PIC16C5X单片机概述

PIC16C5X单片机概述

—深圳市凌雁电子有限公司

    PIC系列单片机是美国Microchip公司推出的具有精简指令集高性能8位单片机，其优点是引脚少，性能优越，可直接带LED负载，具有低功耗省电模式，可广泛应用于复杂程度较低的场合。十多年来PIC系列单片正以迅猛的速度发展。

    在这一章节里我们将以PIC16C5X系列单片机为例，详细讲解PIC单片机的内部结构及工作原理。

[1].PIC16C5X单片机概况

PIC16C5X属CMOS单片机，是一个低价位高性能8位单片机，使用了仅有33条精简指令集、单字节单周期指令，每条指令执行时间最快可达200ns。易于记忆和使用的指令系统可大大减少产品的开发时间。多种时钟振荡电路睡眠低功耗省电模式及WDT（看门狗）带码保护功能，这些特性具有较大优势。PIC16C5X系列单片机可广泛应用于电机控制、汽车电路、家用电器等领域。

[2].PIC16C5X单片机主要性能

RISC精简指令集，指令仅有33条，指令长度为12位。

绝大部分均为单机器周期指令。

工作速度高，最快可达200ns（20MHz时钟时）。

数据长度为8位。

片内程序存储器容量为512-2kbyte。

片内静态数据存储器(SRAM)为25-73byte

硬件组成7个专用寄存器

两级硬件堆栈。

有直接、间接、相对和位寻址功能。

12-20条I/O引脚，每条引脚均可设置为输入和输出态。

多种时钟振荡电路及WDT定时器电路。

宽工作电压范围和低功耗模式：工作电压为2.5V-6.0V，典型工作电流为2mA，睡眠状态仅为3uA。

程序保密位，有效地保护用户的产权。

PIC16C5X系列单片机有多种不同的程序存储器和数据存储、I/O引脚、振荡类型、振荡频率及封装形式。这些器件可为研发实验提供方便，四种振荡方式是RC、XT、HS和LP，所需的振荡器是通过对片内的EPROM编程实现的，未编程状态器件为默认的RC振荡方式。

下表是PIC16C5X系列单片机一览表：

PIC16C5X系列单片机一览表
型号	EPROM	RAM	时钟频率	定时器	工作电压V	I/O口数	封装形式
PIC16C52	384x12	25	DC-4MHz	1	2.5-6.0	12	18DIP/SOIC
PIC16C54	512x12		DC-20MHz	1+WDT		12	18DIP/SOIC
PIC16C55	512x12					20	28DIP/SOIC
PIC16C56	1024					12	18DIP/SOIC
PIC16C57	2048	72				20	28DIP/SOIC
PIC16C58	2048	73				12	18DIP/SOIC

[3].PIC16C5X单片机引脚图

    PIC16C5X系列单片机有两种封装形式，一种是双列直插方式，另一种是表面贴装方式。其引脚如上图所示。现对其功能引脚简述如下：

    [1].RA0-RA3 I/O输入输出口A，对应内部的f5，是一个4位I/O端口，可位控。

    [2].RB0-RB7 I/O输入输出口B，对应内部的f6，是一个8位I/O端口，可位控。

    [3].RC0-RC3 I/O输入输出口C，对应内部的f7，是一个8位I/O端口，可位控。只有PIC16C55和PIC16C57才有。

    [4].RTCC 实时时钟/计数器输入端，在此端口输入信号的上升沿或下降沿计数，边沿可通过软件选择。

    [5].MCLR 主复位端，当MCLR为低电平时对单片机复位。

    [6].OSC1 振荡信号输入端。这个端口用于外部振荡信号的输入，用RC振荡时，它接RC电路，用石英振荡电路时，接石英晶体一端。

    [7].OSC2 振荡信号输出端。在用石英晶体振荡器或陶瓷振荡器时通过一个串联电阻R接振荡晶体一端，在RC振荡时常作CLKOUT输出（CLKOUT=1/4fosc）。

