PIC12C5某单片机应用与设计说明书Word下载.docx
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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
内置上电复位电路（POR）
复位定时器，保障复位正常
内部MCLR复位端加上拉电路，无需外接上拉
内置自振式看门狗，防程序死锁
程序保密位，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
内置4MHzRC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/陶瓷振荡
-LP：
低速晶体，低功耗振荡
三、CMOS工艺特性
低功耗
＜2mA
＠5V，4MHz
-15μA
＠3V，32KHz
-＜1μA
低功耗睡眠（Sleep）模式下
全静态设计
宽工作电压范围：
2.5V～5.5V
宽工作温度范围：
商用级：
0℃～＋70℃
-工业级：
－40℃～＋85℃
-汽车级：
－40℃～＋125℃
1.2
型号及引脚介绍
PIC12C5XX目前有二种型号，见下表：
型
号
振
荡
EPROM
RAM
定时器
输入线
I/O线
电压范围
封装（DIP/SOIC）
12C508
DC~4Mhz
512×
12
25×
8
1
5
2.5V-5.5V
12C509
1024×
41×
8
表1.1
PIC12C5XX型号功能表
各型号管脚图如下：
PDIP，SOIC，WindowedCERDIP
VDD——>
GP5/OSC1/CLKIN<
——>
GP4/OSC2<
GP3/MCLR/VPP——>
<
——VSS
GP0
GP1
GP2/T0CK1
图1.1
12C508/509引脚
下表描述了各引脚的功能。
引脚名
引脚序号
属性
缓冲类型
功能
7
I/O
TTL/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
6
ST
双向I/O口线，并可设置为计数器TIMER0的外部信号输入端
GP3/MCLR
4
I
TTL
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/OSC2
3
双向I/O口线，（使用片内RC振荡源时，也可作为晶振输出端）
GP5/OSC1/CLKIN
2
双向I/O口线，（使用片内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
PIC12C5XX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内部结构
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），0.5K～1K的12位程序存储器，25～41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1.2
1.4
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Q1～Q4，程序计数器PC在Q1节拍增1，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Q1～Q4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）存放有片内RC实际振荡的校正系数，其形式为指令MOVLWXX，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1.5
PIC12C5XX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<
5>
）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，00h～06h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<
4:
0>
的值。
例：
MOVLW
10h
MOVWF
FSR
；
实际地址10h（F10寄存器）→FSR
55h
INDF
数据55h→F10
INCF
FSR增1（FSR=11h）
数据55h→F11
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PC<
7:
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
PIC12C508
9
512
1FFh
PIC12C509
10
1024
3FFh
单片机一复位，PC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MOVLWXX指令（其中XX是片内振荡校正系数），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PC<
8:
，对于PIC12C509来说，状态寄存器的第5位（STATUS<
）还会被置入PC<
9>
，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，它们的指令码中仅包含目的地址的低8位，即PC<
，而PC<
8>
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个字节空间内（0h～FFh或200h～2FFh）。
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
F10
F10=0
1
W=1
SUBWF
F10-W=-1（FFH），C=0（运算结果为负）
例b：
F10=1
CLRW
W=0
F10-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：
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）──内部振荡校正系数寄存器
PIC12C5XX内部集成有RC振荡供用户选择使用，OSCCAL<
4>
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有关内部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，GPIO<
5:
对应于I/O口线GP5:
GP0，GPIO<
6>
未用，恒为“0”。
八、TRIS──I/O方向控制寄存器
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寄存器的内容即会被置入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中的设置内容。
请参阅§
1.2关于I/O口的描述。
0Fh
W=“00001111”
TRIS
6
TRIS=“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寄存器中的内容置入OPTION寄存器，如下例：
7
W=“00000111”
OPTION
W→OPTION
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，或用来进行内部数据传送，或存放运算结果，是最常用的寄存器。
1.6.2
通用寄存器
PIC12C508：
07h─1Fh
Bank0
PIC12C509：
30h─3Fh
Bank1
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（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，执行位操作后再将结果写回去覆盖原来的内容（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口当前的状态内容读入到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PICI/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PICI/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，PICI/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PICI/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/O
4、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
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