【pic单片机入门宝典】：零基础入门，掌握pic单片机核心技术

目录
1. PIC单片机简介和基础知识

1.1 PIC单片机的特点

2. PIC单片机编程基础

2.1 PIC单片机的寄存器和指令集

2.1.1 寄存器概述
2.1.2 常用指令介绍

2.2 PIC单片机的程序设计

2.2.1 程序结构和流程控制
2.2.2 I/O操作和中断处理

3.1 PIC单片机的时钟电路

3.1.1 时钟信号的产生和稳定
3.1.2 时钟频率的配置和选择

3.2 PIC单片机的复位电路

3.2.1 复位信号的类型和产生方式
3.2.2 复位电路的设计和调试

4. PIC单片机应用实例

4.1 PIC单片机的LED控制

4.1.1 LED的驱动原理和电路设计
4.1.2 程序设计和调试

4.2 PIC单片机的按键检测

4.2.1 按键的类型和工作原理
4.2.2 程序设计和抗抖动处理

5.1 PIC单片机的通信接口

5.1.1 串口通信的原理和实现
5.1.2 I2C总线通信的原理和应用

1. PIC单片机简介和基础知识
PIC单片机是一种由Microchip Technology公司生产的微控制器，以其低功耗、高性能和丰富的外设而著称。PIC单片机广泛应用于各种电子设备中，如汽车电子、工业控制、医疗设备和消费电子产品。
1.1 PIC单片机的特点
PIC单片机具有以下特点：

**低功耗：**PIC单片机采用CMOS工艺制造，具有极低的功耗，非常适合电池供电的应用。
**高性能：**PIC单片机采用RISC架构，具有较高的执行效率和指令周期。
**丰富的外设：**PIC单片机集成了丰富的片上外设，如定时器、计数器、ADC、UART和I2C总线，简化了外围电路的设计。

2. PIC单片机编程基础
2.1 PIC单片机的寄存器和指令集
2.1.1 寄存器概述
PIC单片机的寄存器是用来存储数据和控制程序执行的特殊存储单元。寄存器分为通用寄存器、特殊功能寄存器和程序计数器。

**通用寄存器：**用于存储临时数据或地址，共有8个，分别为WREG、FSR0、FSR1、FSR2、INDF0、INDF1、PCL和STATUS。
**特殊功能寄存器：**用于控制特定功能，如中断使能寄存器、时钟控制寄存器等。
**程序计数器：**用于存储下一条要执行的指令的地址。

2.1.2 常用指令介绍
PIC单片机的指令集丰富，常用指令包括：

**MOVLW：**将字面值加载到WREG寄存器中。
**MOVWF：**将WREG寄存器中的值存储到指定地址。
**ADDWF：**将WREG寄存器中的值与指定地址中的值相加，结果存储在WREG中。
**SUBWF：**将WREG寄存器中的值与指定地址中的值相减，结果存储在WREG中。
**BTFSC：**测试指定位是否为0，为0则跳转到指定地址。
**BTFSS：**测试指定位是否为1，为1则跳转到指定地址。

