Μάθετε για τους μικροελεγκτές PIC και την αρχιτεκτονική του με επεξήγηση

Το PIC είναι ένα Περιφερειακός μικροελεγκτής διασύνδεσης το οποίο αναπτύχθηκε το 1993 από τους Γενικούς Μικροελεγκτές της General Instruments. Ελέγχεται από λογισμικό και προγραμματίζεται με τέτοιο τρόπο ώστε να εκτελεί διαφορετικές εργασίες και ελέγχει μια γραμμή παραγωγής. Οι μικροελεγκτές PIC χρησιμοποιούνται σε διαφορετικές νέες εφαρμογές όπως smartphone, αξεσουάρ ήχου και προηγμένες ιατρικές συσκευές.

Μικροελεγκτές PIC

Υπάρχουν πολλά PIC διαθέσιμα στην αγορά, από PIC16F84 έως PIC16C84. Αυτοί οι τύποι PIC είναι προσιτές PIC flash. Η Microchip παρουσίασε πρόσφατα μάρκες flash με διαφορετικούς τύπους, όπως 16F628, 16F877 και 18F452. Το 16F877 κοστίζει διπλάσια από την παλιά 16F84, αλλά είναι οκτώ φορές περισσότερο από το μέγεθος του κώδικα, με περισσότερη μνήμη RAM και πολύ περισσότερες καρφίτσες I / O, UART, A / D converter και πολλά περισσότερα χαρακτηριστικά.

Αρχιτεκτονική μικροελεγκτών PIC

ο Μικροελεγκτής PIC βασίζεται στην αρχιτεκτονική RISC. Η αρχιτεκτονική της μνήμης ακολουθεί το μοτίβο Harvard των ξεχωριστών αναμνήσεων για πρόγραμμα και δεδομένα, με ξεχωριστά λεωφορεία.

Αρχιτεκτονική μικροελεγκτή PIC

1. Δομή μνήμης

Η αρχιτεκτονική PIC αποτελείται από δύο μνήμες: μνήμη προγράμματος και μνήμη δεδομένων.

Μνήμη προγράμματος: Πρόκειται για χώρο μνήμης 4K * 14. Χρησιμοποιείται για την αποθήκευση οδηγιών 13 bit ή του κωδικού προγράμματος. Τα δεδομένα μνήμης προγράμματος είναι προσβάσιμα από τον μετρητή προγράμματος που κατέχει τη διεύθυνση της μνήμης προγράμματος. Η διεύθυνση 0000H χρησιμοποιείται ως χώρος μνήμης επαναφοράς και το 0004H χρησιμοποιείται ως χώρος μνήμης διακοπής.

Μνήμη δεδομένων: Η μνήμη δεδομένων αποτελείται από 368 byte μνήμης RAM και 256 byte EEPROM. Η μνήμη RAM των 368 byte αποτελείται από πολλές τράπεζες. Κάθε τράπεζα αποτελείται από μητρώα γενικής χρήσης και μητρώα ειδικής λειτουργίας.

Οι καταχωρητές ειδικής λειτουργίας αποτελούνται από καταχωρητές ελέγχου για τον έλεγχο διαφορετικών λειτουργιών των πόρων chip όπως Timers, Αναλογικοί σε ψηφιακοί μετατροπείς , Σειριακές θύρες, θύρες εισόδου / εξόδου, κ.λπ. Για παράδειγμα, ο καταχωρητής TRISA του οποίου τα bit μπορούν να αλλάξουν για να αλλάξουν τις λειτουργίες εισόδου ή εξόδου της θύρας A.

Οι καταχωρητές γενικού σκοπού αποτελούνται από καταχωρητές που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση προσωρινών δεδομένων και την επεξεργασία των αποτελεσμάτων των δεδομένων. Αυτοί οι καταχωρητές γενικού σκοπού είναι καθένας καταχωρητής 8-bit.

Μητρώο εργασίας: Αποτελείται από ένα χώρο μνήμης που αποθηκεύει τους τελεστές για κάθε εντολή. Αποθηκεύει επίσης τα αποτελέσματα κάθε εκτέλεσης.

