通俗易懂讲PIC单片机：从一窍不通到入门进步

请看图1

这个8条腿的小螃蟹便是我们的第一顿饭，只要把它吃下去，往后的大餐就好办了。

第1、8条腿接电源 +5V 和 地线。
头两条腿是螃蟹钳子，好吃的很。
现在剩下了 6 条腿

第2、3条腿 利用时外接一个晶振的东西 我们接一个 4 MHz的。

第4条腿是复位脚，是一个旗子暗记输入脚。
单片机正常运行时接高电平。
当有一个低电平脉冲输入到这个脚时单片机就复位。
所谓复位便是单片机内部所有的事情部件统统回到规定的状态，程序也复位到头一句上开始逐条运行。
例如，你设计的一个报警锁定的 LED红灯亮后，当须要解除报警时，用一个按钮给这个脚瞬时接地一下，相称于给它一个夫脉冲，系统就复位了，led灯就熄灭了，程序从头开始。

以上5个脚，险些所有单片机都有，包括天下上最繁芜的，和天下比较大略的单片机-----PIC12CE519

轮到底几条腿啦?奥是第5条腿，这条叫单片机的 I/O 脚。
便是输入输出脚。
你可通过程序动态地掌握它作为输入或输出，作为输出时可以程序掌握它的输出电平为高1或低0。
以是，他的事情状态有四种：输入0，输入1，输出0，输出1

剩下的两条腿和第5脚功能一个样。

上边我们已经把8条腿消化掉了，实在我们要弄明白的也就3只腿，我们再大略一些，先整明白两条腿，即GP0,GP1.这两条腿低级一点的用法，可以掌握继电器，LED灯，高等一些的用法可以进行I2C总线，RS232总线的通信，作为扩展输入可以仿照出来A/D转换器(6--7bit)，可以丈量一个电阻的粗略值。
作为输出也可以直接推动扬声器奏出音乐。
这是后话暂且不提。

现在要掌握利用这两只腿，我这个三脚猫功夫的说书的不得不讲一下软件了，要想讲明白软件又不得不涉及到单片机的内部构造。
那位说啦，你可别提这软件和构造了，以前俺便是让它们打败的，现在听到这个心里就打鼓。
嘿嘿，不要紧，果真如你所说，那你就不妨随着我再失落败一次， 反正吗多一次失落败又不纳税，嘿嘿。
不过你也要有思想准备，彻底弄明白是个渐进的过程。

要说这程序和单片机内部构造，还真是老大难，不过蟹黄蟹肉都可都在里面。
我现在假如给你说PIC单片机是哈佛构造的，51系列是冯-诺伊曼构造的，恐怕你要立马扎走人了。
以是我得用点心思不让你溜号。

好在PIC系列的制造商(microchip 微芯公司 美国)理解我等苦衷，全部只有35条指令，而且有一些指令我们一样平常很少利用，常用的也就十几句，用的时候查手册，无需影象。
就算我们两天学习一句，也就两三个月韶光，总比到老了还怕它们强啊。
废话少说先看下面的两个例语：

my_name006: movlw 02h '常数2进入w

movwf GPIO 'W 的数进入 寄存器GPIO

这便是我们编的程序里的两个句子，也叫源程序。
有以下特点

每行只能写一句话

每句话由四部分组成：

标号： 操作指令 操作数 '程序注释

下面我结合例子把这四部分阐明一下。

第一部分 my_name006: 叫做标号，它是由字母或数字组成，由冒号结束。
标号可有可无，比如第二句就没有标号。

第二部分movlw 叫做操作指令。
它是必须有的，不能省略。
PIC 系列的单片机共有 35 条指令。

第三部分02h 叫做操作数。
有的指令没有操作数或者操作数是默认的，也不用写。

第四部分是程序注释，必须以单引号开头，紧张浸染是提醒和备忘。
注释也是可有可无。

第二个例句中，省略了标号，当然注释也可以省略。
他的指令是movwf， 操作数是GPIO。
操作数不一定是数字，也可能是一个由字母组成的字符串。

知道了语句格式往后，我们下面就学习一些常用语句。
我们先把这两个例句弄清楚。

这两句话的浸染是把 2 这个常数写入到 GPIO 这个寄存器里。

单片机里有一些部件须要我们利用和操作，都是通过读写寄存器来实现的。
每个部件都对应有操控它的寄存器，例如我们要掌握利用的管脚GP0,GP1 这两个管脚对应的寄存器就叫做GPIO。
对GPIO寄存器读操作，实际等效察看管脚电平的高低;对GPIO寄存器相应的位写1操作，实际等校让管脚输出高电平。
写0，输出低电平。

