PIC单片机之16C84单片机介绍（二） - 数据转换 -

五 I/O端口

　　PIC16C84具有两个I/O端口，PORTA，PORTB。某些端口的引脚用来与另外一些功能复用。

　　5-1 PORTA和TRISA寄存器

　　PIC16C84的 PORTH是5位宽度的锁存器。RA4是施密特触发器输入，一个集电极开路输出。端口A的所有其它的引脚为TTL电平输入，含CMOS输出驱动。所有引脚有数据方向位(TRISA寄存器)，可通过TRI SA来配置PORTA的引脚是输入式输出。设置TRISA的某位为1，则对应的 PORTA的位为输入，若设置为0，对应的PORTA的某位为输出。

　　读PORTA寄存器，读入引脚的状态，向PORTA写入，则写到PORTA的锁存器。所有的写操作都是读--修改--写操作。当向端口写时，它首先读端口引脚，然后修改其位，再写入端口的数据锁存器。下面这段程序是对端口A的初始化：

　　CLRF PORTA;初始化端口A

　　BSF STATUS，RPO;选择1块

　　MovLW CFH ;用于初始化数据方向的值

　　MOVWF TRISA;设置RA<3：0>为输入;RA<5：4>为输出 ;< 7：6>总是为0(无用)

　　RA4是为TMRO的时钟输入复用。即如果这一位用作TMRO的时钟输入，则端口A就不能用RA4。

　　5-2 PROTB和TRISB寄存器

　　PORTB是8位宽度的双向端口。相应的数据由TRISB决定，方法用端口A。

　　端口B的每一个引脚都具有内部弱的上拉电阻。通过一个控制位可以打开所有上拉电阻。这可通过对OPTION<7>RBPU位的置1，清0来控制。当端口引脚配置成输出时，内部弱上拉电阻被自动关闭。上位是 端口需要的。PORTB的4个引脚RBT～RB4具有信号改变中断的功能，只要将这几个引脚配置为输入，就可能引起中断的发生。在输入方式下，引脚的位与最后一次读PORTB的值进行比较，这四个引脚中有任何一个或多个不相同，产生RBIF中端(置INTCON<0>)。这个中断可能将 器件由SLEEP状态下唤醒。用户在中断服务程序中可以用这样的两个方法之一来清除中断。①通过清0RBIE(INT CON<3>位)关闭中断，② 读端口B，则清0 RBIF位。

　　不相等的条件将继续配置1RBIF位为止。读PORTB将结束不相等条件，并允许RBIF被清0。这一特征为软件可配置上拉一起允许用户非常容易的使用PORTB作为键盘输入的接口。也就可以通过按键来唤醒系统。

　　注意：如果正在执行敛僮鳎琁/O引脚改变了信号，RBIF中断标志不可能被置成1。

　　建议用改变信号中断作为按键唤醒操作，PORTB只不用改变信号中断，建议不要用查询方式。图4-7是用端口作键盘接口的原理图其R1为ESD保护而新选择的电阻。使用此接口时，通过软件选择保持内部上拉，即RB4～RB7为高，设置为输入方式。RB0～RB3输出。任何键被按下，RB4～RB7的某一根线将改变从而产生中断。这个中断可以唤醒芯片，用这种方法可以节省计时器资源。

　　16个键

　　RB4 100

　　RB5

　　RB6

　　RB7

　　RB0

　　RB1

　　RB2

　　BR3

　　Rf

　　图4-7利用端口B的键盘接口图。

　　5-3 I/O编程的考虑

　　任何对端口的写操作，在内部都是读-修改-写。例如BCF，BSF 指令，先将寄存器读入CPU，执行位操作，将结果写回寄存器。例如对 PORTB执行BSF操作，首先将PORTB的8位读入CPU，在Bit5上进行BSF操 作，将这一位置1，将PORTB写回输出锁存器，如果这个时候PORTB的bit0用作输入引脚，则先将PORTB读入CPU，然后进行有关操作，结果写回PORTB的锁存器，并复盖了先前的内容，如果bit0一直保持在输入方式，这一操作是没有问题，但如果bit0在销后又改变成输出方式，数据锁存器的内容是未知的。

　　实际写I/O端口发生在一个指令周期的结束，而读一个I/O端口，其有效的数据必须在指令周期的开始就出现。因此，对一个I/O通道相断执行读，写操作，要考虑数据的可靠性。为此，应在这两条指令之间加入一条NOP指令就可以保证数据的可靠性。

