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內(nèi)容簡介

　　本套教材共分兩冊，即本書《PIC單片機原理》以及《PIC單片機實踐》。以講解很適合教育需求的PIC16F87X型號為主，并且適當兼顧PIC全系列的共性。本書共分16章，內(nèi)容包括：硬件架構(gòu)、指令系統(tǒng)、匯編程序基礎，以及各個片內(nèi)模塊的結(jié)構(gòu)原理和操作方法。突出特點：語言流暢，內(nèi)容細致，循序漸進，系統(tǒng)全面，習題齊全，學用并重，學練分明。本套教材是在《PIC單片機實用教程：基礎篇》和《PIC單片機實用教程：提高篇》的基礎上，再根據(jù)面授教學中積累的許多成功經(jīng)驗，通過精心推敲講解順序和精選教學內(nèi)容后，經(jīng)過一系列調(diào)整、重組、壓縮、改編和完善而成的。主要目的是更好地適應當前原理課和實踐課分設的教學模式。前言微芯（Microchip）公司在199年僅排名世界第2位，經(jīng)過1余年的積極拓展，其8位單片機的業(yè)績節(jié)節(jié)攀升。據(jù)市場研究公司GartnerDataquest于23年6月公布的“22年單片機市場份額和單位出貨量”報告，微芯公司8位機已躍居全球第一，占到全球市場份額的16.1%。來自信息產(chǎn)業(yè)部的數(shù)據(jù)表明，22年我國電子制造業(yè)的銷售額上升了17.8%，達169億美元。預計23年仍將保持上年的增長幅度，達到198億美元。因此，盡管全球電子行業(yè)尚未走出低谷，但微芯公司在華的營收連續(xù)3年實現(xiàn)平均兩位數(shù)的增長。曾于2年應邀為該公司的“中國大學計劃”撰寫的一套教學用書《PIC單片機實用教程：：基礎篇》［1］和《PIC單片機實用教程：：提高篇》［2］，在發(fā)行后一年多的時間里就進行了3次重印。曾先后被山東建工學院、西北師范大學、四川師范大學、遼寧工學院、北京計科能源新技術(shù)公司等多家教學和研發(fā)單位選定為教學用書和培訓教材，受到了許多師生和技術(shù)人員的肯定和好評。例如，山東建工學院的于復生博士來函說：對于《PIC單片機實用教程：：基礎篇》大家反映很好，都說老師選了一本好教材，下半年我們的“單片機綜合技術(shù)”課選用的是《PIC單片機實用教程：：提高篇》。從許多反饋信息中可以看出，許多讀者認為該套教程給他們留下的深刻印象是：通俗易懂，實用性強，配套性好，上手輕松，書中提及的軟件環(huán)境和硬件工具都廉價易得，特別適合廣大單片機初學者作為入門教材和自學讀本。但是，對于教師確定授課教材時，若只選用基礎篇好像內(nèi)容不夠用，若兩冊都選則63.5元的總價格確實貴了點。為了盡量與國內(nèi)常見的成套教材編寫方式靠攏，也為了更好地適應目前教師的教科書選擇觀念、價格期望值、授課習慣等諸多因素，決定對原來的基礎篇和提高篇進行一系列的重組和改編、壓縮和完善、調(diào)整和優(yōu)化，仍以兩冊出版，定名為《PIC單片機原理》和《PIC單片機實踐》。其主要編寫思路是把原理教學和實踐演練獨立成冊，作為教師可以購買兩冊，而作為學生可以只選購原理部分。雖然原理和實踐兩冊相對獨立，學練分明，適合于現(xiàn)今的原理課和實踐課分設的教學模式，但是在章節(jié)編排上兩冊之間存在著對應關(guān)系。改編之后的教程仍然保持著原有的突出特點：語言流暢，內(nèi)容細致，可讀性強，通俗易懂，系統(tǒng)全面，習題齊全，學用并重。本教程在寫作手法上，力求循序漸進，通俗易懂，趣味性強，將枯燥乏味的學習過程變得更加輕松有趣，力圖引導讀者享受到學習單片機的樂趣，在學習和實踐過程中更多地品味成功，而盡量避免遭受挫折。盡可能使讀者在通過閱讀本教程學習PIC單片機的過程中，花費盡可能少的時間和精力，掌握和了解盡可能全面的單片機理論知識和開發(fā)技術(shù)。