每个寄存器可以储存一个八位的二进制数。
这八个位的每个位都有名称，从左向右的名称是：

左端第首位名称叫D7,

左端第二位名称叫D6,

左端第三位名称叫D5,

左端第四位名称叫D4,

左端第五位名称叫D3,

左端第六位名称叫D2,

左端第七位名称叫D1,

末了一位叫D0,

而每一个位对应一个管脚的电平，例如当GPIO寄存器的D0位即是1时表示管脚GP0 的电平是高电平。
D0位即是0时表示管脚GP0 的电平是低电平。
常数2的八位二进制表示是“00000010” 以是，GPIO寄存器存放的8位2进制数的每个位的值以及管脚电平是：

D7对 应于内部总线管脚的电平 D7=0 内部总线管脚输出低电平

D6对应于内部总线管脚的电平 D6=0 内部总线管脚输出低电平

D5对应于GP5 管脚的电平 D5=0 GP5 管脚输出低电平

D4对应于GP4 管脚的电平 D4=0 GP4 管脚输出低电平

D3对应于GP3 管脚的电平 D3=0 GP3 管脚输出低电平

D2对应于GP2 管脚的电平 D2=0 GP2 管脚输出低电平

D1对应于GP1 管脚的电平 D1=1 GP1 管脚输出低电平

D0对应于GP0 管脚的电平 D0=0 GP0 管脚输出低电平

GP0---GP5管脚我们可以从上一讲的图1硬件中查出所对应的管脚。
d7 d6 对应的内部时钟和数据总线我们现在暂且不要管它。
往后本事大了在调教它们。
在我们的例句中，向GPIO寄存器写入了2，常数2的八位二进制表示是“00000010” 因此如果此时GP0, Gp1等都已经被定义成输出的话，那么GP1输出高电平(接LED灯亮)，GP0 输出低电平(所接led灯熄) 。

截止到现在，你已经学会如何掌握管脚的电平高低了。
只管还有一些疑问，比如若何定义管脚为输出脚(往后会说)，我得说如果事先gp1,gp0这两个管脚处于输入状态，这两个例句无效，是掌握不了电平的。

无论如何，这一下子，你就学会了两个指令，35条我看也没啥难的。

'------------------------------------------------------------------------------

再加深一下对寄存器的认识：

要把一个常数存储到，或者说写到一个寄存器中，仅用一条指令是办不到的，必须通过一个分外的寄存器W,把数据倒过去. 这就该当利用到两个语句。

movlw 02H 指令的意思是把一个常数存入分外寄存器W, 这个常数是3,后面的H是表示十六进制

movwf GPIO 指令的意思是把分外寄存器W的数值存入寄存器. 这个寄存器的名称是 GPIO

这里涉及到两个观点,常数和寄存器.

常数好说,比如说十进制数 35, 26 但要把稳,在单片机系统里我们一样平常不用十进制,而利用十六进制. 有关数制转换方面的知识，是打算机的根本，必须会闇练地在二进制、十六进制、十进制之间转换，我就不罗索了.

寄存器也叫单片机的内存。

一个寄存器可以存储的数值范围是0--255,用十六进制表示便是 0---FFH.用二进制表示便是00000000----11111111.

往后要养成习惯用十六进制表示数.

那么,一个单片机里有多少个这样的寄存器哩，pic12ce512里面有1024个这样的寄存器可以供你利用,为了利用方便生产商已经给它们编上了号码,第一号码是000H,往下依照次序为 001H,002H........3FFH.(怎么样，开始用十六进制说事了吧，如果你不熟习熟制转换赶紧补课来得及)

有了编号就像我们居住的房间有了房间号码,利用就方便的多了.房间号码在邮政行业叫地址,因此我们称这些号码叫做寄存器地址,或称地址数 例如 名称为 GPIO 的寄存器,他的地址,或地址数是 06H 。
以是我们的两个例句完备等同于：

my_name006: movlw 02h '常数2进入w

movwf 06H 'W 的数进入 寄存器GPIO

'-----------------------------------------

有两个寄存器比较分外,它们没有地址,一个名字叫做 W, 另一个叫做 TRIS. 以是他们两个在存储数据的时候比较快,一个指令就可以办理问题，例如： movlw 03H 一条指令就把常数3写入到W寄存器了。
关于TRIS寄存器,我们往后用到它再说.

除了他们两个以外的其他所有寄存器，在写入数据时一样平常都要用两条指令进行。

本日就扯到这里，虽然只有两个指令，但紧张目的是要同学们打仗一下指令，建立寄存器的观点以及他们同硬件部件的联系。
增强学习的信心。
能有这些体会，这一节就算过关了。

随着往后的深入，你会创造小小单片机里面是一个大天下，兴趣也由此而生。

我们上一次讲的两个指令是是如何掌握管脚电平的高低。
条件是所有管脚已经被定义成输出了(OUT)如果被定义成了输入，则上次的指令虽然也能运行，但运行后丝毫不能改变管脚电平高低，由于此时管脚是输入状态，电平取决于外部输入,指令无法改变。

在PIC单片机系列中，改变I/O口的输入输出依赖写入寄存器TRIS的值，相应位写0，表示对应管脚被定义成了输出，写1，便是输入。

现在如果预把GP1、GP2管脚定义成输出，其他脚全是输入。
那就该当向TRIS 寄存器写入二进制数 11111001，换算成十六进制便是

F9H.

