代码也同时被取出置入指令译码器，准备在下一指令周期执行，这就是PIC的流水作业方式，也是RISC结构单片机的特点，这种特点使单片机的运行速度可以达到很高。除了地址分支跳转指令的执行周期是2个指令周期外，其余所有指令都是单周期指令， 见下图：图1.4 流水作业1.5 程序存储器和堆栈PIC12C5XX的程序存储器为12位长，其中PIC12C508为512字节，而PIC12C509为1024字节。复位向量

6、为地址0，因为最后一个字节（PIC12C508为地址1FFH，PIC12C509为地址3FFH）存放有片RC实际振荡的校正系数，其形式为指令MOVLW XX，用户不要使用这个字节，所以用户的程序应从地址000H开始存放，注意这点和PIC16C5X有所不同。图1.5PIC12C5XX把程序存储器以512字节为单位进行分页管理，这样PIC12C508有一个页面程序区，而PIC12C509有2个页面程序区，由状态寄存器STATUS中的PA0位（STATUS） 确定程序区的页面。这是因为PIC是RISC结构，所有指令都是单字节，在PIC12C5XX中， 一条指令中所包含的地址信息只有9位，只能直接寻址

7、一个页面（512字节）；对于12C509，则还要由PA0位来辅助寻址2个页面（1024字节）的程序空间，即程序当需从一个页面跳转到另一个页面时（CALL、GOTO指令），应事先根据要跳转去的页面，把PA0位置为相应的值，请参阅状态寄存器的描述。PIC12C5XX的堆栈有2层，有自己独立的空间，不占用程序存储器。注意它只能容纳二层子程序嵌套调用。堆栈的长度是12位，和PC长度一致，可以存放子程序调用时的PC值。对堆栈的压入操作由子程序调用指令CALL完成，出栈操作则由子程序返回指令RETLW完成，请参阅第二章中这二条指令的详介。1.6 数据存储器PIC12C5XX的数据存储器（RAM）由一些寄存

8、器组成，分为特殊寄存器和通用寄存器二种。在PIC单片机中，对任何部件的操作都表现为对某一寄存器的操作，所以编程非常简单明了。 * ： 非实际存在的寄存器，参见1.6.1中详介。图1.6 寄存器结构从上图可看到，00h06h为特殊寄存器，其余为通用寄存器。PIC12C508有25个通用寄存器，而PIC12C509则有41个通用寄存器，其中25个在Bank0，另16个在Bank1，关于寄存器的Bank方式，请参阅1.6.1的FSR寄存器描述。1.6.1 特殊寄存器一、INDF（地址：00h） 间址寄存器INDF是一个物理上不存在的寄存器，只是一个逻辑寄存器，用来进行间接寻址，实际的寻址地址为FSR

9、的值。例： MOVLW 10h MOVWF FSR ；实际地址10h（F10寄存器）FSR 55h INDF数据55hF10 INCFFSR增1（FSR=11h）数据55hF11 参阅后面FSR寄存器的描述。二、TMR0（地址：01h） 定时器/计数器寄存器TMR0对应于TIMER0，它是一个8位的定时器/计数器（在PIC16C5X中称其为RTCC），请参阅1.8详介。三、PCL（地址：02h） 程序计数器PC7:PIC12C5XX程序计数器PC最多可寻址1K（1024）程序区：PC长度寻址空间PC复位值PIC12C50895121FFhPIC12C5091010243FFh单片机一复位，PC

10、值被置为全“1”指向程序区的最后一个字节。前面我们提过，这个地址存放的是芯片出厂时已放入的MOVLW XX指令（其中XX是片振荡校正系数），所以单片机复位后会执行这条指令，然后PC马上翻转到000h，开始执行用户的程序代码。注意，页面选择位PA0 复位时也被清零，所以这时页面处于0页，请参阅有关状态寄存器STATUS的描述。对于“GOTO”指令，它的指令码中含有跳转地址的低9位，即PC8:，对于PIC12C509来说，状态寄存器的第5位（STATUS）还会被置入PC，以选择程序页面，从而寻址1K的程序空间。 图1.7 GOTO指令寻址方式对于“CALL”指令或其他涉及会修改PCL的指令，它们的