采用以讀者認知規(guī)律和知識需求為中心的寫作手法，來努力克服以產(chǎn)品手冊為中心，或以作者知識結(jié)構(gòu)為中心的傳統(tǒng)寫作模式給讀者所帶來的種種困惑。本教程的編寫思路是，充分發(fā)揮作者在為《電子世界》、《電子制作》和《無線電》等科技期刊撰寫單片機技術(shù)連載講座中，以及在面授教學過程中積累的現(xiàn)成經(jīng)驗；再通過精心編排講述順序和精選教學內(nèi)容，來盡量減少對讀者背景知識的要求，以便盡可能降低初學者通過了解PIC單片機而進入單片機世界的門檻。本教程的編寫目標是，努力追求“從入門到提高、從知識到技能”平滑上升的學習效果。不僅能“給人以魚”，而且更能“授人以漁”；不僅傳授單片機知識，而且更注重教會開發(fā)方法和應用技巧；不僅可以提高理論水平，而且更側(cè)重強化將所學知識轉(zhuǎn)化為實際工作的能力。力圖實現(xiàn)將每一位有志于邁進單片機王國的外行人，培養(yǎng)成既懂單片機知識，又能掌握基于單片機智能電子產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)的內(nèi)行人。本教程在內(nèi)容安排上充分注意了先進性、層次性、可讀性、系統(tǒng)性和完整性，力求覆蓋從單片機理論學習到開發(fā)應用的各個階段，所有必不可少的硬件和軟件知識、開發(fā)環(huán)境和開發(fā)工具的使用方法與技巧。盡可能不需要翻閱其他書籍就可以學習到，從單片機入門到單片機開發(fā)制作的全程知識。書中講出了其它同類書籍中沒有講出或者沒有講透的一些技術(shù)細節(jié)和背景知識。作者對于原文數(shù)據(jù)手冊中的文字查錯、圖表查錯進行了多處修正，還對多處欠缺的示意圖進行了補充，以方便于教學和自學。對于一名初步具備電子技術(shù)和微機應用基礎知識的初學者，成長為一位單片機應用工程師，所需要學習的核心知識主要有：單片機硬件系統(tǒng)、指令系統(tǒng)、匯編程序設計基礎以及匯編器用法集成開發(fā)環(huán)境、仿真器及其用法、燒錄器及其用法。這些內(nèi)容在書中都有所涉及。本教程以詳細講解適合教育需求的PIC16F87X型號為主，并且適當兼顧PIC系列的共性和個性簡介。以期使讀者達到舉一反三、觸類旁通之功效。市場調(diào)查公司InStat/MDRd指出，21～26年全球單片機供貨量將實現(xiàn)11.32%的增長率。單片機市場上超過一半的應用都集中在8位單片機上。據(jù)預測，全球8位單片機市場規(guī)模在未來5年內(nèi)會翻一番，預計24年和26年8位單片機的銷售額將分別達到5億和56億美元。MOTOROLA公司預計到21年平均每人每天接觸到多達351片甚至更多的單片機。在PIC單片機的大家族中，論本領域或性能，PIC16F87X占據(jù)著中上等水平。有的初學者可能要問，既然PIC系列中還有更簡單易學的型號，為何先給大家引見87X呢？理由是該型號具備容易上手的良好途徑：：在線調(diào)試功能和在線編程功能，及其廉價的配套學習和開發(fā)工具套件（MPLABICD）。借助于這項獨特的能力和優(yōu)勢讀者可以邊學邊練，學用結(jié)合，而且還不需要經(jīng)濟上付出太大的投入。MPLAB-ICD由微芯公司原創(chuàng)，在美國售價159美元，目前已授權(quán)國內(nèi)多家代理商生產(chǎn)和銷售，其售價僅為4元左右。這些代理商有福州高奇（www.goldenchip.com.cn）、福州貝能（www.mcusolution.com）、南京偉福（www.wavecn.com）、北京集萬訊（www.jetson.com.cn）等。國家積極倡導的素質(zhì)教育和創(chuàng)新工程，旨在提高受教育者的素質(zhì)和培養(yǎng)將所學知識轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力、創(chuàng)造力和經(jīng)濟效益的能力。