    [8].V_DD 电源电压。一般为5V，其范围在2.5-6.25V之间。

    [9].Vss 地端。

    [10].NC 空引脚。

PIC16C5X单片机寄存器文件

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PIC16C5X系列单片机是一个低功耗、高速、全静态CMOS单片机，含ROM、RAM、I/O及*处理器单元。这种结构基于寄存器文件概念，有独立的数据和程序存储器总线。数据总线及数据器（RAM）是8位字宽，程序总线及程序存储器（ROM）是12位字宽。这种概念强调位、字节和寄存器操作，CPU能在指令读取和执行过程的重叠中高速工作，即当一条指令执行时，下一条指令已经从程序存储器读出，有效地提高CPU的运算速度，同时，通用寄存器和操作寄存器同属于一个数据存储区，采用相同的寻址方式，这样寄存器的存取就非常简单，这样的结构体系决定了其指令系统相对简单但功能却十分强大。

数据寄存器文件

PIC16C5X的8位数据总线连接两个基本的功能部件，由32个或80个可寻址的位寄存器与I/O端口组成的寄存器文件和一个8位字宽的算术逻辑单元（ALU），32字节的RAM可直接用块结构寻址，每个块为16个字节，如下图所示。使用文件选择寄存器（f4），数据可直接寻址或间接寻址。工作寄存器w可执行立即寻址，这种指令结构从程序存储器读取数据送入w寄存器。

PIC16C5X的寄存器文件分为两个功能组，操作寄存器和通用寄存器，操作寄存器包括实时时钟/计数器RTCC、PC、状态寄存器、I/O寄存器（PORTS）和文件选择寄存器，通用寄存器存放数据及控制数据。

算术/逻辑运算单元

8位算术/逻辑运算单元ALU连接一个工作寄存器（w寄存器），它是通过w寄存器对数据进行算术和逻辑运算，也可对w寄存器或任何文件寄存器进行操作。

PIC16C5X单片机程序存储器

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    PIC16C5X系列单片机内部有一定容量的程序存储器和数据存储器，程序存储器的字节宽度为12位，用于存放用户程序和数据表格。PIC16C52有384字节的程序存储空间，PIC16C54/55的ROM空间为512字节，PIC16C56的地址空间为1024字节，PIC16C57/58则为2048个字节。PIC16C5X单片机采用的是分页寻址方式，每页位512字节，页面地址由状态寄存器f3的PA0、PA1选择。512字节的12位页内可直接寻址，较大的程序存储器可通过选择4个页、每页512字节页面来寻址，如下图所示。

    但当页面之间跳转（GOTO CALL指令）必须先把f3的PA0、PA1设置为相应的页面。需要注意的是：在系统复位时，程序计数器PC将指向程序存储器最后一个页面的最后一个单元。例如PIC16C54/55指向1FFH，PIC16C56指向3FFH，PIC16C57/58则指向7FFH。状态寄存器f3的PA0、PA1指向零页空间，所以程序员在编程时需要在程序存储器底部放置一条跳转指令，跳到程序入口。

    单片机执行程序时，程序计数器（PC）自动加1，程序操作支持直接、间接、相对寻址方式，能由测试、跳转指令、子程序调用指令、转移指令或把算出的地址装入PC来实现程序的跳转。片内两级堆栈为子程序嵌套提供服务。

堆栈

    PIC16C5X系列单片机提供两级堆栈，参考上图。CALL指令把程序计数器加1压入堆栈1，栈1自动压入栈2，当多于两级子程序调用指令执行时，堆栈中只有存储最近两个返回地址，所以主程序中调用的子程序最多只能嵌套一次，当执行一条CALL指令，PIC16C56/57/58的f3之页面选择位PA1、PA0被装入程序计数器的最高两位，第9位清“0”，也就是子程序入口地址必须位于存储页的低半页000-0FF、200-2FF、400-4FF、600-6FF地址。但这里指的是子程序主体的起始位置，而子程序体是可以延伸到下半页面的。