依照以前我们学到的知识,在PIC系列单片机里，本来该当用下列的语句来完成我们的设定：

movlw 0F9H '常数进W 以字母开头的常数前面必须加0

movwf TRISA '把W内的数复制到TRIS

实际上PIC系列的单片机也都是这么写的,后面加的A,表示第一个8位的口(有的单片机不仅一个口,还有好几个8位的I/O口如TRISB TRISC TRISD等等) .

但是,记住了, PIC12系列的单片机必须改写成为:

movlw 0F9H '常数进W 以字母开头的常数前面必须加0

tris GPIO '把W内的数复制到TRIS 往后凡见到这个指令一律理解成 movwf TRISA

写法不同,意思是一样的. 这样你就又学了一个指令TRIS,不过这个指令的本色还是你曾经学过的movwf 只是写法不同罢了.

在PIC12系列里TRIS作为指令, 在其他系列(PIC161718)里把 TRIS 作为普通寄存器看待.

由于我们现在讲的便是PIC12CE519,以是我们暂时用

tris GPIO

这个格式,等往后进入PIC16C877 我们再写成 movwf TRISA , 至于理解按照后者进行.

'-----------

如果我们要掌握GP1 GP2管脚的输出电平, 其他管脚作为输入.并且让GP1输出低电平,GP2输出高电平.完全的程序如下：

movlw 0F9H '常数进W

tris GPIO '把W内的数复制到TRIS ，GP1 GP2为输出，其他为输入

'此行无命令，起到的浸染是随意马虎读懂程序

movlw 04H '常数4的二进制是 00000100 ，GP1=0 GP2=1

movwf GPIO 'W内的数进GPIO 输出生效，原来定义成输入的脚的电平，不会受该句影响

上面已经学会了三条指令，但是8位寄存器的观点观点一定要建立起来，程序通过写入寄存器不同的数据

掌握管脚作为输入利用还是输出利用，作为输出时是输出高电平还是低电平。

这样的操作又一个特点，便是每次写入数据，同时掌握的每每不是一个管脚，而是好几个个.最多一次可

以掌握8个管脚.在单片机里每每每8个脚叫做一个口，如口A, 口B,用英文表示便是GPIO PORTA PORTB PORTC 等.

更多的情形是：某个口内的某一个管脚须要改变电平，其他脚电平不变.例如我们仅须要GPIO口上的GP1

这个管脚的电平拉高，其他管脚电平不发生变革.这时候位操作指令为我们供应了方便，如果我们事先已经把GP1管脚定义过输出了(方法见前面讲过的)：

bcf GPIO,GP1 '注释 GPIO口上GP1管脚电平拉低，我们行话叫 打消。

bSf GPIO,GP1 '注释 GPIO口上GP1管脚电平拉高，我们行话叫 置位。

怎么样，这样掌握某一个管脚的电平就方便多了，你的编程效率大大提高啊.

记住：PIC所有单片机所有寄存器都是可以位操作的，这在51的单片机上是不能完备实现的.

不仅如此，PIC所有单片机所有管脚的单腿驱动输出电流可以高达 25mA，以是如果你驱动一个 5到10mA电流的LED发光二极管，根本不用加三极管，串个电阻直接挂在单片机上就得了，这在51的单片机上也是不能实现的，要加驱动三极管或驱动芯片.

怎么样，学PIC有好处吧. 也别急，好处还有那，且听我逐步地口语。

一欠妥心，你已经会 5 个指令了，还有30个，加油啊。

连续

单片机的大部分指令，或者说单片机所做的大部分事情，多数在写入或读出寄存器。
关于寄存器的初步观点我想我们已经建立起来了,它是一个能够存储8位二进制数据(最大255 = 0FFH) 的单元 每个单元都有它的编号,我们叫做它的地址,或地址编码. 地址编码也是十六进制的. 其余寄存器里的数据掉电就会丢失。

寄存器的英文是RAM 也要记住.

PIC12CE519 里面共有有48个寄存器供我们操作利用， 它们每一个都有固定的地址编码。

地址编码并不是连续的号码,而是分成了两段:

第一段: 从00H 开始, 依次是01H, 02H, 03H ....0AH, 0BH......到1FH 结束. 计32个寄存器

第二段: 从30H 开始, 依次是31H, 32H, ......................到3FH 结束 计16个寄存器

这种地址不连续编号, 而是要跳过去一段的做法, 对付我们新手来说很是不习气. 为了让我们随意马虎入门, 我们暂时先不管第二段RAM, 只当它不存在, 所有程序我们只涉及到第一段连续的ram 地址. 等我们闇练的节制好了ram 的利用,再涉及第二段地址的RAM, 那时,你就会理解单片机设计者把它们分成两段的苦心了.