Μητρώο κατάστασης: Τα bit του καταχωρητή κατάστασης δηλώνουν την κατάσταση του ALU (αριθμητική λογική μονάδα) μετά από κάθε εκτέλεση της εντολής. Χρησιμοποιείται επίσης για την επιλογή οποιασδήποτε από τις 4 τράπεζες της μνήμης RAM.

Μητρώο επιλογής αρχείων: Λειτουργεί ως δείκτης σε οποιοδήποτε άλλο μητρώο γενικού σκοπού. Αποτελείται από μια διεύθυνση αρχείου μητρώου και χρησιμοποιείται σε έμμεσες διευθύνσεις.

Ένας άλλος καταχωρητής γενικού σκοπού είναι ο μετρητής προγράμματος, ο οποίος είναι ένας καταχωρητής 13 bit. Τα 5 άνω bit χρησιμοποιούνται ως PCLATH (Program Counter Latch) για να λειτουργούν ανεξάρτητα όπως κάθε άλλος καταχωρητής και τα κάτω 8-bit χρησιμοποιούνται ως μετρητές προγράμματος. Ο μετρητής προγράμματος λειτουργεί ως δείκτης στις οδηγίες που είναι αποθηκευμένες στη μνήμη του προγράμματος.

EEPROM: Αποτελείται από 256 byte χώρου μνήμης. Είναι μια μόνιμη μνήμη όπως το ROM, αλλά το περιεχόμενό της μπορεί να διαγραφεί και να αλλάξει κατά τη λειτουργία του μικροελεγκτή. Τα περιεχόμενα στο EEPROM μπορούν να διαβαστούν ή να γραφτούν σε, χρησιμοποιώντας καταχωρητές ειδικών λειτουργιών όπως EECON1, EECON κ.λπ.

2. Θύρες εισόδου / εξόδου

Η σειρά PIC16 αποτελείται από πέντε θύρες, όπως Port A, Port B, Port C, Port D και Port E.

Θύρα Α: Είναι μια θύρα 16-bit, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως θύρα εισόδου ή εξόδου με βάση την κατάσταση του μητρώου TRISA.

Θύρα Β: Είναι μια θύρα 8-bit, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως θύρα εισόδου και εξόδου. 4 από τα bit του, όταν χρησιμοποιούνται ως είσοδο, μπορούν να αλλαχθούν με σήματα διακοπής.

Θύρα Γ: Πρόκειται για μια θύρα 8-bit της οποίας η λειτουργία (είσοδος ή έξοδος) καθορίζεται από την κατάσταση του μητρώου TRISC.

Θύρα D: Πρόκειται για μια θύρα 8-bit, η οποία εκτός από το ότι είναι θύρα I / O, λειτουργεί ως θυρίδα για σύνδεση στο μικροεπεξεργαστής λεωφορείο.

Θύρα Ε: Πρόκειται για μια θύρα 3-bit που εξυπηρετεί την πρόσθετη λειτουργία των σημάτων ελέγχου στον μετατροπέα A / D.

3. Χρονόμετρα

Οι μικροελεγκτές PIC αποτελούνται από 3 χρονόμετρα , από τα οποία ο χρονοδιακόπτης 0 και ο χρονοδιακόπτης 2 είναι χρονοδιακόπτες 8-bit και ο χρόνος-1 είναι χρονοδιακόπτης 16-bit, ο οποίος μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί ως μετρητής .

4. Μετατροπέας A / D

Ο μικροελεγκτής PIC αποτελείται από 8-κανάλια, αναλογικό σε ψηφιακό μετατροπέα 10-bit. Η λειτουργία του Μετατροπέας A / D ελέγχεται από αυτούς τους ειδικούς καταχωρητές λειτουργιών: ADCON0 και ADCON1. Τα χαμηλότερα bits του μετατροπέα αποθηκεύονται στο ADRESL (8 bits) και τα ανώτερα bits αποθηκεύονται στον καταχωρητή ADRESH. Απαιτεί αναλογική τάση αναφοράς 5V για τη λειτουργία της.