作者認為，為了更好地適應發(fā)展潮流和就業(yè)需要，單片機的學習和應用，可以為電子、電信、電腦、電器、機電、電力、自動控制、儀器儀表以及相關(guān)領域的愛好者、從業(yè)者和在校生，提供一個容易激發(fā)學習熱情和創(chuàng)作欲望的、可操作性很強的學習途徑和實踐平臺。至今，許多老一輩的工程師、專家、教授當年都是無線電愛好者。如果說2世紀5年代起，無線電世界造就了幾代電子英才，那么當今的單片機世界也必將會培育出更多的電子精英。在本教程的編著過程中，得到了微芯公司執(zhí)行總監(jiān)邱庚源先生，著名單片機教育專家北京航空航天大學何立民教授，北京航空航天大學出版社馬廣云博士，山東建筑工程學院于復生博士，石家莊經(jīng)濟學院計算機教研室左瑞欣女士，《今日電子》執(zhí)行主編趙雪芹女士，《電子產(chǎn)品世界》執(zhí)行總編王瑩女士，上?？萍冀逃霭嫔缳Y深編輯薛同莉女士，天津科技教育出版社吉靜女士，《無線電》資深編輯房樺女士，《電子制作》資深編輯趙維彬先生，計科能源新技術(shù)公司葉東嶸總工，信息產(chǎn)業(yè)部電子第六研究所李映錫高工，微芯公司應用工程師張明峰先生、廖珍愛先生、王作峰先生和盧園女士等專家學者們的大力支持和熱情鼓勵。除了提供最新資料和實驗物品之外，還將他們在長期實踐中積累的經(jīng)驗體會和開發(fā)技巧無私地奉獻出來供廣大讀者分享。另外，為本書的編著工作盡力的還有張擁軍、于復生、張波、孫群中、王國聯(lián)、張秀芳、楊金祥、朱永芳、貢雪梅、任志剛、張自賓、韓家民、徐福成、周鵬、任勝利、趙鵬、池儉、胡素英、王樹生、李學英、范俊海、石玉林、丁永再、孫桂良、李學峰、王友才、王友發(fā)、楊瑞琢、杜太琢、杜雪梅、李學靜、張磊、王友起、王友永、李學鳳、蔡永崗、蔡永澤、范淑玲、李青石、蒙洋、董丹、解帥、裴新華、楊琳、李晗羽、李子楊等等。在此一并深表誠摯的謝意！由于微芯公司不斷推出新產(chǎn)品，可查閱的中文新資料尚不夠豐富，需要撰寫的內(nèi)容不僅量大而且新穎，加之作者的水平有限，書中不妥之處在所難免，敬請廣大讀友不吝賜教。李學海24年1月1日

作者簡介

暫缺《PIC單片機實踐》作者簡介

圖書目錄

目錄第0章概述
0.1 學習單片機意義何在1
0.2 單片機究竟是何物4
0.3 單片機到底有何用5
0.4 單片機有何特點6
0.5 PIC單片機有何優(yōu)越之處7
0.6 PIC16F87X單片機有何特色12
思考題與練習題13
第1章 PIC16F87X硬件系統(tǒng)概況
1.1 PIC16F87X內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡介14
1.1.1 PIC16F87X的核心區(qū)17
1.1.2 PIC16F87X的外圍區(qū)20
1.2 PIC16F87X封裝形式和引腳功能21
1.3 程序存儲器和堆棧26
1.4 RAM數(shù)據(jù)存儲器（文件寄存器）27
1.4.1 通用寄存器32
1.4.2 特殊功能寄存器34
1.5 復位和時鐘外接電路簡介36
1.6 輸入/輸出端口的基本功能37
1.6.1 與輸入/輸出端口相關(guān)的2個寄存器38
1.6.2 輸入/輸出端口的基本結(jié)構(gòu)38
1.6.3 基本輸入/輸出端口的工作原理40
思考題與練習題43
第2章指令系統(tǒng)
2.1 指令時序45
2.2 指令系統(tǒng)概覽46
2.3 面向字節(jié)操作類指令47
2.4 面向位操作類指令51
2.5 面向常數(shù)操作和控制操作類指令52
2.6 指令功能分類55
2.7 尋址方式56
2.7.1 立即尋址56
2.7.2 直接尋址57
2.7.3 間接尋址57
2.7.4 位尋址58
2.8 數(shù)據(jù)傳遞關(guān)系59
2.9 “內(nèi)核—寄存器—外圍模塊”相互關(guān)系59