11、指令码中仅包含目的地址的低8位，即PC，而PC总是会被硬件自动清零，状态寄存器第5位（STATUS）也会被置入PC以选择程序页面（对于PIC12C509而言）。见下图：图1.8 CALL指令或修改PCL的指令寻址方式从上图可看出，由于执行这些指令硬件总会清PC=0，所以它们的起始地址都必须限于放在每个程序页面的上半区，即头上的256个字节空间（0hFFh或200h2FFh）。四、STATUS（地址：03h） 状态寄存器STATUS寄存器包含了ALU的算术状态、芯片复位状态、程序页面位等信息。STATUS 可以被读/写，但是其中的复位状态位TO、PD不能由软件设置，它们的状态如何决定1.12.7

12、 会有详细描述。图1.9 状态寄存器在加法运算时，C是进位位；在减法运算时，C是借位的反。例a： CLRF F10F10=0 1W=1 SUBWFF10-W=-1（FFH），C=0（运算结果为负）例b：F10=1 CLRWW=0F10-W=1，C=1（运算结果为正）PD和TO两位可用来判断芯片复位的原因，GPWUF位也是用来判断芯片复位类型，请参阅1.12.7描述。五、FSR（地址：04h） 选择寄存器FSR和INDF寄存器（地址：00h）配合完成间接寻址，请参阅前面有关INDF寄存器的描述。FSR寄存器宽度为5位，FSR用来间接寻址32个寄存器，FSR 则用来选择寄存器体（Bank），见下图

13、：图1.10 直接/间接寻址方式 a、PIC12C508： 不存在寄存器体选，FSR恒为“1”。 b、PIC12C509： FSR=1 Bank1，=0 Bank0。六、OSCCAL（地址：05h） 部振荡校正系数寄存器PIC12C5XX部集成有RC振荡供用户选择使用，OSCCAL 包含了该振荡电路的校正系数，其上电初始值为“0111”，请参阅1.11.4有关部RC振荡的描述。七、GPIO（地址：06h） I/O寄存器PIC12C5XX有一个6位的I/O口，它在寄存器中的映像就是GPIO寄存器，GPIO5:对应于 I/O口线GP5:GP0，GPIO未用，恒为“0”。八、TRIS I/O方向控制

14、寄存器TRIS是GP口线方向控制寄存器，用户不能直接寻址，必须通过执行“TRIS 6”指令来设置它。当执行“TRIS 6”指令后，W寄存器的容即会被置入TRIS中。“1”将相应的I/O口线设为输入态（高阻态），“0”则被设为输出态。但是有二点例外，即GP3永远是输入态而GP2有可能由OPTION寄存器设置为输入态（T0CKI），而不理会TRIS中的设置容。请参阅1.2关于I/O口的描述。 0FhW=“00001111” TRIS 6TRIS=“001111”，GP0:GP3为输入态 GP4:GP5为输出态各种复位都会置TRIS为全“1”。九、OPTION 参数定义寄存器OPTION用来定义一些

15、芯片工作参数，见下图所示：图1.11 OPTION寄存器OPTION也是不能由用户直接寻址的，必须由执行“OPTION”指令来把W寄存器中的容置入OPTION寄存器，如下例： 7W=“00000111” OPTIONWOPTION各种复位都会置OPTION为全“1”。注意即使TRIS中相应的GP2方向位是“0”，如果将TOCS置为“1”，则GP2也会被强置为输入态，即为T0CKI输入线。有关OPTION各位的定义，请参阅各自相应的章节。十、W 工作寄存器W寄存器用来存放指令中的第二个操作数，或用来进行部数据传送，或存放运算结果，是最常用的寄存器。1.6.2 通用寄存器 PIC12C508： 0

16、7h 1FhBank0 PIC12C509： 30h 3FhBank1通用寄存器在上电后的值是随机的，所以它属RAM性质。1.7 I/O 口PIC12C5XX只有一个I/O口，对应的映像寄存器为GPIO（地址：06h），其中GPIO 5: 对应GP5:未用，永为“0”。注意，GP3仅可作为输入，是单向I/O口线。另外，GP5、GP4、GP3及GP2还可以由用户定义成各种特殊功能口线，一旦它们被用作特殊用途，则永远读为“0”。GP0、GP1和GP3还带有可编程的弱上拉和“电平变化唤醒功能”（即唤醒正处于睡眠状态下的芯片），关于这点请参阅OPTION寄存器的描述。如果GP3被用户定义为复位输入端（

