Microchip PIC16F877A MCU在按键控制LED和UART通信中的应用

Microchip的MCU以其稳定性和多功能性在嵌入式开发领域享有很高的声誉，PIC16F877A作为其经典的8位MCU，广泛应用于家电控制、工业自动化和物联网等领域。本文将介绍PIC16F877A MCU在按键控制LED和UART通信中的应用，并提供相关代码实现。

PIC16F877A简介PIC16F877A是Microchip公司推出的一款高性能8位微控制器，基于RISC架构，指令执行速度快，内置多个外设，如ADC、串口、I2C、SPI等，具有较大的RAM和EEPROM存储空间。该MCU主要适用于低功耗控制系统，支持多个中断源，适合需要实时响应的嵌入式应用。

硬件设计本应用场景包括以下硬件模块：

• MCU型号：Microchip PIC16F877A
• 功能模块：按键控制LED、串口通信
• 开发环境：MPLAB X IDE + XC8编译器
  

应用目标是实现通过按键控制LED的亮灭，并通过UART将LED的状态信息发送至上位机进行调试。

代码实现以下代码展示了如何通过PIC16F877A控制GPIO口实现按键控制LED，以及通过UART发送状态信息。

1. #include <xc.h>
   
2. 
   
3. // 配置位设置
   
4. #pragma config FOSC = HS   // 晶体振荡器
   
5. #pragma config WDTE = OFF  // 关闭看门狗定时器
   
6. #pragma config PWRTE = OFF // 关闭上电延时定时器
   
7. #pragma config BOREN = ON  // 使能掉电复位
   
8. #pragma config LVP = OFF   // 禁用低电压编程
   
9. #pragma config CPD = OFF   // 关闭数据EEPROM的代码保护
   
10. #pragma config WRT = OFF   // 禁用闪存写保护
    
11. #pragma config CP = OFF    // 关闭程序存储器的代码保护
    
12. 
    
13. #define _XTAL_FREQ 20000000  // 定义系统频率
    
14. 
    
15. // 定义引脚
    
16. #define LED_PIN PORTBbits.RB0   // LED连接到RB0引脚
    
17. #define BUTTON_PIN PORTBbits.RB1 // 按键连接到RB1引脚
    
18. 
    
19. // 函数声明
    
20. void System_Init(void);
    
21. void GPIO_Init(void);
    
22. void UART_Init(void);
    
23. void LED_Toggle(void);
    
24. void UART_Write(char data);
    
25. void UART_Write_String(char *str);
    
26. 
    
27. void main(void)
    
28. {
    
29.     // 初始化系统
    
30.     System_Init();
    
31.     // 初始化GPIO
    
32.     GPIO_Init();
    
33.     // 初始化UART
    
34.     UART_Init();
    
35.    
    
36.     // 主循环
    
37.     while (1)
    
38.     {
    
39.         // 检测按键状态
    
40.         if (BUTTON_PIN == 0) // 按键按下
    
41.         {
    
42.             __delay_ms(50); // 防抖延时
    
43.             if (BUTTON_PIN == 0)
    
44.             {
    
45.                 // 切换LED状态
    
46.                 LED_Toggle();
    
47.                 // 通过串口发送LED状态信息
    
48.                 UART_Write_String("LED Toggled!\r\n");
    
49.                 // 等待按键释放
    
50.                 while (BUTTON_PIN == 0);
    
51.             }
    
52.         }
    
53.     }
    
54. }
    
55. 
    
56. // 系统初始化
    
57. void System_Init(void)
    
58. {
    
59.     // 配置系统时钟
    
60.     OSCCON = 0x71;  // 设置内部振荡器频率为8MHz
    
61. }
    
62. 
    
63. // GPIO初始化
    
64. void GPIO_Init(void)
    
65. {
    
66.     TRISBbits.TRISB0 = 0;  // 配置RB0为输出引脚
    
67.     TRISBbits.TRISB1 = 1;  // 配置RB1为输入引脚
    
68.     LED_PIN = 0;           // 初始化LED状态为灭
    
69. }
    
70. 
    
