1 PIC12XX的結(jié)構(gòu)

Microchip公司的單片機(jī)率先采用RISC（精簡指令集計(jì)算機(jī)）結(jié)構(gòu)的高性能價(jià)格比的嵌入式控制器。

該PIC單片機(jī)具有高速度、低工作電壓、低功耗、較大的輸入輸出直接驅(qū)動能力、在線串行編程、芯片的低價(jià)位和小體積等特點(diǎn)。為此，Microchip開發(fā)了高檔、中檔、低檔不同層次系列多種型號的產(chǎn)品，PIC12XX是一款基于EEPROM的8位微控制器的中檔PIC單片機(jī)，具有高性能的RISC CPU、特殊單片機(jī)功能、低功耗功能、增強(qiáng)型Timer 1外設(shè)功能，為單片機(jī)的精確延時(shí)技術(shù)提供可靠保障。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.1 外部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該單片機(jī)共8個(gè)引腳，其中6個(gè)引腳具有獨(dú)立方向控制功能的I/O引腳，其引腳結(jié)構(gòu)如圖2所示。

其引腳具有高灌/拉電流能力，可直接驅(qū)動LED。模擬比較器模塊帶有一個(gè)模擬比較器、片上可編程比較器參考電壓（CVREF）模塊、來自器件輸入引腳的可編程輸入復(fù)用、可外部訪問比較器輸出。Timer 0帶有8位可編程預(yù)分頻器的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器;增強(qiáng)的Timer 1帶有預(yù)分頻器的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，外部選通輸入模式，通過兩個(gè)引腳可實(shí)現(xiàn)在線串行編程。

1.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

高性能的RISC-CPU僅35條指令，除跳轉(zhuǎn)指令外，所有指令都是單周期，其時(shí)鐘頻率為DC-20 MHz，指令周期為0-200 ns;有較強(qiáng)的中斷功能，8級深度硬件堆棧，采用直接、間接和相對尋址方式;可選擇內(nèi)部和外部振蕩器，內(nèi)部為4 MHz高精度振蕩器，其出廠時(shí)精度已校準(zhǔn)為±1% ;能將CPU從休眠模式喚醒和進(jìn)入省電休眠模式，帶低功耗上電復(fù)位（POR）、上電延時(shí)定時(shí)器（PWRT）和振蕩器起振定時(shí)器（OST）、欠壓檢測（BOD）和獨(dú)立振蕩器的看門狗定時(shí)器;可復(fù)用MCLR輸入引腳，引腳電平變化可觸發(fā)中斷，具有獨(dú)立的可編程弱上拉功能、可編程代碼保護(hù)、高耐久性的閃存/EEPROM存儲單元，閃存耐寫次數(shù)達(dá)10 次，EEPROM耐寫次數(shù)達(dá)10 次，閃存/數(shù)據(jù)EEPROM的數(shù)據(jù)保持期》40年。

1.3 Timer 1工作特點(diǎn)

Timer 1模塊是由兩個(gè)可讀寫的8位寄存器（TMR1H和TMR1L）組成的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。TMR1寄存器對（TMR1H、TMR1L）從0000h遞增到FFFFh后，計(jì)滿回零到0000h。如果允許Timer 1中斷，則溢出時(shí)會產(chǎn)生Timer 1中斷。該中斷可通過置位/清零TMR1IE位來允許/禁止。Timer 1有3種工作模式：同步定時(shí)器模式、同步計(jì)數(shù)器模式、異步計(jì)數(shù)器模式。其模式由時(shí)鐘選擇位TMR1CS（T1CON）和同步控制位T1SYNC決定，如圖3所示。

在定時(shí)器模式下，Timer 1在每個(gè)指令周期遞增。而在計(jì)數(shù)器模式下，Timer 1在T1CKI引腳上外部時(shí)鐘的每個(gè)上升沿遞增。Timer 1可以通過TMR1ON（T1CON）控制位來打開和關(guān)閉。Timer 1還有一個(gè)內(nèi)部“復(fù)位輸入”，可由一個(gè)CCP模塊產(chǎn)生。Timer 1可以外接晶體振蕩器，當(dāng)Timer 1的振蕩器被使能（T1OSCEN位置1）時(shí)，T1OSI和T1OSO引腳設(shè)定為輸入引腳。也就是說，其相應(yīng)的TRIS值被忽略。

2 精確延時(shí)技術(shù)

