全球主流8位MCU芯片詳細(xì)解剖No.3:微芯 PIC16F877

　　PIC16F877基本電路

　　PIC振蕩頻率電路

　　單片機(jī)振蕩電路與整體系統(tǒng)工作速度有直接的關(guān)系，例如同步∕異步串行傳輸、定時(shí)器等，都與振蕩頻率有關(guān)，不同系列單片機(jī)有不同振蕩頻率，根據(jù)產(chǎn)品資料手冊(cè)，PIC16F877振蕩頻率最高可到20MHz；在圖1中，振蕩電路接于Pin13（OSC1/CLKIN）與Pin14（OSC2/CLKOUT），而振蕩電路有以下四種形式：

　　LP：使用低功率振蕩晶體（Low Power Crystal）

　　XT：使用振蕩器∕諧振器（Crystal/Resonator）

　　HS：使用高速振蕩器（High Speed Crystal/Resonator）

　　RC：使用電阻∕電容（Resister/Capacitor）

　　一般常用振蕩晶體或是諧振器作為單片機(jī)振蕩源，外接電路及PIC內(nèi)部電路說(shuō)明如圖6所示。圖中電容C1與C2規(guī)格大小是根據(jù)Crystal或Resonator而有所不同，表1列出電容建議值，使用其它振蕩源的電路說(shuō)明請(qǐng)參考產(chǎn)品資料手冊(cè)。

　　圖6. 振蕩源電路圖

　　表1. 建議電容值

　　外加電源與重置電路

　　PIC16F877的工作電壓為5V，連接Pin11與Pin32，Pin12與Pin31為地線接腳；重置電路連接Pin1，按下Reset后，內(nèi)部指令重頭開始執(zhí)行，系統(tǒng)重新運(yùn)作。

　　圖7. 電源與重置電路

　　輸入輸出接口

　　PIC16F877除了上述基本電路所占用的7支接腳外，其余的33支接腳都可當(dāng)成輸出、輸入接腳，輸入輸出端口是單片機(jī)基本界面，可以與周邊電路進(jìn)行電路控制和信號(hào)傳輸與檢測(cè)。PIC是8位的單片機(jī)，以接腳特性分組，每組盡量湊滿8支接腳，并將I/O命名為PORTA（RA0~RA5）、PORTB（RB0~RB7）、PORTC（RC0~RC7）、PORTD（RD0~RD7）和PORTE（RE0~RE2）等，各分組接口特性說(shuō)明如下：

　　PORTA

　　PIC16F877的PORTA總共有6個(gè)位（RA0~RA5），PORTA的接腳可作為數(shù)字輸出輸入端口，而系統(tǒng)重置后，PORTA自動(dòng)成為模擬輸入狀態(tài)，可讀取模擬輸入訊號(hào)。

　　PORTB

　　PORTB總共有8個(gè)位（RB0~RB7），可以撰寫程序規(guī)劃輸入輸出方向、狀態(tài)，其中，要進(jìn)行燒錄時(shí)，使用到三支接腳，分別是Pin36（RB3/PGM）、Pin39（RB6/PGC）與Pin40（RB7/PGD）。

　　PORTC

　　PORTC總共有8個(gè)位（RC0~RC7），除了可作為數(shù)位I/O外，還和一些特殊功能的周邊電路共享接腳，例如CCP（直流馬達(dá)控制）、I2C、SPI（同步串行通訊電路）、UART（異步串行傳輸電路）等等。

　　PORTD

　　PORTD總共有8個(gè)位（RD0~RD7），可作一般數(shù)字I/O，并與PSP（Parallel Slave Port）并列傳輸接口共享。當(dāng)整體系統(tǒng)需要多單片機(jī)時(shí)，彼此可以經(jīng)由并列傳輸接口來(lái)快速傳輸資料。

　　PORTE

　　PORTE總共有3個(gè)位（RE0~RE2），PORTE的Pin8、9、10有三種功能，除了基本I/O功能，也有模擬輸入功能，而上述PORTD的并列傳輸接口設(shè)定所需的控制接腳，如/RD、/WR、/CS等，也是屬于PORTE接腳。