17、MCLR），则它的弱上拉自动有效，但“电平变化唤醒”特性被自动关闭。GPIO口线的方向由TRIS寄存器控制，详情参见1.6.1中有关TRIS寄存器的描述。1.7.1 I/O 口结构一根I/O口线的结构如下图所示：图1.12 I/O口结构除了GP3只能单向作为输入口外，其余的GPIO口皆可由用户定义为输入/输出态。作为输入口时没有锁存，外部信号必须保持到让CPU读入为止（例如：MOVF GPIO，W）。作为输出则有锁存，可以保持直到被新的值取代为止。I/O端的输入/输出态由TRIS寄存器的值控制，当TRIS将“1”置入I/O控制器时Q1和Q2 都处于截止态，所以I/O端即呈高阻态（输入态）。当执

18、行I/O读指令（如MOVF 6，W），把当前I/O端的状态读入数据总线。当TRIS将“0”置入I/O控制器时，Q1和Q2的导通情况将要由数据锁存器Q端的状态来决定。当写入数据为“1”时，Q端为低电平0，则Q1导通，I/O输出为高电平。反之，当写入数据为“0”时，Q端为“1”，则Q2导通，I/O端输出为低电平。I/O读写时序如图1.13所示。1.7.2 I/O口使用注意事项1、I/O方向转置的问题某时候可能需要一个I/O口一会做输入，一会又做输出。这就是I/O方向的转置。在编写这种I/O转置程序时必须注意，有些指令如位设置指令（BSF、BCF）写I/O口时是先从I/O读入其状态，执行位操作后再将

19、结果写回去覆盖原来的容（输出的结果放在I/O口的数据锁存器）。举个例子来说：“BSF 6，5” 这条指令的目的是要把B口的第6位置为高电平“1”。执行这条指令时，先把整个B口当前的状态容读入到CPU，把第6位置成“1”后再把结果（8个位）重新输出到B口。如果B口中的有一个I/O端是需要方向转置的（比如说bit1），而这时是处于输入态，那么B口的状态值重新写入后，B口的数据锁存器1的锁存值就是当前B口Bit1的状态。 这可能和先前Bit1作为输出时所锁存的值不同，所以当Bit1 再转置成输出态时，出现在Bit1 端的状态就可能和先前的输出态不同了。2、I/O的“线或”和“线与”从图1.12看出P

20、IC I/O端输出电路为CMOS互补推挽输出电路。因此与其他这类电路一样，当某个PIC I/O端设置为输出状态时，不能与其他电路的输出端接成“线或”或“线与”的形式，否则可能引起输出电流过载，烧坏PIC。如需要与其他电路接成“线或”电路时，PIC I/O 端必须置于“1”状态或输入状态，并外接下拉电阻。电阻的阻值根据实际电路和PIC I/O 端最大电流来决定。3、I/O口的连续操作一条写I/O的指令，对I/O真正写操作是发生在指令的后半周期（参照图1.13）。而读I/O的指令却是在指令的周期开始就读取I/O端状态。所以当你连续对一个I/O端写入再读出时，必须要让I/O端上的写入电平有一个稳定的

21、时间，否则读入的可能是前一个状态，而不是最新的状态值。一般推荐在两条连续的写，读I/O口指令间至少加一条NOP指令。写I/O NOP稳定I/O电平 MOVF 6，W读I/O4、噪声环境下的I/O操作在噪声环境下（如静电火花），I/O控制寄存器可能因受干扰而变化。比如I/O口可能会从输入态自己变成输出态，对于这种情形，WDT也是无法检测出来的。因此如果你的应用环境是较恶劣的，建议你每隔一定的间隔，都重新定义一下I/O控制寄存器。最保险的方法当然是对I/O读写前都定义一下I/O控制寄存器（但是实践证明对于大多数的应用都不必做到这样，只是提请你注意噪声干扰）。图1.13 I/O口连续读/写时序1.8 定时器/计数器TIMER0