2.1 理論分析

PIC12XX單片機(jī)內(nèi)置晶振的頻率為4 MHz，其精度為±1% ，則時(shí)鐘周期為0.25 us，單指令運(yùn)行時(shí)間為1 us，其誤差均為1%us，導(dǎo)致較大的累積誤差，故不能直接利用其內(nèi)部晶振進(jìn)行精確延時(shí)。為此需要采用高精度的外部時(shí)鐘信號，又由于Timer 1為16位，計(jì)滿次數(shù)為2 次，為便于計(jì)算采用頻率為32768Hz，即215Hz，精度為5×10-6，以此作為時(shí)鐘，計(jì)滿Timer 1為2 s，如果用該晶振作為時(shí)鐘，半年的最大誤差不會超過1 min。圖4為外接晶振信號發(fā)生電路原理圖。

由于PIC12XX指令運(yùn)行是按內(nèi)部晶振進(jìn)行的，為提高單片的延時(shí)精度，采用外接晶振信號作為時(shí)鐘信號，利用單片機(jī)的Timer 1進(jìn)行中斷延時(shí)，即可實(shí)現(xiàn)高精度的任意時(shí)間延時(shí)。

2.2 延時(shí)方法

經(jīng)過理論分析，采用圖5所示的基本電路進(jìn)行精確延時(shí)。由于采用的是32786 Hz時(shí)鐘，Timer 1為16位，因此采用中斷延時(shí)，當(dāng)Timer 1初值置為0000H時(shí)，中斷一次延時(shí)時(shí)間為2 s;當(dāng)Timer 1初值置為8000H時(shí)，中斷一次延時(shí)時(shí)間為1 s。對于大于或等于2 s的長延時(shí)，采用Timer1置0000H初值;對于大于1 s的長延時(shí)，采用Timer1置8000H初值;對于小于1 s的短延時(shí)，采用Timer 1置預(yù)算初值，中斷一次完成所有短延時(shí)，這樣可大大提高延時(shí)的精度。

2.3 延時(shí)關(guān)鍵子程序

由于精確延時(shí)采用的是外部晶振，則Timer 1接外部晶振的初始化程序采用如下精簡程序：

CLRF T1 CON ;Stop Timer1，Internal Clock Source

;T1 oscillator disabled，prescaler = 1:1

CLRF TMR1H ;Clear Timer1 High byte register

CLRF TMR1L ;Clear Timer1 Low byte register

CLRF INTCON ;Disable interrupts

BSF STATUS，RP0 ;Bank1

CLRF PIE1;Disable peripheral interrupts

BCF STATUS，RP0 ;BankO

CLRF PIR1;Clear pe ripheral interrupts Flags

MOVLW 0x32 ;External Clock source with 1:8 prescaler

MOVWF T1CON ;Clock source is synchronized to device

;Timerl is stopped and T1 OSC is disabled

BSF T1CON，TMR1ON ;Timerl starts to increment

;The Timerl interrupt is disabled，do poling on the overflow bit

T1_OVFL_WAIT

BTFSS PIR1，TMR1IF

GOTO T1_OVFL_WAIT

;Timer has overflowed

BCF PIR1，TMR1IF

根據(jù)延時(shí)方法分析，中斷置初值采用如下程序：

load_initial_s

bcf T1CON，TMR1ON

CLRF TMR1H; Clear Low byte，Ensures no rolover into

TMR1H，Value to load into TMR1H

MOVLW 0X80 ;Value to load into TMR1H，Write High byte

MOVWF TMR1H ;

MOVLW 0X00 ;Value to load into TMR1L，Write Low byte

ADDWF TMR1L;one second intrupt one time run 262162 Tcy，i.e.0.262162s。soset tmr1

BSF T1CON，TMR1ON

load_initial_ms

bcf T1CON，TMR1ON

CLRF TMR1L;Clear Low byte，Ensures no rolover into

TMR1H，Value to load into TMR1H

MOVLW 0Xxx;the value is preparative worked out

MOVWF TMR1H;

MOVLW 0Xxx ;the value is preparative worked out

MOVWF TMR1L;

BSF T1CON，TMR1ON

程序初始化后，通過預(yù)置初值，加上程序的其他結(jié)構(gòu)。就可以實(shí)現(xiàn)PIC的精確延時(shí)。

3 結(jié)束語

鑒于PIC12XX單片機(jī)的功能特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，采用外接晶振和Timer 1中斷技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)較精確的任意延時(shí)。另外。Microchip公司的PIC系列單片機(jī)具有實(shí)用、低價(jià)、易學(xué)、省電、高速和體積小等特點(diǎn)，還具有低功耗睡眠、掉電復(fù)位鎖定、上電復(fù)位電路、看門狗電路等功能，而且外圍器件少、占用空間小、成本低，保密技術(shù)也十分可靠，可最大限度地保護(hù)開發(fā)者的利益。因此，在工業(yè)控制、儀器儀表、計(jì)算機(jī)、家電等諸多領(lǐng)域具有極其廣泛的應(yīng)用前景。