2.2 PIC单片机的程序设计
2.2.1 程序结构和流程控制
PIC单片机的程序结构通常包括初始化、循环和中断处理部分。

**初始化：**对寄存器、外围设备等进行初始化。
**循环：**主程序循环，不断执行特定任务。
**中断处理：**当发生中断事件时，程序会跳到中断服务程序中执行相应操作。

2.2.2 I/O操作和中断处理
PIC单片机提供丰富的I/O操作和中断处理功能。

**I/O操作：**通过TRIS寄存器设置引脚的输入/输出方向，通过PORT寄存器读写引脚电平。
**中断处理：**PIC单片机支持多种中断源，如外部中断、定时器中断等。中断服务程序可以通过INTCON寄存器进行配置。

; I/O操作示例; 将PORTB的第0位设置为输出，第1位设置为输入TRISB = 0b10; 中断处理示例; 配置外部中断0INTCON = 0b11000000 ; 启用外部中断0; 外部中断0服务程序interrupt 0 do ; 中断处理代码end登录后复制
3.1 PIC单片机的时钟电路
3.1.1 时钟信号的产生和稳定
PIC单片机的时钟电路主要负责为单片机提供稳定可靠的时钟信号，保证单片机内部各模块正常工作。时钟信号的产生和稳定至关重要，直接影响着单片机的性能和可靠性。
时钟信号的产生方式主要有两种：内部时钟和外部时钟。内部时钟由单片机内部的振荡器产生，具有成本低、功耗小的优点。外部时钟由外部晶体或谐振器产生，具有精度高、稳定性好的特点。
对于不同的PIC单片机型号，其内部时钟的频率范围和外部时钟的输入范围有所不同。一般来说，内部时钟的频率范围在几十kHz到几十MHz之间，外部时钟的频率范围可以达到数百MHz。
为了保证时钟信号的稳定性，通常需要对时钟电路进行滤波和隔离处理。滤波可以抑制时钟信号中的噪声和干扰，隔离可以防止外部干扰信号对时钟信号的影响。
3.1.2 时钟频率的配置和选择
时钟频率的配置和选择对于PIC单片机的性能和功耗至关重要。时钟频率越高，单片机的处理速度越快，但功耗也越大。时钟频率过低，则会影响单片机的性能。
PIC单片机提供了多种时钟频率配置选项，包括内部时钟频率、外部时钟频率和PLL倍频后的时钟频率。不同的时钟频率配置选项适用于不同的应用场景。
在选择时钟频率时，需要考虑以下因素：

**应用场景：**不同的应用场景对单片机的处理速度要求不同，需要根据实际需求选择合适的时钟频率。
**功耗：**时钟频率越高，功耗越大，需要根据实际应用场景权衡时钟频率和功耗之间的关系。
**精度：**对于某些需要高精度时钟的应用场景，需要选择精度较高的时钟源，如外部晶体或谐振器。

3.2 PIC单片机的复位电路
3.2.1 复位信号的类型和产生方式
复位信号是单片机启动和复位的重要控制信号，其作用是将单片机内部寄存器和状态机复位到初始状态。复位信号的类型和产生方式有多种，常见的有：

**上电复位（POR）：**当单片机上电时，内部的POR电路会产生一个复位信号，将单片机复位到初始状态。
**手动复位（MR）：**通过外部按键或开关触发单片机的MR引脚，产生一个复位信号，将单片机复位到初始状态。
**看门狗复位（WDT）：**当单片机内部的看门狗定时器溢出时，会产生一个复位信号，将单片机复位到初始状态。
**软件复位（SWR）：**通过单片机内部的软件指令，可以产生一个复位信号，将单片机复位到初始状态。

3.2.2 复位电路的设计和调试
复位电路的设计和调试需要考虑以下因素：

**复位信号的类型：**根据实际应用场景选择合适的复位信号类型。
**复位信号的持续时间：**复位信号的持续时间需要满足单片机复位的要求，一般为几十ms到几百ms。
**复位信号的稳定性：**复位信号必须稳定可靠，避免出现复位信号抖动或中断的情况。

复位电路的调试主要包括以下步骤：

**检查复位信号的类型和持续时间：**使用示波器测量复位信号的波形，确保其类型和持续时间符合要求。
**检查复位电路的稳定性：**在不同的工作条件下，如温度变化、电压波动等，检查复位信号的稳定性，确保其不会出现抖动或中断的情况。
**检查单片机的复位响应：**通过观察单片机的启动和复位过程，检查单片机是否能够正常响应复位信号。

4. PIC单片机应用实例
4.1 PIC单片机的LED控制
4.1.1 LED的驱动原理和电路设计
LED（Light Emitting Diode）是一种发光二极管，当正向偏置时会发光。PIC单片机可以通过其I/O口直接驱动LED，但需要考虑以下因素：

**限流电阻：**LED需要限流电阻来限制流过它的电流，防止烧毁。电阻值根据LED的正向压降和所需电流计算。
**正向压降：**LED在正向偏置时会产生一个正向压降，通常在1.8V至3.3V之间。
**电流：**LED的正常工作电流通常在10mA至20mA之间。

以下是一个基本的LED驱动电路：
+5V --[R]-- LED -- GND登录后复制
其中：

R：限流电阻
LED：发光二极管

4.1.2 程序设计和调试
控制LED的PIC单片机程序非常简单：
#include <xc.h>void main() { // 设置LED引脚为输出 TRISC0 = 0; while (1) { // 点亮LED PORTC0 = 1; __delay_ms(1000); // 延迟1秒 // 熄灭LED PORTC0 = 0; __delay_ms(1000); // 延迟1秒 }}登录后复制
代码逻辑分析：