　　六、计时器。

　　(TMRO)模式 TMRO计时/计数器模式具有如下特点：

　　·8位计时计数器

　　·可读，可写

　　·8位软件可编程的预分配器

　　·从FFH到00H产生溢出中断

　　·具有外部时钟的边沿选择

　　TMRO模式的简单框图与PIC16C6X系列相同。它可以经过清0 TOCs 位(即TION<5>)来选择计时器方式。在计时器方式，TMRO模式对每个指令周期加1(没有预分频器)，如果对TMRO写操作，则计时器为加 (操作后两个周期被禁止。)

　　量TOCS为1(OPTION<5>)选择TMRO为计数器方式。这种方式下 TM?RO将对RA4/TOCK1引脚上出现的上跳变或下跳变加1。清0TOSE(OPTION<4>)选择上跳变否则为下跳变。有关预分频器的使用与PIC16C6X系列相同。当TMRO在计时/计数器方式下其值由FFH到00H时产生溢出中断，这个溢出中断将置TOIF位为1。此中断可以TOIE位为0来屏蔽。要能再次产生中断，必须在中断服务程序中，通过软件使TOIF清0，TMRO中断不可以用来唤醒芯片。因为在SLEEP状态下，计时器是关闭的。

　　如何使用TMRO的外部时钟，外部时钟的同步问题，预分频器的使用等，参看PIC16C6X系列关于TMRO的技术性能。

七、数据EEPROM存储器

　　数据EEPROM存储器在满电源电压(VDD)时，正常操作期间是可读，可写的，这部分存储器不能直接映象到寄存器文件空间，只有通过专用功能寄存器经间接寻址来访问，有四个SFR用于读、写这些存储器，这些寄存器是EECON1;EECON2;EEDATA;EEDAR。

　　其中EEDATA用来保持8位的读/写数据。EEADR用来保持正在访问 的EEPROM单元的地址。PIC16C84具有64个字节的EEPROM，其单元的地 址范围是00H-3FH。

　　EEPROM允许一次读/写一个字节。一个字节的写入将自动擦除该单元，写入新的内容(在写入之前擦除)。EEPROM数据存储器是高 速率的擦/写周期，写入时间正常为10ms，由芯片的计时器控制。实 际写入时间与所加电压，温度，芯片等有关。严格的时间请参看芯片的AC说明。当器件是在代码保护时，只有CPU可以完成数据存储器的读 /写。即器件的编程器的不再访问存储器(外部读/写被关闭)。

　　6 连接的考虑

　　因为模拟输入用了ESD保护，它们有反偏二极管连到VDD和VSS。这就要求模拟输入电压应在VDD和VSS之间。

　　如果模拟输入电压超过了最大值的0.6V以上的范围，二极管可能变为正向导通，如果输入电流超过了说明书上的规定，它可能破坏器件。有些时候把外部的RC滤波器加在输入信号上。要求选用的电阻R要保证总的信号源电阻不超过10K，任何在模拟信号上的其它的附加元件均应有非常小的漏电流。

　　7.变换功能

　　理论上A/D变换器的变换功能如下。

　　当模拟输入信号电压是1位L sb的电压时(或是VREF/256)第一次变换就发生。

　　8 A/D变换工作的流程图

　　表2-4 PIC16C74/73的A/D变换所涉及的寄存器

　　地址 名称 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit 2 bit1 bit0

　　0B/8B INTCON GIE PEIE

　　0C PIR1 ADIF

　　8C PIE1 ADIE

　　0D PIR2 CCP2IF

　　8D PIE2 CCP2IE

　　1F ADCON0 ADCS1 ADCS0 CHS2 CHS1 CHS0 GO/DONE ADON

　　9F ADCON1 PCFG2 PCFG1 PCFG0

　　除上述所例寄存器外，还有ADRES(地址1EH)用于存放A/D变换 的结果。PORTA(地址 05H)用于输入多路模拟信号，TRISA(地址85 H)用于设置PORTA的I/O方式，PORTE(地址09H)用于输入多路模拟信号，TRISE(地址89H)用于设置PORTE的I/O方式。