    PIC16C56/57/58，由于程序空间分别为1k和2k，可能存在跨页面子程序调用，所以调用子程序前须先把f3的PA1、PA0设置成该子程序所在页面地址。诚然，如果子程序与调用程序同在一个页面，则无需这个步骤。由于堆栈和PC的宽度是一样的，所以可在程序的任何地方执行CALL指令来调用子程序。当然跨页面的调用还须考虑页面地址PA1、PA0。

    RETLW（子程序返回指令）把栈1内容送到程序计数器PC，同时栈2内容复制到栈1，多于两个RETLW指令运行时，栈1只会装入先前存在栈2的地址，对于PIC16C56/57，程序总是返回调用它的同一页面，不管它是处在哪个页面，也不管f3的页面选择位的设置状态如何。但是执行RETLW指令并不会改变f3中的PA1、PA0的值。w寄存器会被装入RETLW指令中所指向的数值，即立即数。这在程序存储器中实现数据查表时就非常有用。

PIC16C5X单片机数据存储器

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    数据存储器分为操作寄存器、I/O寄存器、通用寄存器和专用寄存器四种。由于专用寄存器地址对用户不透明，我们将在后面的章节中论述。操作寄存器和I/O寄存器占用的物理地址是01H—07H，通用寄存器从地址08H开始。

    1.操作寄存器文件
    操作寄存器文件是寄存器文件的一种，它是专用的寄存器。它和通用寄存器文件有很大的区别。通用寄存器文件是用于存放数据的，而操作寄存器文件则用于寻址、定时等各种特殊用途。操作寄存器文件包括间接数据寻址寄存器f0、实时时钟/计数器f1（RTCC）、程序计数器f2(PC)、状态寄存器f3(STATUS)、文件选择寄存器f4（FSR）等。下面我们分别介绍这些寄存器。

    [1].间接寻址寄存器f0
    这不是一个物理寄存器，寻址f0则会读出文件选择寄存器f4的内容，并对f4所指定的文件寄存器进行间接寻址操作。f0常用作间接寻址指针。例如指令ADDWF f0,W把f4（FSR）所指的寄存器的内容和W寄存器相加，结果存于w,f0本身不存任何价值。

    [2].实时时钟/计数器f1（RTCC）
    该寄存器和其它寄存器一样，可通过程序写入和读出。它用于对加在RTCC引脚上的脉冲计数（用作计数器）或对内部时钟计数（对f_OSC4分频后计数，做定时器用）。RTCC的结构框图如下图所示。

    OPTION寄存器的PSA位控制预分频器（prescaler）的分配对象，当PSA位为“0”，8位可编程预分频器分配给RTCC，这时外部或内部信号经过预分频器分频后再输出给RTCC。预分频器的分频比由OPTION寄存器的PS0-PS2位决定。OPTION寄存器不在数据存储器内，是一个可由“OPTION”指令寻址的特别寄存器，如果预分频器被分配给RTCC，则写f1会对预分频器清“0”，但OPTION寄存器内容保持不变，则分配对象、分频比等均不变。

    OPTION寄存器的RTS位决定是对外部还是内部计数，当RTS=1时，对来自RTCC引脚的信号计数，当RTS=0时，对f_OSC/4计数。OPTION寄存器的RTE位决定RTCC脚的信号是上升沿（RTE=0）还是下降沿（RTE=1）时增1。当RTS=0，内部时钟（频率为f_OSC/4）作为计数对象，RTE位、RTCC引脚与内部电路无关。为减少功耗，RTCC脚必须连接V_DD或Vss。

    当预分频器分配给计数器/定时器RTCC后，RTCC将计数到预分频器值后加1，例如，如预分频器值为1:4，则RTCC将计数4次加1。

    无论内部还是外部时钟是否连接预分频器，一旦有时钟供给RTCC，f1将加1。在计数到达FFH时，在下一个计数发生后将自动清零，重新开始计数，一直循环下去。所有令f1（RTCC）加1的脉冲都将延时2个指令周期。例如在写f1后，随后的两个指令周期就不加1。这独立于外部或内部时钟的选取。如预分频器分配给RTCC，预分频器的输出将在f1（RTCC）加1前延时两个指令周期。对于写或读RTCC的指令（例如MOVF RTCC,W或CLRF RTCC）都是一样的，在应用RTCC时，在不影响其计数情况下测试，可用MOVF f1,W指令。