5. Ταλαντωτές

Ταλαντωτές χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία χρονισμού. Οι μικροελεγκτές PIC αποτελούνται από εξωτερικούς ταλαντωτές όπως κρύσταλλα ή ταλαντωτές RC. Στην περίπτωση κρυσταλλικών ταλαντωτών, ο κρύσταλλος συνδέεται μεταξύ δύο πείρων ταλαντωτών και η τιμή του πυκνωτή που συνδέεται σε κάθε πείρο καθορίζει τον τρόπο λειτουργίας του ταλαντωτή. Οι διάφορες λειτουργίες είναι η λειτουργία χαμηλής ισχύος, η λειτουργία κρυστάλλου και η λειτουργία υψηλής ταχύτητας. Στην περίπτωση των ταλαντωτών RC, η τιμή της αντίστασης και του πυκνωτή καθορίζει τη συχνότητα του ρολογιού. Η συχνότητα ρολογιού κυμαίνεται από 30 kHz έως 4 MHz.

6. Ενότητα CCP:

Μια μονάδα CCP λειτουργεί στους ακόλουθους τρεις τρόπους:

Λειτουργία λήψης: Αυτή η λειτουργία καταγράφει την ώρα άφιξης ενός σήματος, ή με άλλα λόγια, καταγράφει την τιμή του Χρονοδιακόπτη1 όταν ο πείρος CCP ανεβαίνει ψηλά.

Σύγκριση λειτουργίας: Λειτουργεί ως αναλογικός συγκριτής που παράγει έξοδο όταν η τιμή του χρονοδιακόπτη1 φτάσει μια συγκεκριμένη τιμή αναφοράς.

Λειτουργία PWM: Παρέχει διαμορφωμένο πλάτος παλμού Έξοδος με ανάλυση 10-bit και προγραμματιζόμενο κύκλο λειτουργίας.

Άλλα ειδικά περιφερειακά περιλαμβάνουν χρονοδιακόπτη Watchdog που επαναφέρει τον μικροελεγκτή σε περίπτωση δυσλειτουργίας λογισμικού και επαναφορά Brownout που επαναφέρει τον μικροελεγκτή σε περίπτωση διακύμανσης ισχύος και άλλων. Για καλύτερη κατανόηση αυτού του μικροελεγκτή PIC, δίνουμε ένα πρακτικό έργο που χρησιμοποιεί αυτόν τον ελεγκτή για τη λειτουργία του.

Φωτεινός σηματοδότης που ανάβει για την ανίχνευση της κίνησης του οχήματος

Αυτό Έργο ελέγχου φωτεινών σηματοδοτών LED έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει την κίνηση του οχήματος στον αυτοκινητόδρομο για να ενεργοποιεί ένα μπλοκ φώτων του δρόμου μπροστά του και για να σβήνει τα πίσω φώτα για εξοικονόμηση ενέργειας. Σε αυτό το έργο, ένας προγραμματισμός μικροελεγκτή PIC γίνεται χρησιμοποιώντας ενσωματωμένο Γ ή γλώσσα συναρμολόγησης.

Φωτεινός σηματοδότης που ανάβει για την ανίχνευση της κίνησης του οχήματος

Το κύκλωμα τροφοδοσίας δίνει τη δύναμη σε ένα ολόκληρο κύκλωμα κατεβαίνοντας, διορθώνοντας, φιλτράροντας και ρυθμίζοντας την παροχή ρεύματος AC. Όταν δεν υπάρχουν οχήματα στον αυτοκινητόδρομο, όλα τα φώτα παραμένουν σβηστά, ώστε να μπορεί να εξοικονομηθεί ενέργεια. Οι αισθητήρες IR τοποθετούνται και στις δύο πλευρές του δρόμου καθώς αισθάνονται την κίνηση των οχημάτων και με τη σειρά τους στέλνουν τις εντολές στο μικροελεγκτής για ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση των LED. Ένα μπλοκ LED θα ανάψει όταν ένα όχημα πλησιάσει κοντά του και μόλις το όχημα απομακρυνθεί από αυτήν τη διαδρομή, η ένταση γίνεται χαμηλή ή απενεργοποιείται εντελώς.

ο Έργα μικροελεγκτή PIC μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διαφορετικές εφαρμογές, όπως περιφερειακά βιντεοπαιχνιδιών, αξεσουάρ ήχου κ.λπ. Εκτός από αυτό, για οποιαδήποτε βοήθεια σχετικά με οποιαδήποτε έργα, μπορείτε να επικοινωνήσετε μαζί μας σχολιάζοντας την ενότητα σχολίων.