思考題與練習題60
第3章匯編器和匯編程序設計基礎
3.1 匯編器MPASMTM簡介63
3.2 匯編語言的語句格式65
3.3 常用偽指令67
3.4 程序格式和程序流程圖69
3.5 RAM數(shù)據(jù)存儲器的體選尋址問題71
3.6 順序程序結(jié)構(gòu)73
3.7 分支程序結(jié)構(gòu)75
3.8 循環(huán)程序結(jié)構(gòu)77
3.9 子程序結(jié)構(gòu)78
3.10 程序跨頁跳轉(zhuǎn)和跨頁調(diào)用問題80
3.11 延時程序設計83
3.12 查表程序設計85
思考題與練習題88
第4章定時器/計數(shù)器TMR0
4.1 定時器/計數(shù)器模塊的基本用途90
4.2 PIC單片機中定時器/計數(shù)器TMR0模塊的特性91
4.3 與定時器/計數(shù)器TMR0相關(guān)的寄存器92
4.4 定時器/計數(shù)器TMR0模塊的電路結(jié)構(gòu)和工作原理93
4.4.1 分頻器95
4.4.2 TMR0累加計數(shù)寄存器96
思考題與練習題97
第5章中斷系統(tǒng)
5.1 中斷的基本概念98
5.2 PIC16F87X的中斷源100
5.3 PIC16F87X的中斷硬件邏輯101
5.4 與中斷相關(guān)的寄存器104
5.5 中斷的處理109
5.5.1 中斷的延時響應和延時處理問題109
5.5.2 中斷的現(xiàn)場保護問題111
5.5.3 需要注意的問題114
5.6 端口RB電平變化中斷116
5.6.1 端口RB的中斷功能電路117
5.6.2 電路工作原理117
5.6.3 端口RB中斷的處理方法118
5.7 外部中斷的擴充方法123
5.7.1 用TMR0外部時鐘源擴展法123
5.7.2 用RB端口擴展法124
思考題與練習題126
第6章應用系統(tǒng)性能的優(yōu)化設計
6.1 系統(tǒng)配置字以及特殊存儲器單元127
6.1.1 系統(tǒng)配置字129
6.1.2 用戶識別碼ID131
6.1.3 器件識別碼133
6.2 時鐘系統(tǒng)133
6.2.1 外接晶體振蕩器/陶瓷諧振器（LP/XT/HS）134
6.2.2 外接阻容器件（RC）135
6.2.3 引入外來時鐘源（LP/XT/HS）136
6.3 復位系統(tǒng)136
6.3.1 幾種不同的復位方式137
6.3.2 單片機內(nèi)部的復位操作處理137
6.3.3 復位系統(tǒng)硬件邏輯141
6.3.4 內(nèi)部上電延時復位（POR）功能144
6.3.5 外部上電延時復位電路145
6.3.6 外部人工復位開關(guān)電路148
6.3.7 內(nèi)部掉電鎖定復位（BOR）功能148
6.4 看門狗定時器WDT151
6.4.1 程序失控的回復152
6.4.2 WDT的電路結(jié)構(gòu)154
6.4.3 WDT的工作原理155
6.4.4 WDT相關(guān)寄存器156
6.4.5 使用WDT的注意事項156
6.5 睡眠與喚醒157
6.5.1 睡眠狀態(tài)的進入157
6.5.2 睡眠狀態(tài)的喚醒158
思考題與練習題161
第7章輸入/輸出端口的復合功能
7.1 與輸入/輸出端口相關(guān)的寄存器163
7.2 RA端口165
7.2.1 與RA端口相關(guān)的寄存器165
7.2.2 電路結(jié)構(gòu)和工作原理166
7.2.3 編程方法167
7.3 RB端口168
7.3.1 與RB端口相關(guān)的寄存器168
7.3.2 電路結(jié)構(gòu)和工作原理169
7.3.3 編程方法171
7.4 RC端口171
7.4.1 與RC端口相關(guān)的寄存器172
7.4.2 電路結(jié)構(gòu)和工作原理172
7.4.3 編程方法174
7.5 RD端口175