    应注意外部时钟用于RTCC时钟的有关情况。

    当外部时钟用于RTCC时，它与内部时钟同步。所以，外部时钟必须符合一定的要求，同样在外部时钟输入边沿到RTCC加1，存在着延时，在预分频后实现同步。在每个指令周期，P_SOUT的输出被采样两次以检测上升或下降沿。因此，这需要P_SOUT至少保持2T_OSC高电平和至少保持2T_OSC低电平。T_OSC是振荡周期。

    当不用预分频器时，P_SOUT输出与RTCC时钟输入一样，要求如下：

        T_RTH=RTCC 高电平时间≥2T_OSC+20ns
        T_RTL=RTCC 低电平时间≥2T_OSC+20ns

        当用预分频器时，RTCC输入被异步脉冲计数器型的预分频器分频，预分频器输出是对称的。

        P_SOUT=RTCC 高电平时间=P_SOUT低电平时间=N.T_RT/2
        当T_RT是RTCC输入周期和N是预分频器的值（2，4，8，……256）时，要求：

        N.T_RT/2≥2T_OSC+20ns
        或
        T_RT≥2(T_OSC+20ns)/N
    用户不需要确定RTCC高、低电平时间，但是如果RTCC的高、低电平持续时间太小，脉冲有可能不被采集。一般要求最小的高、低电平时间为10ns。RTCC输入要求为：

        T_RT=周期≥(4T_OSC+40ns)/N
        T_RTH=RTCC 高电平时间≥10ns
        T_RTL=RTCC 低电平时间≥10ns

    外部时钟的延时，预分频器的输出由内部时钟同步，RTCC在Q4时加1，从外部时钟边沿出现到RTCC实际加1，存在着一个较小的延时，在3T_OSC至
7T_OSC之间。例如，测量两个边沿之间的时间间隔，其精度在±4T_OSC之间。

PIC16C5X单片机通用寄存器和专用存储器

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    通用寄存器文件是用于存放数据的寄存器。一般用于中间数据或结果数据存放。所有的通用寄存器构成了通用寄存器文件。

    专用寄存器是单片机内的物理寄存器，它们与数据存储器无关，专用寄存器用于特殊用途，例如I/O断口控制等。

    1.通用寄存器
    PIC16C52/54/56的通用寄存器地址分配为F07H—F1FH，PIC16C55则为F08H—F1FH，这些地址组成了通用寄存器文件。PIC16C57/58的通用寄存器地址分配如下：

        F08H—F0FH:常用的并与存储器块无关的通用寄存器文件。

        F10H—F1FH:Bank0的通用寄存器文件。

        F20H—F2FH:等同于F00—F0FH。

        F30H—F3FH:Bank1的通用寄存器文件。

        F40H—F4FH:等同于F00—F0FH。

        F50H—F5FH:Bank2的通用寄存器文件。

        F60H—F6FH:等同于F00—F0FH。

        F70H—F7FH:Bank3的通用寄存器文件。

    2.专用寄存器
    [1].W工作寄存器
    在两个操作量的指令中用于存放第二个操作量，同时，也用于内部数据传送。

    [2].TRISA:A口(f5)I/O控制寄存器0-3位有效，对应于I/O(f5)4位宽度。
    [3].TRISB:B口(f6)I/O控制寄存器。
    [4].TRISC:C口(f7)I/O控制寄存器。
    执行TRIS指令时，w寄存器的内容将传送至I/O控制寄存器，以此来定义各I/O口的输入/输出状态。
    I/控制寄存器的某位为“1”，使相应的I/O线置于高阻抗状态，即输入态，某位为“0”，使相应的I/O线置输出态。I/O控制寄存器是只写寄存器，复位时全为“1”。

