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PIC单片机简述

1、什么是PIC单片机?

PIC单片机(Peripheral Interface Controller)是一种用来开发的去控制外围设备的集成电路(IC)。一种具有分散作用(多任务)功能的CPU。与人类相比，大脑就是CPU，PIC 共享的部分相当于人的神经系统。

2、PIC单片机是一个小的计算机

PIC单片机有计算功能和记忆内存像CPU并由软件控制允行。然而，处理能力—存储器容量却很有限，这取决于PIC的类型。但是它们的最高操作频率大约都在20MHz左右，存储器容量用做写程序的大约1K—4K字节。

时钟频率与扫描程序的时间和执行程序指令的时间有关系。但不能仅以时钟频率来判断程序处理能力，它还随处理装置的体系结构改变(1*)。如果是同样的体系结构，时钟频率较高的处理能力会较强。

这里用字来解释程序容量。用一个指令(2*)表示一个字。通常用字节(3*)来表示存储器(4*)容量。一个字节有8位，每位由1或0组成。 PIC16F84A单片机的指令由14位构成。当把1K个子转换成位为：1 x 1,024 x 14 = 14,336位。再转换为字节为：14,336/(8 x 1,024) = 1.75K。在计算存储器的容量时，规定 1G 字节 = 1,024M 字节, 1M 字节 = 1,024K 字节, 1K 字节= 1,024 字节. 它们不是以1000为倍数，因为这是用二进制计算的缘故。

(1) 计算机的物理结构,包括组织结构、容量、该计算机的CPU、存储器以及输入输出设备间的互连。经常特指CPU的组织结构,包括它的寄存器、标志、总线、算术逻辑部件、指令译码与执行机制以及定时和控制部件。

(2) 指出某种操作并标识其操作数(如果有操作数的话)的一种语言构造

(3) 作为一个单位来操作(运算)的一个二进制字符串,通常比计算机的一个字短。

(4) 处理机内的所有可寻址存储空间以及用于执行指令的其它内存储器。

在计算存储器的容量时，我们规定 1G 字节 = 1,024M 字节, 1M 字节 = 1,024K 字节, 1K 字节= 1,024 字节. 它们不是以1000为倍数，因为这是用二进制计算的缘故。

用PIC单片机使电路做的很小巧变得可能。

因为PIC单片机可以把计算部分、内存、输入和输出等都做在一个芯片内。所以她工作起来效率很高、功能也自由定义还可以灵活的适应不同的控制要求，而不必去更换不同的IC。这样电路才有可能做的很小巧。

PIC系列单片机的优势

(1) PIC最大的特点是不搞单纯的功能堆积，而是从实际出发，重视产品的性能与价格比，靠发展多种型号来满足不同层次的应用要求。就实际而言，不同的应用对单片机功能和资源的需求也是不同的。比如，一个摩托车的点火器需要一个I/O较少、RAM及程序存储空间不大、可靠性较高的小型单片机，若采用40脚且功能强大的单片机，投资大不说，使用起来也不方便。PIC系列从低到高有几十个型号，可以满足各种需要。其中，PIC12C508单片机仅有8个引脚，是世界上最小的单片机.

该型号有512字节ROM、25字节RAM、一个8位定时器、一根输入线、5根I/O线，市面售价在3-6元人人民币。这样一款单片机在象摩托车点火器这样的应用无疑是非常适合。PIC的高档型号，如PIC16C74(尚不是最高档型号)有40个引脚，其内部资源为ROM共4K、192字节RAM、 8路A/D、3个8位定时器、2个CCP模块、三个串行口、1个并行口、11个中断源、33个I/O脚。这样一个型号可以和其它品牌的高档型号媲美。

(2) 精简指令使其执行效率大为提高。PIC系列8位CMOS单片机具有独特的RISC结构，数据总线和指令总线分离的哈佛总线(Harvard)结构，使指令具有单字长的特性，且允许指令码的位数可多于8位的数据位数，这与传统的采用CISC结构的8位单片机相比，可以达到2:1的代码压缩，速度提高4倍。

(3) 产品上市零等待(Zero time to market)。采用PIC的低价OTP型芯片，可使单片机在其应用程序开发完成后立刻使该产品上市。

(4) PIC有优越开发环境。OTP单片机开发系统的实时性是一个重要的指标，象普通51单片机的开发系统大都采用高档型号仿真低档型号，其实时性不尽理想。PIC在推出一款新型号的同时推出相应的仿真芯片，所有的开发系统由专用的仿真芯片支持，实时性非常好。就使用经验看，还没有出现过仿真结果与实际运行结果不同的情况。