7.5.1 與RD端口相關(guān)的寄存器175
7.5.2 電路結(jié)構(gòu)和工作原理176
7.5.3 編程方法176
7.6 RE端口177
7.6.1 與RE端口相關(guān)的寄存器177
7.6.2 電路結(jié)構(gòu)和工作原理178
7.6.3 編程方法178
7.7 PSP并行從動端口178
7.7.1 與PSP端口相關(guān)的寄存器179
7.7.2 電路結(jié)構(gòu)和工作原理180
思考題與練習題182
第8章 EEPROM數(shù)據(jù)存儲器和Flash程序存儲器
8.1 背景知識184
8.1.1 通用型半導體存儲器的種類和特點184
8.1.2 PIC單片機內(nèi)部的程序存儲器185
8.1.3 PIC單片機內(nèi)部的EEPROM數(shù)據(jù)存儲器186
8.1.4 PIC16F87X內(nèi)部EEPROM和Flash的操作方法187
8.2 與EEPROM相關(guān)的寄存器190
8.3 片內(nèi)EEPROM數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu)和操作原理193
8.3.1 從EEPROM中讀取數(shù)據(jù)194
8.3.2 向EEPROM中燒寫數(shù)據(jù)194
8.4 與Flash相關(guān)的寄存器196
8.5 片內(nèi)Flash程序存儲器結(jié)構(gòu)和操作原理199
8.5.1 讀取Flash程序存儲器199
8.5.2 燒寫Flash程序存儲器200
8.6 寫操作的安全保障措施203
8.6.1 寫入校驗方法203
8.6.2 預防意外寫操作的保障措施204
思考題與練習題204
第9章定時器/計數(shù)器TMR1
9.1 定時器/計數(shù)器TMR1模塊的特性207
9.2 與定時器/計數(shù)器TMR1模塊相關(guān)的寄存器208
9.3 定時器/計數(shù)器TMR1模塊的電路結(jié)構(gòu)209
9.4 定時器/計數(shù)器TMR1模塊的工作原理211
9.4.1 禁止TMR1工作213
9.4.2 定時器工作方式213
9.4.3 計數(shù)器工作方式213
9.4.4 TMR1寄存器的賦值與復位217
思考題與練習題218
第10章定時器TMR2
10.1 定時器TMR2模塊的特性219
10.2 與定時器TMR2模塊相關(guān)的寄存器220
10.3 定時器TMR2模塊的電路結(jié)構(gòu)221
10.4 定時器TMR2模塊的工作原理223
10.4.1 禁止TMR2工作223
10.4.2 定時器工作方式224
10.4.3 寄存器TMR2和PR2以及分頻器的復位225
10.4.4 TMR2模塊的初始化編程226
思考題與練習題226
第11章輸入捕捉/輸出比較/脈寬調(diào)制CCP
11.1 輸入捕捉工作模式228
11.1.1 與輸入捕捉模式相關(guān)的寄存器229
11.1.2 輸入捕捉模式的電路結(jié)構(gòu)231
11.1.3 輸入捕捉模式的工作原理232
11.2 輸出比較工作模式233
11.2.1 與輸出比較模式相關(guān)的寄存器233
11.2.2 輸出比較模式的電路結(jié)構(gòu)234
11.2.3 輸出比較模式的工作原理235
11.3 脈寬調(diào)制輸出工作模式236
11.3.1 與脈寬調(diào)制模式相關(guān)的寄存器236
11.3.2 脈寬調(diào)制模式的電路結(jié)構(gòu)238
11.3.3 脈寬調(diào)制模式的工作原理240
11.4 兩個CCP模塊之間的相互關(guān)系245
思考題與練習題247
第12章模/數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC
12.1 背景知識249
12.1.1 ADC種類與特點249