    [5].OPTION:预分频器/RTCC选择寄存器。
    分配预分频器(prescaler)给RTCC或WDT。预分频器只能分配给RTCC或WDT其中之一使用，不能同时使用。OPTION寄存器是用于定义预分频器的预分频系数，RTCC信号源及作用于RTCC的信号边缘。OPTION寄存器是一个只写6位宽度寄存器。执行OPTION指令时，会把W寄存器内容传送至OPTION寄存器中。在复位时，OPTION寄存器被置为全“1”。

RTS	RTE	PSA	PS2	PS1	PS0
D5	D4	D3	D2	D1	D0

    寄存器OPTION各位定义如下：

    [1]. RTS（D5）：RTCC信号选择位，RTS=0时，选中内部指令周期时钟（CLKOUT）为输入信号，在RTS=1时，选中RTCC引脚输入的信号。

    [2]. RTE（D4）：RTCC信号边沿选择位，RTE=0时，选中RTCC引脚输入信号的上升沿计数，RTE=1时，RTCC引脚输入信号下降沿触发。

    [3]. RTS（D3）：预分频器分配位。PSA=0时，把预分频器分配给RTCC，PSA=1时，把预分频器分配给WDT。

    [4]. PS0-PS2（D2-D0）：预分频值，它用于确定分频器的分频比，定义如下表所示。

预分频值	RTCC时分频比	WDT时分频比
0 0 0	1:2	1:1
0 0 1	1:4	1:2
0 1 0	1:8	1:4
0 1 1	1:16	1:8
1 0 0	1:32	1:16
1 0 1	1:64	1:32
1 1 0	1:128	1:64
1 1 1	1:256	1:128

PIC16C5X的I/O口

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PIC16C5X系列单片机所有I/O口都可被独立定义为输入或输出口。参见图1。作输入口时，这些端口不锁存，外部输入信号必须保持到读指令读入为止。输出信号被锁存并保持不变，直到被改变为止。要定义一个口为输出，可直接设定对应控制位为“0”，某位端口用于输入，则相应TRIS位须为“1”。

    当“TRIS f”送入“1”时，Q1、Q2都截止，I/O脚成高阻状态，此时为输入态。当执行指令如MOVF 6,W，把当前I/O口的状态读入数据总线。当“TRIS f”送出“0”时，Q1、Q2的导通情况取决于数据锁存器Q（非）的状态。当写入数据为“1”时，Q（非）输出“0”，Q1导通，Q2，截止，I/O口输出高电平。当数据为“0”时，Q（非）输出“1”，Q2导通，Q1截止，I/O口输出低电平。无论I/O脚置成输入或输出，执行指令（如MOVF 6,W）都是将I/O端口的状态读入数据总线。

    一些指令先读后写，如BCF、BSF指令整个端口状态读入CPU，执行位操作后再将结果写回去覆盖原来的内容，即输出结果放在I/O口的数据锁存器上，这点程序员需加以注意。特别当一个端口中一条或几条引脚一会儿作输入，一会儿又作输出而又执行BCF、BSF指令时。举例说明：BSF 6,5指令的目的是要把B口的第5位置为高电平“1”，执行这条指令时，先把整个B口当前的状态读入CPU，把第5位置成“1”后再把结果（8个位）重新输出到B口的数据锁存锁存器。如果B口的某位用作双向I/O口，且它在这时被定义为输入态，则在这条I/O脚上出现的输入信号被再写入这个I/O脚数据锁存器，从而覆盖原来的内容。如果这个I/O脚保留为输入方式，不会出现问题。但如果稍后这个I/O脚改为输出态，则数据锁存器bit1端内容可能和先前的不同了。

    I/O输出电路为CMOS互补推挽电路，有很强的带负载能力，高电平输出时具有20mA的拉电流，低电平输出时允许25mA的灌电流。这种特性可直接用于驱动LED显示器，为了改变某各引脚上的电平，这个引脚有效地输出“0”或“1”时，不应该同时又受到外部设备的驱动，因为由此引起的高输出电流可能损坏芯片。