　　PIC16F877指令簡(jiǎn)介

　　PIC16F877常用的語(yǔ)言有匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言兩種，匯編語(yǔ)言是將每一個(gè)機(jī)器碼使用一個(gè)文字代號(hào)代表，比較接近處理器真正動(dòng)作模式；而C語(yǔ)言是比較符合人們的使用習(xí)慣，事先將匯編語(yǔ)言組合成C語(yǔ)言形式，使用較為方便，但是C語(yǔ)言所組譯的機(jī)器碼程序通常比較大，且組譯軟件通常需要額外購(gòu)買。以下簡(jiǎn)介匯編語(yǔ)言相關(guān)指令與一套C語(yǔ)言組譯軟件。

　　PIC16F877指令摘要

　　PIC是采用RISC（Reduced Instruction Set Computing，精簡(jiǎn)指令集），與8051系列采用的CISC（Complicated Instruction Set Computing，復(fù)雜指令集）不同，PIC16F877所有指令指有35個(gè)，8051高達(dá)111個(gè)指令。

　　汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

　　1 引言

　　隨著電子控制技術(shù)的發(fā)展及其在汽車領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用， 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（Electric Power Steering， 簡(jiǎn)稱EPS）越來(lái)越成為目前汽車電子技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。與傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比，EPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈活性大，可以獲得理想的操縱穩(wěn)定性，能動(dòng)態(tài)地適應(yīng)汽車行駛狀況的變化，在操縱舒適性、安全性、環(huán)保、節(jié)能、易于維修等方面也充分顯示了其優(yōu)越性［1］。目前， 電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向已部分取代液壓助力轉(zhuǎn)向并獲得廣泛應(yīng)用，如日本的大發(fā)、三菱、本田汽車公司，美國(guó)的Delphi汽車系統(tǒng)公司，德國(guó)的ZF公司等都相繼研制出各自的EPS并裝配使用。國(guó)內(nèi)對(duì)EPS 系統(tǒng)的研究起步較晚，僅有清華、華中科大、吉林大學(xué)、合肥工大等高校開展了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的方案設(shè)計(jì)、系統(tǒng)建模和動(dòng)力學(xué)分析等研究，但處在理論探索、實(shí)驗(yàn)研究階段。國(guó)內(nèi)部分汽車廠商如重慶長(zhǎng)安、南昌昌河、東風(fēng)、一汽等與高校聯(lián)合研究，也都處在研制的初級(jí)階段，未達(dá)到實(shí)用程度［2］。

　　2 EPS系統(tǒng)的硬件組成及工作原理

　　2.1 EPS的硬件組成

　　EPS是一種直接依靠電力提供輔助扭矩的動(dòng)力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)如圖2-1所示，它由電子控制單元（ECU）控制電機(jī)提供助力，系統(tǒng)主要由電子控制單元、扭矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器、車速傳感器（可與其他系統(tǒng)共用）、直流電機(jī)、離合器、電磁繼電器、減速機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等組成。

　　圖2-1 EPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

　　2.2 EPS的工作原理

　　當(dāng)汽車點(diǎn)火開關(guān)閉合時(shí)，ECU上電開始對(duì)EPS系統(tǒng)進(jìn)行自檢，自檢通過(guò)后，閉合繼電器和離合器，EPS系統(tǒng)便開始工作，當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，位于轉(zhuǎn)向軸上的轉(zhuǎn)角傳感器和扭矩傳感器把測(cè)得方向盤上的角位移和作用于其上的力矩傳遞給ECU，ECU根據(jù)這兩個(gè)信號(hào)并結(jié)合車速等信息，控制電機(jī)產(chǎn)生相應(yīng)的助力，實(shí)現(xiàn)在全速范圍內(nèi)最佳控制：在低速行駛時(shí)，減輕轉(zhuǎn)向力，保證汽車轉(zhuǎn)向靈活、輕便，在高速行駛時(shí)，適當(dāng)增加阻尼控制，保證轉(zhuǎn)向盤操作穩(wěn)重、可靠。