12.1.2 ADC器件的工作原理250
12.2 PIC16F87X片內(nèi)ADC模塊253
12.2.1 與ADC模塊相關(guān)的寄存器254
12.2.2 ADC模塊結(jié)構(gòu)和操作原理257
12.2.3 ADC模塊操作時間要求260
12.2.4 特殊情況下的A/D轉(zhuǎn)換263
12.2.5 ADC模塊的轉(zhuǎn)換精度和分辨率265
12.2.6 ADC模塊的操作編程265
思考題與練習題267
第13章通用同步/異步收發(fā)器USART
13.1 串行通信的基本概念268
13.1.1 串行通信的兩種基本方式269
13.1.2 串行通信中的數(shù)據(jù)傳送方向271
13.1.3 串行通信中的控制方式272
13.1.4 串行通信中的碼型、編碼方式和幀結(jié)構(gòu)272
13.1.5 串行通信中的檢錯和糾錯方式273
13.1.6 串行通信組網(wǎng)方式274
13.1.7 串行通信接口電路和參數(shù)276
13.2 PIC16F87X片內(nèi)通用同步/異步收發(fā)器USART模塊278
13.2.1 與USART模塊相關(guān)的寄存器279
13.2.2 USART波特率發(fā)生器BRG282
13.2.3 USART模塊的異步工作方式285
13.2.4 USART模塊的同步主控工作方式299
13.2.5 USART模塊的同步從動工作方式306
思考題與練習題309
第14章主控同步串行端口MSSP——SPI模式
14.1 SPI接口背景知識311
14.1.1 SPI接口信號描述311
14.1.2 基于SPI的系統(tǒng)構(gòu)成方式313
14.1.3 SPI接口工作原理315
14.1.4 兼容的MicroWire接口317
14.2 PIC16F87X的SPI接口319
14.2.1 與SPI接口相關(guān)的寄存器320
14.2.2 SPI接口的結(jié)構(gòu)和操作原理322
14.2.3 SPI接口的主控方式325
14.2.4 SPI接口的從動方式326
思考題與練習題327
第15章主控同步串行端口MSSP——I2C模式
15.1 關(guān)于I2C總線的背景知識328
15.1.1 名詞術(shù)語329
15.1.2 I2C總線的技術(shù)特點332
15.1.3 I2C總線的基本工作原理333
15.1.4 I2C總線信號時序分析335
15.1.5 信號傳送格式339
15.1.6 尋址約定340
15.1.7 技術(shù)參數(shù)346
15.1.8 I2C器件與I2C總線的接線方式348
15.1.9 相兼容的SMBus總線350
15.2 與I2C總線相關(guān)的寄存器351
15.3 典型信號時序的產(chǎn)生方法356
15.3.1 波特率發(fā)生器356
15.3.2 啟動信號357
15.3.3 重啟動信號358
15.3.4 應答信號359
15.3.5 停止信號360
15.4 被控器通信方式361
15.4.1 硬件結(jié)構(gòu)361
15.4.2 被主控器尋址362
15.4.3 被控器接收——被控接收器363
15.4.4 被控器發(fā)送——被控發(fā)送器364
15.4.5 廣播式尋址365
15.5 主控器通信方式366
15.5.1 硬件結(jié)構(gòu)366
15.5.2 主控器發(fā)送——主控發(fā)送器369
15.5.3 主控器接收——主控接收器370
15.6 多主通信方式下的總線沖突和總線仲裁373
15.6.1 發(fā)送和應答過程中的總線沖突374
15.6.2 啟動過程中的總線沖突374
15.6.3 重啟動過程中的總線沖突376
15.6.4 停止過程中的總線沖突377
思考題與練習題379
附錄AASCII碼表380
附錄B特殊功能寄存器及其復位值一覽表382
參考文獻