71. // UART初始化
    
72. void UART_Init(void)
    
73. {
    
74.     TRISCbits.TRISC6 = 0;  // 配置RC6为TX输出引脚
    
75.     TRISCbits.TRISC7 = 1;  // 配置RC7为RX输入引脚
    
76.    
    
77.     // 配置波特率
    
78.     SPBRG = 31;            // 设置波特率为9600（20MHz晶振）
    
79.     TXSTAbits.BRGH = 1;    // 高波特率
    
80.     RCSTAbits.SPEN = 1;    // 使能串口
    
81.     TXSTAbits.TXEN = 1;    // 使能发送
    
82.     RCSTAbits.CREN = 1;    // 使能接收
    
83. }
    
84. 
    
85. // LED状态切换
    
86. void LED_Toggle(void)
    
87. {
    
88.     LED_PIN = ~LED_PIN;    // 切换LED状态
    
89. }
    
90. 
    
91. // 串口发送单字节
    
92. void UART_Write(char data)
    
93. {
    
94.     while (!TXSTAbits.TRMT);  // 等待发送缓冲区空
    
95.     TXREG = data;             // 发送数据
    
96. }
    
97. 
    
98. // 串口发送字符串
    
99. void UART_Write_String(char *str)
    
100. {
     
101.     while (*str)
     
102.     {
     
103.         UART_Write(*str++);
     
104.     }
     
105. }
     

复制代码

代码说明

• 系统初始化：通过System_Init()函数配置系统时钟，使MCU工作在合适的频率下。在本例中，我们使用20MHz的外部晶振。
  
• GPIO初始化：通过GPIO_Init()函数，将RB0引脚配置为输出，用于控制LED的状态；RB1引脚配置为输入，用于检测按键状态。
  
• 串口初始化：UART_Init()函数设置波特率为9600，串口使用RC6引脚作为发送（TX），RC7引脚作为接收（RX）。
  
• 按键控制LED：在主循环中，检测按键按下时，调用LED_Toggle()函数切换LED的亮灭状态，并通过串口发送“LED Toggled!”的状态信息。
  
• 防抖处理：在按键检测中，我们使用了一个简单的延时防抖，避免按键抖动引起误操作。
  
• 串口通信：通过UART_Write()和UART_Write_String()函数，向上位机发送LED状态的文本信息，方便调试和状态反馈。
  
  

扩展功能

• ADC应用：PIC16F877A带有10位ADC模块，可以通过ADC读取传感器数据，并通过UART发送至上位机进行监控。
  
• PWM控制：可以通过配置CCP模块输出PWM信号，用于控制电机或调节LED的亮度。
  
• 定时器中断：利用定时器中断来处理一些实时任务，例如定时采集数据或控制定时闪烁。
  
• I2C通信：PIC16F877A支持I2C通信，可以扩展I2C设备，如EEPROM、温湿度传感器等。
  
  

总结Microchip的PIC16F877A MCU在嵌入式系统中应用广泛，其丰富的外设资源和较高的性价比，使其成为许多中小型嵌入式项目的首选。本篇文章通过按键控制LED和串口通信的代码示例，展示了如何使用该MCU进行简单的控制与通信。随着项目的复杂度提升，可以进一步利用PIC16F877A的其他功能模块实现更多的应用场景。

我刚好手头有个PIC16F877A的开发板，可以直接跟着你这个代码做实验了。

串口通信这一块解释得挺清楚，学到了不少。

你这防抖处理虽然简单，但对很多项目来说已经够用了。

我之前没用过Microchip的MCU，看完感觉挺容易上手的。

我觉得用这个PIC16F877A来做家电控制是个不错的选择。

PWM调光可以再试一下，毕竟现在很多地方都用到这个。

你提到的定时器中断功能很实用，我可以试着加到我的项目中。

这个代码挺简洁的，没想到可以实现这么多功能。

能不能再加个I2C通信的例子？我项目里用到这块比较多。

这篇文章对我帮助很大，特别是串口调试那部分！

这寄存器操作的技术一流。