PIC單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與技巧

美國(guó)微芯公司(Microch{p TECHNOLOGY Inc．)開(kāi)發(fā)的CM0S工藝PIC系列8位單片機(jī)(RISC微控制器)，特別是采用內(nèi)置第二代FLASH存儲(chǔ)器(40年存儲(chǔ)壽命)的微控制器在快速應(yīng)用方面具有獨(dú)到之處。由于其易用性和高可靠性，該系列微控制器穩(wěn)居8位單片機(jī)全球出貨量之首。PIC系列單片機(jī)具有指令集簡(jiǎn)潔、簡(jiǎn)單易學(xué)、速度高、功能強(qiáng)、功耗低、價(jià)格低廉、體積小巧、適用性好及抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，大量應(yīng)用于汽車(chē)電氣控制、電機(jī)控制、工業(yè)控制儀表和儀表、通信、家電、玩具、低功耗的測(cè)控應(yīng)用等領(lǐng)域，在國(guó)內(nèi)越來(lái)越受到廣大設(shè)計(jì)者的歡迎，微芯公司的單片機(jī)已經(jīng)成為目前單片機(jī)世界的主流產(chǎn)品。

PIC 8位單片機(jī)內(nèi)已經(jīng)包含運(yùn)算器、存儲(chǔ)器、A／D、PWM、輸入和輸出I／O(灌電流可達(dá)25mA)、通信等常用接口，自由靈活的定義功能可以適應(yīng)不同的控制要求。而不必增加額外的IC芯片。這樣電路結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，開(kāi)發(fā)周期將大為縮短。

PICl6系列單片機(jī)屬于PIC8位單片機(jī)的中級(jí)型產(chǎn)品，采用14位的RISC指令系統(tǒng)。筆者使用PICl6F716單片機(jī)設(shè)計(jì)了一個(gè)電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到很多問(wèn)題，通過(guò)多方查找資料以及向MICROCHIP公司技術(shù)人員尋求支持，問(wèn)題一一得到解決?，F(xiàn)將部分問(wèn)題記錄如下，與大家一起探討。

1 ICD2作為程序燒寫(xiě)的使用

1.1 ICD2簡(jiǎn)介

MPLAB ICD2在線(xiàn)調(diào)試器是一款低價(jià)位的PIC開(kāi)發(fā)工具。它利用FLASH工藝芯片的程序區(qū)自讀寫(xiě)功能來(lái)實(shí)現(xiàn)仿真器調(diào)試功能；使用的軟件平臺(tái)是MICROCHIP的MPLAB IDE(集成開(kāi)發(fā)環(huán)境軟件包)，兼容Windows NT、Windows 2000和Windlows XP等操作系統(tǒng)。其通信接口方式可以是USB(最高可達(dá)2Mb／s)或RS-232串行接口方式；工作電壓范圍為2．O～5．5V，可支持最低2．0V的低壓調(diào)試。

MPLABICD2可以支持大部分FLASH工藝的芯片。它不僅可以用作調(diào)試器，同時(shí)還可以作為開(kāi)發(fā)型的燒寫(xiě)器使用。

1．2 ICD2作為燒寫(xiě)器時(shí)的配置

燒寫(xiě)芯片的方式有兩種：普通燒寫(xiě)和在線(xiàn)燒寫(xiě)。在線(xiàn)燒寫(xiě)是適合大批量生產(chǎn)方式的燒寫(xiě)辦法。使用在線(xiàn)燒寫(xiě)時(shí)通常用戶(hù)都已經(jīng)把芯片焊到了板上，此時(shí)就要求用戶(hù)板上有預(yù)留的燒寫(xiě)接口。用戶(hù)板上的接口是通過(guò)一條6芯的扁平電纜與ICD2主機(jī)上同樣的接口一一對(duì)應(yīng)連接的。圖1顯示了MPLAB ICD2與目標(biāo)板上模塊連接插座的互連狀況。

ICD連接插座有6個(gè)引腳，但只使用了其中的5個(gè)引腳，分別是VDD(電源)、VSS(地)、VPP(編程電壓)、PGC(同步時(shí)鐘)和PGD(數(shù)據(jù))。