    I/O操作指令周期的最后写I/O口，如果为读，数据须在指令周期开始前准备好。对于同一个口执行先写后读，必须小心。指令序列应满足要求：在下一条读I/O数据的指令执行之前，应使引脚的电平稳定，否则引脚的先前状态会被读入CPU，而不是新状态。建议最好用NOP指令或其他非I/O操作指令把读写指令隔开。

    在电磁干扰环境恶劣的情况下，如键盘处于静电放电ESD（Electronic Static Discharge）的环境中，由于电磁噪声干扰，寄存器的内容将受影响。若I/O控制寄存器的内容发生改变，即使一只引脚从输入变成输出状态，程序依然继续运行。此时程序从这一引脚读取数据，结果可能是错误的。面对这种情况，我们建议在一定时间间隔内需重新定义I/O口的输入和输出状态。如果程序安排上允许，最好是每次读写数据时设置I/O控制寄存器，虽然对于大多数时候不需要这样做，只是提醒程序员注意电磁噪声干扰问题。

PIC16C5X的时钟振荡器

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    PIC16C5X系列有四种振荡选择，标准晶体/陶瓷振荡器（XT）、低频低功耗振荡器（LP）、高速振荡器（HS）和阻容振荡器（RC）。在EPROM型和后缀为RC的单片机中，振荡器电路可由配置位EPROM编程来选择。QTP单片机中振荡器在出厂时已设定，它可通过特定方法测试。

    [1]. 石英晶体振荡器。

    PIC16C5X单片机的XT、HS或LP模式，OSC1和OSC2需要外接石英晶体或陶瓷振荡器，如下图所示，HS振荡器需要串联电阻Rs，Rs的取值范围在100欧至1k欧之间。

在单片机采用石英晶体振荡器或陶瓷振荡器时，所采用的电容和产生的频率有所不同，电容取值大有利于振荡稳定，但却延长了起振时间。

采用陶瓷振荡器时，所选择的电容容量和产生的振荡频率如表1所示。采用石英振荡器时，所选择的电容容量和产生的振荡频率如表2所示。

表1 陶瓷振荡器和匹配电容
振荡器类型	陶瓷振荡器频率	电容（C1=C2）/pF
XT	455kHz	150-330
	2.0MHz	20-330
	4.0MHz	20-330
HS	8.0MHz	20-330

[2]. RC振荡器。

对于定时不需要很准确的场合，RC振荡器可明显地降低成本。RC振荡器的频率和电源电压V_DD、外接电阻R_EXT、外接电容C_EXT和工作温度有关。由于在制造过程中参数的不一致，振荡器的频率对每个单片机可能有所不同。另外，不同封装方式的引线分布电容不同也会影响振荡频率，在外接电容C_EXT的值较小时特别明显。用户还需考虑所用的外部电阻R_EXT和C_EXT的误差。

表2 石英晶体振荡器和匹配电容
振荡器类型	振荡器频率	电容C1/pF	电容C2/pF
LP	32kHz	15-30	15
XT	100kHz	15-30	200-200
	200kHz	15-30	100-200
	455kHz	15-30	15-100
	1MHz	15-30	15-30
	2MHz	15	15
	4MHz	15	15
HS	4MHz	15	15
	8MHz	15	15
	20MHz	15	15

图2为RC振荡电路接线图，在外接电阻R_EXT的值小于2.2kΩ时，振荡器的工作可能不稳定，甚至不能起振。而电阻R_EXT太大时（如大于1MΩ），振荡器又容易受噪声、湿度及漏电干扰亦变得不稳定。我们建议R_EXT的取值范围为5-100kΩ为宜。

振荡器可以在没有外接电容的情况下工作，但为为了防止干扰和提高稳定性，推荐采用20pF以上的电容。在使用小电容时，由于印刷板和封装引线的分布电容的影响，将使振荡频率发生变化。表3为不同阻容值时的振荡频率。RC振荡时OSC2当作CLKOUT(CLKOUT=f_OSC/4）输出。

