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。

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。

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。

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