(5) 其引脚具有防瞬态能力,通过限流电阻可以接至220V交流电源,可直接与继电器控制电路相连,无须光电耦合器隔离，给应用带来极大方便。

(6) 彻底的保密性。PIC以保密熔丝来保护代码，用户在烧入代码后熔断熔丝，别人再也无法读出，除非恢复熔丝。目前，PIC采用熔丝深埋工艺，恢复熔丝的可能性极小。

(7) 自带看门狗定时器，可以用来提高程序运行的可靠性。

(8) 睡眠和低功耗模式。虽然PIC在这方面已不能与新型的TI-MSP430相比，但在大多数应用场合还是能满足需要的。

PIC单片机与MCS-51系列单片机的区别

应该说有三个主要特点：

(1) 总线结构:MCS-51单片机的总线结构是冯-诺依曼型,计算机在同一个存储空间取指令和数据,两者不能同时进行;而PIC单片机的总线结构是哈佛结构,指令和数据空间是完全分开的,一个用于指令,一个用于数据,由于可以对程序和数据同时进行访问,所以提高了数据吞吐率。正因为在PIC单片机中采用了哈佛双总线结构，所以与常见的微控制器不同的一点是：程序和数据总线可以采用不同的宽度。数据总线都是8位的，但指令总线位数分别位12、14、16位。

(2) 流水线结构:MCS-51单片机的取指和执行采用单指令流水线结构,即取一条指令,执行完后再取下一条指令;而PIC的取指和执行采用双指令流水线结构,当一条指令被执行时,允许下一条指令同时被取出,这样就实现了单周期指令。

(3) 寄存器组:PIC单片机的所有寄存器,包括I/O口,定时器和程序计数器等都采用RAM结构形式,而且都只需要一个指令周期就可以完成访问和操作;而MCS-51单片机需要两个或两个以上的周期才能改变寄存器的内容。

PIC单片机应用

特别是采用内置第二代Flash存储器(40年存储寿命)的微控制器在快速应用方面具有独到之处。由于其易用性和高可靠性，该系列微控制器稳居8位单片机全球出货量之首。PIC系列单片机具有指令集简洁、简单易学、速度高、功能强、功耗低、价格低廉、体积小巧、适用性好及抗干扰能力强等特点，大量应用于汽车电气控制、家用电器、网络和通信、工业控制、电机控制、玩具、低功耗的测控应用等领域，在国内越来越受到广大设计者的欢迎，微芯公司的单片机已经成为目前单片机世界的主流产品。

1. PIC单片机在汽车电气控制系统方面的应用

针对汽车控制系统减少线束和较低成本的要求，提出了以集成CAN控制器的PIC18F258单片机为核心设计而成的汽车电气控制系统，给出了系统主要硬件结构和软件设计流程。相对于传统的点对点控制方式，不仅减少了车内的线束、降低了成本，而且控制灵活、实时性强。试验表明，该系统工作正常、性能可靠，具有低成本、低功耗和易于维修等优点。

2. PIC单片机在家用电器方面的应用

随着社会的发展和人们生活水平的提高，越来越多的家用电器进入了人们的生活，这些家用电器给人们的生活带来了很多的方便和享受，同时随着电话在家庭中的普及，利用电话实现家用电器遥控是家用电器未来的发展方向。Pic单片机同时在智能家居方面具有很大的用途，智能冰箱、智能热水壶、智能窗帘、暖气、扫地机器人等都有它的身影。

3. PIC单片机在网络和通讯方面的应用

近年来，由于数据通信需求的推动，加上半导体、计算机等相关电子技术领域快速发展，短距离无线与移动通信技术经历了一个快速发展的阶段。短距离无线通信通常指是l00m到200m以内的通信。它被广泛应用于无线数据采集、无线水表、煤气表、电力表抄表、工业遥控、遥测、工业数据采集、楼宇自动化、安防、机房设备无线监控、家庭自动化数据网络组网等领域。

4. PIC单片机在其他方面的应用

PIC单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。除了在汽车电气控制、家用电器、网络和通信上的应用，在导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械以及各种智能机械了。

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