Микроконтролер PIC18FXX2

Содержание

Введение…………………………………………………………………….1

Глава 1. Микроконтроллеры……………………………………………….6

1.1 Микроконтроллеры………………..…………………………………...6

1.2 Описание микроконтроллера  PIC18FXX2………..…………………..9

Глава 2. Программирование микроконтроллеров………………….........17

2.1. Программирование микроконтроллеров PIC16/PIC18 на языке C...17

Глава 3. Сборка устройства……………………………………………….21

3.1 Система виртуального  моделирования PROTEUS   VSM………….21

3.2 Сборка схемы………………………………………………………….24

3.3 Программирование и настройка контроллера………………………26

Заключение……………………………………………………………….42

Список  литературы……………………………………………………...43 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

     Характерной чертой  научно-технического прогресса, определяющей мощный дальнейший подъем  общественного производства, является широкое внедрение электроники  во все отрасли народного хозяйства.

      Современная  электронная  цифровая вычислительная техника широко применяется  в  народном хозяйстве. В настоящее  время создано четыре поколения  ЭВМ с улучшающимися  технико-экономическими показателями, что  способствует  дальнейшему расширению  сферы  применения  ЭВМ  и  их  эффективности.

      Четвертое поколение ЭВМ на основе интегральных схем  с  большой степенью интеграции элементов (БИС)  появилась в начале 70 - х  годов и существенно изменило параметры  ЭВМ всех   классов. Вместе с тем возник совершенно новый  класс ВТ на  основе БИС - микропроцессорные  вычислительные машины - микроЭВМ.

      В конце 70 - х годов в результате интеграции всех электронных устройств  ЭВМ в одном кристалле были созданы однокристальные микроЭВМ, вычислительная мощность которых не уступает  вычислительной  мощности средних ЭВМ начала 70 - х  годов.

  Микропроцессоры   и микроЭВМ стали новым массовым  классом ЭВМ вследствие  малой   материалоемкости и стоимости, низкого энергопотребления и высокой надежности. Отечественной промышленностью ежегодно производится несколько десятков тысяч микроЭВМ, .), сотни тысяч микропроцессоров и микрокалькуляторов на их основе. Разрабатываются операционные системы общего применения и стандартное программное обеспечение микроЭВМ.

      Массовость  этого нового класса и его высокие  технико-экономические параметры  оказывают революционизирующее  влияние на целое поколение приборов, оборудования, агрегатов со встроенными  микропроцессорными средствами.   

     Микропроцессоры и микроЭВМ применяют в различных  областях народного хозяйства (в  управлении технологическими процессорами, информационных и измерительных комплексах, энергетике, медицине и др.). На базе выпускаемых микропроцессоров и микроЭВМ созданы высокопроизводительные устройства числового программного управления. Крупносерийное производство ряда моделей мини - ЭВМ позволяет начать работы по созданию нескольких типов проблемно - ориентированных комплексов для автоматизации научных исследований и технологических процессов. Особое значение микроЭВМ приобретают в связи с реализацией школьной реформы.  МикроЭВМ положены в основу  организуемых в каждой школе учебных классов по дисциплине “Основы информатики и вычислительной техники”.

     Построение  ЭВМ на основе микропроцессорных  БИС позволяет уменьшить стоимость  микроЭВМ, сравнимых по  своим  параметрам с ранее созданными ЭВМ, в 10³ - 10⁴ раз , габаритным размерам - в ( 2 - 3 ).10⁴ раз , по мощности потребления -  в 10⁵ раз. Это означает, что без увеличения общих затрат микроэлектронная технология позволяет обществу  произвести в сотни и тысячи раз больше ЭВМ, чем ранее.

     Микропроцессор – функционально законченное устройство обработки информации, управляемое хранимой в памяти программой. Появление микропроцессоров (МП) стало возможным благодаря развитию интегральной электронике. Это позволило перейти от схем малой и средней степени интеграции к большим и сверхбольшим интегральным микросхемам (БИС и СБИС).

     По  логическим функциям и структуре МП напоминает упрощенный вариант процессора обычных ЭВМ. Конструктивно он представляет собой одну или несколько БИС или СБИС.

     По  конструктивному признаку МП можно  разделить на однокристальные МП с фиксированной длиной (разрядностью) слова и определенной системой команд; многокристальные (секционные) МП с  наращиваемой разрядностью слова и  микропрограммным управлением (они  состоят из двух БИС и более).

     В последнее время появились однокристальные  МП с микропрограммным управлением.

     Архитектура многокристального МП с микропрограммным управлением позволяет достичь  гибкости в его применении и сравнительно простыми средствами организовать параллельное выполнение отдельных машинных операций, что повышает производительность ЭВМ  на таких МП. 

     Несмотря  на то, что возможности многокристальных МП существенно выше, чем у однокристальных, многие прикладные задачи успешно решаются на основе однокристального микропроцессора.

 

Глава 1. Микроконтроллеры

1. Микроконтроллеры

 

     Микроконтроллер — микросхема, предназначенная для  управления электронными устройствами. Типичный микроконтроллер сочетает в себе функции процессора и периферийных устройств, может содержать ОЗУ  и ПЗУ. По сути, это однокристальный  компьютер, способный выполнять  простые задачи. Большая часть  выпускаемых в современном мире процессоров — микроконтроллеры.