1．3 ICD2作為燒寫(xiě)器時(shí)容易出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法

盡管MPLAG ICD2與目標(biāo)板的互連非常簡(jiǎn)單，但是一不小心就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，基本上每一個(gè)PIC的入門(mén)者都會(huì)碰到類(lèi)似的問(wèn)題。下面就一些常見(jiàn)問(wèn)題作簡(jiǎn)要敘述。

如圖l所示，在VPP與VDD之間通常要串接一個(gè)上拉電阻(通常約為lOkΩ)，這樣VPP線(xiàn)可置為低電平來(lái)手動(dòng)復(fù)位PICmicro單片機(jī)。但是對(duì)一般設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，都是采用上電自動(dòng)復(fù)位。如果在這里采用集成器件DMP809，那么就會(huì)導(dǎo)致連接不上，程序沒(méi)有辦法燒入。

對(duì)于PGC、PGD兩根線(xiàn)，由于在ICD2內(nèi)部已經(jīng)進(jìn)行了上拉，所以在外圍設(shè)計(jì)中，不要冉進(jìn)行上拉，否則會(huì)造成分壓。對(duì)于PGC、PGD和VPP三根線(xiàn)，不要對(duì)地接電容．因?yàn)殡娙輹?huì)阻礙在數(shù)據(jù)和時(shí)鐘線(xiàn)上電平的快速轉(zhuǎn)換，從而影響ICD2與目標(biāo)板的連接。同樣對(duì)于PGC、PGD，由于數(shù)據(jù)或時(shí)鐘都是雙向傳輸?shù)?，這時(shí)如果在中間串一個(gè)二極管，則會(huì)影響ICD2與單片機(jī)的雙向通信。

但是，對(duì)PGC和PGD來(lái)說(shuō)，在單片機(jī)上同時(shí)復(fù)用為普通I／O口，而有些使用上必須要接對(duì)地電容或者是串接二極管。對(duì)于這種情況，唯一的處理方式就是在燒寫(xiě)時(shí)從芯片的PGC和PGD端口直接跳線(xiàn)到程序燒寫(xiě)口。

2 A／D轉(zhuǎn)換通道切換問(wèn)題

筆者所設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器需要進(jìn)行很多A／D轉(zhuǎn)換，比如三相電流轉(zhuǎn)換、零序電流轉(zhuǎn)換以及各種*等。但是筆者所采用的PIC16F716單片機(jī)只有5路A／D轉(zhuǎn)換通道，因此附加了一個(gè)多位選擇開(kāi)關(guān)對(duì)一個(gè)A／D通道進(jìn)行復(fù)用。而在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)這樣一個(gè)問(wèn)題，就是A／D轉(zhuǎn)換值不準(zhǔn)確，甚至有點(diǎn)亂，但從程序流程以及代碼角度均查不出任何問(wèn)題。后查明PICl6F716單片機(jī)進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換通道切換時(shí)，需要一定的延時(shí)，延時(shí)時(shí)間是毫秒級(jí)。解決辦法是：在通道問(wèn)切換時(shí)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)通道轉(zhuǎn)換完成后，先轉(zhuǎn)到另一個(gè)通道；然后延時(shí)1ms左右，再進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。而對(duì)同一個(gè)通道信號(hào)切換時(shí)，要在第一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換完成后，禁止信號(hào)輸入，延時(shí)1ms左右；然后輸人信號(hào)，再進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換。

這種做法比較麻煩，也很占用時(shí)間，并且從調(diào)試結(jié)果來(lái)看，問(wèn)題并沒(méi)有解決。在反復(fù)進(jìn)行調(diào)試中，最后得到的優(yōu)化解決辦法是：對(duì)于通道間轉(zhuǎn)換以及同一通道信號(hào)轉(zhuǎn)換，要對(duì)每一個(gè)信號(hào)至少進(jìn)行兩次A／D轉(zhuǎn)換；第一次的轉(zhuǎn)換結(jié)果，舍棄不予處理，只取第二次A／D轉(zhuǎn)換的結(jié)果。從調(diào)試結(jié)果來(lái)看，很好地解決了這一問(wèn)題。