为了规范,我们今后一律把RAM的分段, 叫做分页. 第一地址段叫00页面, 第二地址段叫01页面.

例如: 我们学过的 I/O 口电平掌握寄存器 GPIO, 它的地址编码是 06H, 属于00页面.

'-----------------

所有这32+16=48个寄存器除了在地址上分成了两个页面以外,又把它们分成两类：

一类专用寄存器,一类通用寄存器.

所谓专用,便是这个寄存器的功能已经由系统分配好了.例如 地址为06H 的名称就做GPIO寄存器的功能,是它的每个位,都对应到一个I/O脚的电平.

另一类 是通用寄存器,你可以理解成它的功能系统没有事先预定,而是由你在编程序的时候随机利用.

pic12ce519 的专用寄存器有 7 个, 位置在我们第00叶面的最前面. 这7个专用寄存器的地址编码是: 00H，01H, 02H, ----06 H

剩下的所有寄存器包括所有第01页面, 全部都是通用寄存器.

例子: 在两个通用寄存器 09H, 0AH 内, 写入常数 FC H

movlw 0FCH '常数进W

movwf 9H '复制W内的数到通用寄存器09H

movwf 0AH '复制W内的数到通用寄存器0AH 由于此时W内并没有改变,W不用再进常数.

'----------------------------------------------

下面是PIC12CE519的 寄存器ram的地址舆图:

图最上真个 00 01 表示的是页面号码，或叫页面地址。

左侧 从00 --- 1FH 是00页面， 右侧是01页面。

从00H 到 06H 都已经起好了名称 ，它们是专用寄存器，用途各有不同。
往后我们会逐个先容它们

剩下的都是通用寄存器 或者叫普通寄存器 General Purpose Registers 意思是一样平常用场的寄存器

地址从20H 到 2FH 也不是“空洞”，也不是不能访问，只是读写它们的时候即是读写它们左侧对应的00页面。
这一点我们可能有些迷惑，弄不明白也没有关系，往后随着程序理解的深入，会搞清楚的。

内存图谱，不哀求记下来，但是该当有个大体印象，用的时候会察看就可以了。
等编程韶光一长

就那么几个字节，自然就记住了。

所谓字节是衡量二进制数据长度的一个单位。
一个寄存器刚好能记住一个字节的数据。
如果你要存储的数据比较大超过了255，那就要占2个存储器乃至更多。
描述的时候常日我们不说这个数值占了多少个寄存器，而是说这个数据是几个字节的。

字节的英文是byte 一个二进制数的一位，叫比特 英文bit 1 byte 包含 8 bit

连续

下面我们学习一条新指令,叫做空操作指令

nop '什么事情也不做，但实行这个指令也要花费掉一点韶光。
它没有操作数。

'不要理解成程序停了，实际上程序仍在正常运行。
实行持续串的空操作指令，单片机

'白耗费韶光，什么活也不干，每每用于延时

如果你须要一个很短韶光的延时，可以采取持续串的空操作。
把稳每个 nop 也是占一行， 例如：

bsf GPIO,GP1 '管脚GP1输出高电平点亮LED灯(如果你已经接上灯的话)

nop

... .

bcf GPIO,GP1 '管脚GP1输出低电平关闭LED灯

...

运行的效果是接在管脚GP1上的LED灯先亮一段韶光，再熄灭一段韶光的闪烁。

这回再说一个程序转向的语句，goto 指令，学过basic 和 c 等措辞的对它不陌生。

单片机对程序的实行是逐句自上而下进行。
当它运行到某个位置，如果你不肯望连续运行它下面的语句，而是希望它无条件的强行转到某一句上，就可以利用goto语句。

我们还是通过例子来解释goto 的利用方法。

已知外部晶振的频率为4 MHz, 设计程序从pic12ce512 单片机的GP1管脚上输出一个方波旗子暗记，旗子暗记频率固定并打算出频率的值。

myWAVE: bsf GPIO,GP1 '管脚GP1输出高电平点亮LED灯(如果你已经接上灯的话)

goto myWAVE 'myWAVE是标号,某行必须有这个标号,否则程序通不过

nop '由于goto的存在，以下语句得不到运行

当程序自上而下运行到goto 语句时, 不再连续运行它底下的语句, 而是让程序强行转向到标号为myWAVE的语句上，并连续运行.

这样一来的结果,程序会永久在标号myWAVE的这一句 bsf GPIO,GP1 到goto之间循环, 打转转.