     Использование в современном микроконтроллере «мощного» вычислительного устройства с широкими возможностями, построенного на одной микросхеме вместо целого набора, значительно снижает размеры, энергопотребление и стоимость  построенных на его базе:

• плат управления различными устройствами и их отдельными блоками
• в вычислительной технике: материнские платы, контроллеры дисководов жестких и гибких дисков, CD и DVD;
• электронике и разнообразных устройствах бытовой техники, в которой используется электронные системы управления — стиральных машинах, микроволновых печах, посудомоечных машинах, телефонах и современных приборах;

     При проектировании микроконтроллеров  приходится соблюдать баланс между  размерами и стоимостью с одной  стороны и гибкостью и производительностью  с другой. Для разных приложений оптимальное соотношение этих и  других параметров может различаться  очень сильно. Поэтому существует огромное количество типов микроконтроллеров, отличающихся архитектурой процессорного  модуля, размером и типом встроенной памяти, набором периферийных устройств, типом корпуса и т. д.

     В то время как 8-разрядные процессоры общего назначения полностью вытеснены  более производительными моделями, 8-разрядные микроконтроллеры продолжают широко использоваться. Это объясняется  тем, что существует большое количество применений, в которых не требуется  высокая производительность, но важна  низкая стоимость. В то же время, есть микроконтроллеры, обладающие больши́ми  вычислительными возможностями, например цифровые сигнальные процессоры.

     Ограничения по цене и энергопотреблению сдерживают также рост тактовой частоты контроллеров. Хотя производители стремятся обеспечить работу своих изделий на высоких  частотах, они, в то же время, предоставляют  заказчикам выбор, выпуская модификации, рассчитанные на разные частоты и  напряжения питания. Во многих моделях  микроконтроллеров используется статическая  память для ОЗУ и внутренних регистров. Это даёт контроллеру возможность  работать на меньших частотах и даже не терять данные при полной остановке  тактового генератора. Часто предусмотрены различные режимы энергосбережения, в которых отключается часть периферийных устройств и вычислительный модуль.

     Большое распространение получили микроконтроллеры с RISC-архитектурой (англ. ReducedInstructionSetComputer — вычисления с упрощённым набором  команд). Упрощённый набор команд позволяет  выполнять большинство инструкций за один такт, что обеспечивает высокое  быстродействие даже при относительно низкой тактовой частоте.

     Кроме ОЗУ, микроконтроллер может иметь  встроенную энергонезависимую память для хранения программы и данных. Во многих контроллерах вообще нет  шин для подключения внешней  памяти. Наиболее дешёвые типы памяти допускают лишь однократную запись. Такие устройства подходят для массового  производства в тех случаях, когда  программа контроллера не будет  обновляться. Другие модификации контроллеров обладают возможностью многократной перезаписи энергонезависимой памяти. В отличие  от процессоров общего назначения, в микроконтроллерах часто используется гарвардская архитектура памяти, то есть раздельное хранение данных и  команд в ОЗУ и ПЗУ соответственно. 

     Неполный  список периферии, которая может  присутствовать в микроконтроллерах, включает в себя:

• универсальные цифровые порты, которые можно настраивать как на ввод, так и на вывод
• различные интерфейсы ввода-вывода, такие как UART, I²C, SPI, CAN, USB, IEEE 1394, Ethernet
• аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи
• компараторы
• широтно-импульсные модуляторы
• таймеры
• контроллеры бесколлекторных двигателей
• контроллеры дисплеев и клавиатур
• радиочастотные приемники и передатчики
• массивы встроеннойфлеш-памяти
• встроенный тактовый генератор и сторожевой таймер

     Программирование  микроконтроллеров обычно осуществляется на языке ассемблера или Си, хотя существуют компиляторы для других языков, например, Форта. Используются также встроенные интерпретаторы Бейсика. Для отладки программ используются программные симуляторы (специальные  программы для персональных компьютеров, имитирующие работу микроконтроллера), внутрисхемные эмуляторы (электронные  устройства, имитирующие микроконтроллер, которые можно подключить вместо него к разрабатываемому встроенному устройству) и интерфейс JTAG.

1.2 Описание микроконтроллера  PIC18FXX2

     PICOTP- это однократно программируемые пользователем контроллеры, предназначенные для полностью оттестированных и законченных изделий, в которых не будет происходить дальнейших изменений кода.

     Для отладки программ и макетирования  выпускается вариант контроллеров с ультрафиолетовым стиранием. Эти  контроллеры допускают большое  число циклов записи/стирания и имеют  очень малое время стирания - обычно 1-2 минуты. Однако цена таких контроллеров существенно выше, чем однократно программируемых, поэтому их невыгодно устанавливать в серийную продукцию. Кроме того, они имеют малое (1-3 месяца) время хранения информации.

     Для изделий, программа которых может  меняться, либо содержит какие-либо переменные части, таблицы, параметры калибровки, ключи и т.д., выпускается электрически стираемый и перепрограммируемый  контроллер PIC16C84. Он также содержит электрически перепрограммируемое ПЗУ данных.

     ^{Микроконтроллеры  выпускаются в 28-выводных и 40/44-выводных корпусах. 28-выводные микроконтроллеры не имеют модуля ведомого параллельного порта (PSP), а число реализованных  входных каналов  АЦП 5.   Предварительную  информацию смотрите в таблице 1-1.}

     ^{На  рисунке 1-1 представлена структурная схема 28-выводных микроконтроллеров, а на рисунке 1-2 показана структурная схема 40-выводных микроконтроллеров. В таблицах 1-2 и 1-3 соответственно представлено назначение выводов 28-выводных и 40-выводных микроконтроллеров.} 

 

 

 
 

Примечания:

1. Подключение  вывода CCP2 к каналу порта ввода/вывода RB3 определяется битом конфигурации

микроконтроллера.