第6行：设置PORTC的第0位为输出，用于控制LED。
第10行：将PORTC的第0位置1，点亮LED。
第11行：延时1秒。
第13行：将PORTC的第0位置0，熄灭LED。
第14行：延时1秒。
第16行：无限循环，持续点亮和熄灭LED。

4.2 PIC单片机的按键检测
4.2.1 按键的类型和工作原理
按键有各种类型，如机械式、电容式和光电式。机械式按键通过物理接触闭合电路，而电容式和光电式按键则通过感应或光线变化来触发。
在PIC单片机中，通常使用机械式按键。当按键按下时，它会闭合一个电路，将一个低电平信号发送到单片机的I/O口。
4.2.2 程序设计和抗抖动处理
检测按键的PIC单片机程序如下：
#include <xc.h>void main() { // 设置按键引脚为输入 TRISC1 = 1; while (1) { // 检测按键是否按下 if (PORTC1 == 0) { // 按键按下，执行操作 // ... } }}登录后复制
代码逻辑分析：

第6行：设置PORTC的第1位为输入，用于检测按键。
第10行：无限循环，持续检测按键。
第11行：如果PORTC的第1位为0，表示按键按下。
第13行：执行按键按下后的操作。

抗抖动处理：
机械式按键在按下和释放时会产生短暂的抖动，这可能会导致程序出现误触发。为了解决这个问题，需要对按键检测程序进行抗抖动处理。
一种常见的抗抖动方法是使用软件去抖动：
#include <xc.h>void main() { // 设置按键引脚为输入 TRISC1 = 1; // 变量用于存储按键状态 unsigned char key_state = 0; while (1) { // 检测按键是否按下 if (PORTC1 == 0) { // 按键按下，更新状态 key_state = 1; } else { // 按键释放，延时去抖动 __delay_ms(10); // 再次检测按键状态 if (PORTC1 == 0) { // 按键仍按下，执行操作 // ... } else { // 按键已释放，重置状态 key_state = 0; } } }}登录后复制
代码逻辑分析：

第14行：引入一个变量key_state来存储按键状态。
第19行：如果按键按下，将key_state置1。
第24行：如果按键释放，延时10ms进行去抖动。
第27行：再次检测按键状态，如果仍按下，执行操作。
第30行：如果按键已释放，将key_state置0。

5.1 PIC单片机的通信接口
5.1.1 串口通信的原理和实现
串口通信是一种异步串行通信方式，其特点是数据一位一位地传输，不需要时钟信号同步。PIC单片机通常具有一个或多个串口模块，用于与外部设备进行数据交换。
串口通信的原理如下：

发送数据：

将数据写入串口发送缓冲区。
串口模块将数据一位一位地发送出去，从最低有效位开始。
发送过程中，串口模块会自动添加起始位和停止位。

接收数据：

当串口模块检测到起始位时，开始接收数据。
串口模块将数据一位一位地接收，从最低有效位开始。
接收过程中，串口模块会自动去除起始位和停止位。

PIC单片机串口通信的实现步骤：

配置串口模块：

设置波特率、数据位、停止位和校验位等参数。
使能串口模块。

发送数据：

将数据写入串口发送缓冲区。
等待发送完成标志位。

接收数据：

检测串口接收缓冲区是否有数据。
读取接收缓冲区中的数据。

5.1.2 I2C总线通信的原理和应用
I2C总线是一种串行通信协议，用于连接多个设备。其特点是使用两条线（SDA和SCL）进行通信，支持多主从模式。
I2C总线通信的原理如下：

主设备：

发起通信，控制总线。
向从设备发送地址和数据。

从设备：

响应主设备的请求。
接收或发送数据。

I2C总线通信的应用场景：

连接传感器、EEPROM、LCD显示器等外围设备。
实现多个单片机之间的通信。
构建小型嵌入式系统。

PIC单片机I2C总线通信的实现步骤：

配置I2C模块：

设置时钟频率、地址等参数。
使能I2C模块。

发送数据：

设置主设备模式。
向总线发送起始位、从设备地址和数据。

接收数据：

设置从设备模式。
响应主设备的请求，接收数据。