　　表2-5 PIC16C71的A/D变换所涉及的寄存器

　　地址 名称 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit 2 bit1 bit0

　　0B/8B INTCON GIE ADIE

　　08 AOCON0 ADCS1 ADCS0 CHS1 CHS0 GO /DONE ADIF ADON

　　88 ADCON1 PCFG1 PCFG0

　　此外还涉及ADRES(地址09H)，PORTA，TRISA等。。

　　U U U U U U U U U R/P R/P R/P R /P R/P

　　- - - - - - - - - CP PWRTE WDTE FOSC 1 FOSC0 bit 13 bit0

　　图4-10 PIC16C84的配置寄存器

　　7-3 写EEPROM数据存储器

　　与写EEPROM的数据单元、用户必须首先写地址到EEADR寄存器，再送数据到EEDA?TA，最后用户必须跟着一个专门的序列起动写。例如：下面这段程序是写EEPROM的程序。 ? ? BSF STATUS， RPO ;选择1块

　　BCF INTCON，GIE ;关闭所有INT中断

　　MOVLW 55H ;

　　MOVWF EECON2 ;写55H

　　MOVLW AAH;

　　MOVWF EECON2;写AAH

　　BSF EECON1，WR;置WR位为1，开始写

　　BSF INTCON，GIE;允许INT中断。

　　如果这个程序(即先写55H 到EECON2，再写AAH到EECON2，然后置 WK=1)未跟有严格的时间，写将不能启动。我们建议在执行这几条指令期间关闭中断。

　　此外，EECON1中的WREN位必须选置成1，允许写。这样的机构防止 了因错误指令的执行而写数据EEPROM。用户在所有的时间应保持WREN位为0，除了当要热修改EEPROM以外。

　　写序列开始以后，清0WREN位不影响这次写周期。从开始设置，直到WREN=1为止WR位将被禁止。当完成了写周期以后，WR位由硬件清0 。写完成中断标志EEIF被置1，EEIF必须由软件将其清0。注意数据EEPROM存储器E/W周期可能偶然超过10ms，为确保写周期的完成，用户使用的EE中断或查询WR位(EECON1<1>)。这两个均可用来判断写周 期的完成。

　　除了上述提到的防止错误的写数据EEPROM外，在电源刚加电期 间的72ms内也防止写EEPROM数据存储器。

　　八 CPU专门的特征

　　微控制器为其它处理器的区别是有专门的电路，这些电路涉及实时应用的需要。PIC16C84具有最大的系统可靠性，最低的价格，最少的外部元件，提供了低功能操作模式和代码保护。

　　PIC16C84具有看门狗计时器，此计时器只可经配置位来关闭，为了增加其可靠性，关闭它的RC振荡器。有两个计时器提供加电时需要的延时。振荡器起振计时器(OST)保持芯片在复位状态直到石晶稳定为止。另外一个是加电计时器(POWER-UP Timer(PWRT))它提供了 固定的72ms的延时。这样保证了器件复位以及电源的可靠供电，用了这两个计时器，使多数应用不需要外接复位电路。

　　SLEEP方式提供了低功耗方式。用户可经外部复位;看门狗计时器溢出;中断来唤醒芯片。

　　8-1配置位

　　配置位分为可编程的位，读作0，不可编程的位，读作1。通过可编程的位来选拔各种配置。这些位映象到程序存储器的2007H单元。注意地址2007H不等于用户程序存储器空间。事实上，它属于专门的测试 /配置存储空间(2000H～3FFH)，只有在编程时可以访问。图4-10 是配置寄存器的结构(附后)

　　其中Fosc<1或0>为振荡器选择位。

　　11：选RC振荡器

　　10：选HS振荡器

　　01：选XT振荡器

　　00：选CP振荡器

　　WDTE是看门狗允许与禁止的选择位。此位为1，允许看门狗工作。此位为0禁止看门狗工作。

　　PWRTE是加电计时器允许与禁止的选择。此位为1，加电计时器允许工作，为0则禁止工作。

　　CP是代码保护的选择，此位为1代码保护取消，这一位为0，所有程序存储器的代码被保护。其余位是不执行的。读作1。

　　有关振荡器的配置，振荡器的选择与连接电路与PIC16C6X系列相同。

　　8-2中断

　　PIC16C84具有4个中断源。即外部中断RBO/INT引脚上的中断，TMR0溢出中断;PORTB改变中断(RB7：RB4);EEPRDM写完成中断。

　　中断控制寄存器(INTCON在其标志位，记录了每一个中断请求。它也包括了每个中断的允许/禁止位。所有中断的允许/禁止位(IN TCON<7>)，它就开放所有中断或禁止所有中断。从中断返回指令RETFLE返回时，退出中断，并置GIE=1，重新开放所有中断。 RBO/INT引脚中断，RB端口改变中断和TMRO溢出中断，这些中断的中断标志在INTCON寄存器中。