表3 RC振荡器在不同电阻电容时的振荡频率
C_EXT/pF	R_EXT/kΩ	平均振荡频率 f_OSC@5V,25℃
20	3.3	4.973MHz	±27%
	5	3.82MHz	±21%
	10	2.22MHz	±21%
	100	262.15kHz	±31%
100	3.3	1.63MHz	±13%
	5	1.19MHz	±13%
	100	684.64kHz	±18%
	100	71.56kHz	±25%
300	3.3	660kHz	±10%
	5	484.1kHz	±14%
	100	267.63kHz	±15%
	100	29.44kHz	±19%

[3]. 外部振荡。

在PIC16C5X单片机中也可采用外部振荡源的方法提供时钟源，来自外部的时钟从OSC1端输入单片机，OSC2置空，外部时钟只用于HS、XT和LP型振荡器的单片机。参见图3。

PIC16C5X的复位电路

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    PIC16C5X的复位电路可以由系统上电，把MCLR输入拉为低电平，或看门狗定时器溢出而产生。振荡启动定时器OST作用或MCLR输入为低电平，单片机将保持复位状态，复位时单片机处于以下状态：

    · 振荡器启动或工作，包括电源上升启动或睡眠唤醒启动。
    · I/O控制寄存器设定为全“1”，使所有I/O引脚（PA0-PA3、PB0-PB7、PC0-PC7）处于高阻状态。
    · 程序计数器PC设为全“1”，对于PIC16C54/55为1FFH，对于PIC16C56为3FFH，对于PIC16C57为7FFH。
    · OPTION寄存器设为全“1”。
    · 看门狗定时器WDT及其分频器清“0”。
    · 状态寄存器f3的程序页面选择位最高位（位3）清“0”。
    · 采用RC振荡器时，OSC2的CLKOUT信号保持为低电平。

    [1]. 内部上电复位电路

    内部上电复位电路是一个专门的电路，俗称POR（power on reset），PIC16C5X片内有POR电路，大多数情况下上电提供片内复位。一般不需要在MCLR端加上复位电路，只需将其接到V_DD上即可。

    上电复位电路是和振荡器启动定时器电路相结合而工作的。上电复位电路由上电检测电路、三输入或门和复位锁存器组成。振荡启动定时器OST则是由片内RC振荡器、8位异步脉冲计时器、复位锁存器和相应的门电路组成。复位电路简图参见图1所示。

    上电时，上电检测电路对电源电压的上升过程进行检测，当电压到达一定阈值时的时候，上电检测电路输出上电复位信号（POR），上电复位信号会对8位异步脉冲计数器清“0”，同时对复位锁存器置“1”。复位锁存器置“1”则从Q（非）输出单片机的复位信号，让芯片处于RESET状态，8位异步脉冲计数器清“0”，使OST也处于复位状态，从“0”开始计数，在MCLR端到达高电平并打开片内RC振荡器和8位异步脉冲计数器之间的“与”门时，RC振荡信号通过“与”门到8位异步脉冲计数器，启动定时器计时，计时18ms后就会产生超时信号去对复位锁存器清“0”，复位锁存器的Q（非）输出“1”，从而完成复位操作。

    保证上电复位正确的工作条件是：V_DD的上升速率不低于0.05V/ms，且要从0V开始上升。在低频振荡器要求长于18ms时间来启动及稳定，片内上电复位电路不能满足要求，此时使用外接RC电路以满足较长时间的上电过程。

    [2]. 外部上电复位电路

    对于从启动到稳定的时间大于18ms的低频振荡器，单片机需要用外接的上电复位电路来延长复位时间，以保证正确复位。一般外接的上电复位电路采用RC电路，其结构如图2所示。

    当V_DD上电斜率太小或使用低频振荡时器时，需要较长的启动时间，需使用外部上电复位电路，图2中的D是在V_DD掉电是迅速地将C上的电能放掉。

    要实现正确复位，要求V_DD到达最高电平后开始计算，MCLR到达高电平的时间加上启动定时器OST的计数满18ms时间应大于低频振荡器从启动到稳定所需要的时间。由于OST的周期是18ms，它是固定不能改变的，因此在V_DD到达高电平后，MCLR到达高电平的时间长短会影响复位过程。利用外接RC电路就可延长MCLR到达高电平的时间，从而保证复位过程的正确。图2中，V_DD达到高电平后通过R对C充电，在此期间，使MCLR有较长低电平时间。