　　当中断的响应时，GIE位被清0，关闭任何新的中断，返回地址被压入堆栈，用0004H装入PC。对于外部中断文件，如RBO/INT引脚或PORTB改变中断，这类中断需3到4个指令周期。严格的时间，取决于中 断事件的发生。一旦在中断的中断服务程序中可以通过查询中断标志 位来确定中断源。中断的标志位应在重新开发这个中断之前，经软件 将其清0。

　　注意：

　　①每一个中断的标志位被置位，而与它相应的屏蔽位或GIE无关。

　　②如果中断发生，而全部中的允许位GIE假设本是清0的，GIE可能被用户中断服务程序的RETFIE指令无意之间连成1。这种事情可能发生在

　　a、在中断被响应时，指令清0GIE位。

　　b、程序分支到中断向量并执行中断服务程序。

　　c、中断服务程序执行RETFIE指令而完成。这会引起GIE位被置1(允许中断)。同时程序返回中断关闭后的指令(实 际上由于上述原因引起中断未能关闭)。为确保GIE清0，应有如下一段程序。

　　l00p BGF INT CON，GIE：关闭全部中断

　　BTFSC INTCON，GIE;全部中断允许位被关闭了吗?

　　GOTO l00P;没有返回到l00p，再清0GIE，否则程序继续。

　　1.INT中断

　　在RBO/INT上的外部中断是边沿触发。如果INT?EDG位(OPTION <6>)是置1，则上升沿有效，如果INTEDG位被清0，则下降沿有效。当有效跳变出现在RBO/INT引脚上时，INTF位(INTCON<1>)被置1。清0INTE控制位(INTCON<4>)，关闭这个中断。INTF在重新允许这个中断之前应由中断服务程序中的软件来清0这一位。在芯片进入SLEEP之前，如果INTE位被置1，则INT中断发生后可唤醒芯片。GIE位的状态决定了处理器被唤醒后是否分支到中断向量。

　　2.TMRO中断

　　TMRO溢出(由FFH～00H)将置1 TOIF位(INTCON<2>)。这一位 的中断可以对TOIE(INTCON<5>)位置1或清0而开放/关闭中断。

　　3.PORTB中断

　　在端口B的7～4位的输入改变，就置1 RBIF(INTCON<0>)位。 这个中断可以对RBIE(INTCON<3>)位置1或清0而开放或关闭。

　　注意 ：当正在对RB端口进行读操作时，RB7～RB4发生改变，RBIF标志位可 能不被置1。

　　4.中断时如何保存W和STATUS寄存器。

　　中断时，硬件自动将PC的值压入堆栈，这叫保存断点，用户经常希望保存关键的寄存器的内容，(如W和STATUS寄存器)。为此，执行如下一段程序。

　　MOVWF W-TEMP ;将W寄存拷贝到W-TEMP寄存器，W-TEMP寄存器 可在1块或0块

　　SWAPF STATUS，W;状态寄存器内容送入W

　　BCF STATUS，RPO;选0块

　　MOVWF STATUS-TEMP;将状态寄存器的内容(现在在W中的STATUS-TEMP寄存器中断服务程序

　　SWAPF STATUS-TEMP，W;将STATUS-TEMP送入W(设置块到原来 的状态)

　　MOVWF STATUS ;W送入STA?TUS(恢复STATUS)

　　SWAPF W-TEMP，0;W-TEMP送W(恢复W的内容)

　　在上面这段程序中，W-TEMP寄存器，必须定义在两个块中，且要在定在同样的块基地址。例如将W-TEMP定义在0块的20H，同时它也应定义在1块的A0H。寄存器STATUS-TEMP必须定义在0块。

　　5.看门狗计时器(WDT)

　　看门狗计时器实际使用的是在芯片上的RC振荡器，这不要求任何外部元件。这个RC振荡器与OSC1/CLKIN引脚上接的RC振荡器(主振时钟)是分开的。这样即使OSC1/CLKIN和OSC2/CLKOUT引脚停振，(例在执行SLEEP指令后)WDT仍然能够工作。在正常工作时，WDT计时器的输出产生器件的RESET信号。如果器件处于SLEEP状态下，WDT计时器的输出将唤醒器件，使器件继续正常的工作。WDT也可以通过编程的配置来关闭。其内容的框图与PIC16C6X系列相同。

　　九、PIC16C84单片机的指令系统共有35条指令。与PIC16C6X系列的指令完全相同。

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