    二极管D使电容在V_DD掉电时快速放电，MCLR引线最大漏电流约为5uA，R取值应小于40kΩ，使在其上的压降小于0.2V。否则漏电流在R上的压降会使MCLR上的高电平下降，在MCLR端串联电阻是限流电阻，用于限制放电时从外部电容C流入到MCLR端的电流，以防止损坏单片机。R2一般取值在100Ω-1kΩ之间即可。

PIC16C5X的低功耗模式

—深圳市凌雁电子有限公司

[1]. 电源下降保护电路

在实际应用中，有时需要考虑电源电压V_DD的下降情况。电源下降保护电路如图1所示。在这个电路中，当V_DD≤V_D+0.7V时，则会产生复位，原理为稳压管的稳压值V_D和晶体管Q1的e、b正向压降之和大于V_DD，稳压管Vz截止，晶体管Q1截止，MCLR端为低电平，单片机处于复位状态。

    图2是另一种保护电路，电路中用电阻代替了稳压管，价格较低，但效果较差，当V_DD≤(R1+R2)×0.7/R1时，晶体管截止，MCLR为低电平，单片机复位。

    [2]. 省电SLEEP

    执行SLEEP指令，进入省电模式，此时WDT被清“0”，然后重新开始计数，f3寄存器“PD”位被清“0”，“TO”位被置“1”，振荡驱动器停止工作，所有I/O保持原来状态，这种工作模式功耗最低。

    为使单片机功耗最小，进入SLEEP前，应使所有I/O口处于低电平或高电平状态，处于高阻状态的I/O脚应由外部设置成高或低电平（加上拉或下拉），以避免浮空输入所产生的开关电流。RTCC的输入端同样应处于V_DD或V_SS，MCLR引脚需处于高电平，以使电流最小，功耗最低。

    从SLEEP模式唤醒的过程如下：单片机可被WDT溢出或MCLR引脚上加一个低电平脉冲唤醒，在两种唤醒方式中，普通程序恢复执行前，单片机停留在RESET状态，持续一个振荡启动定时（OST）周期。标志寄存器STATUS的“PD”位，在上电时置“1”，会被“SLEEP”指令清“0”，此特征可用于检测单片机是上电复位还是从省电方式唤醒复位。标志寄存器的TO位，可用于判断唤醒是由外部MCLR信号还是WDT溢出引起的。

    注意的是在使用外接RC的上电复位电路时，不推荐用WDT唤醒省电模式，因为WDT溢出时产生RESET通常不会使外电容放电，且单片机只会由复位定时器的周期进行复位。

    [3]. 配置位EPROM

    配置位EPROM（configuration EPROM）有4个EPROM熔丝决定，这些位有别于程序存储器的EPROM普通位。

    两个熔丝用于选择振荡器类型，另两个一个是WDT允许位，一个程序保密位。

    · 用户识别码（Customer ID Code）

    PIC16C5X系列有16个特别的EPROM位，它们不是程序存储器单元，这些位用于存储用户识别码、校验码或其它信息数据，这些单元不能在普通程序中访问。

    · 代码保护

    当选择将芯片的程序保密位熔丝烧断（写入0）后，程序存储区ROM中的程序代码（12位宽）的高8位将被保护。此时读出的数据将是“00000000XXXX”形式，高8位全部被“0”取代，无法再解释这些代码的含义，也即不能进行代码复制，但单片机的功能并不受影响，代码程序仍然可正确执行。从而保护自己的著作权。

    当程序被保护时，从040H开始及以上存储单元的内容将受保护而不能编程，程序存储器地址000H—03FH的电源、用户ID码单元和配置位熔丝仍可编程。

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PIC16C5X单片机概述

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