單片機(jī)開(kāi)發(fā)商深圳英銳恩分享PIC單片機(jī)16F84內(nèi)部硬件資源，PIC16F84單片機(jī)點(diǎn)亮一只發(fā)光二極管的源程序?qū)嵗菫榱苏f(shuō)明PIC單片機(jī)16F84具體應(yīng)用時(shí)的基本格式。
　　現(xiàn)在我們已經(jīng)知道要單片機(jī)工作，就需用匯編語(yǔ)言編制程序。而對(duì)某個(gè)PIC單片機(jī)編程時(shí)，還需對(duì)選用的PIC單片機(jī)內(nèi)部硬件資源有所了解。這里介紹PIC16F84單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如圖1所示的框圖。由圖1看出，其基本組成可分為四個(gè)主要部分，即運(yùn)算器ALU和工作寄存器W；程序存儲(chǔ)器；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和輸入/輸出(I/O)口；堆棧存儲(chǔ)器和定時(shí)器等?，F(xiàn)分別介紹如下。
　　1運(yùn)算器ALU及工作寄存器W
　　運(yùn)算器ALU是一個(gè)通用算術(shù)、邏輯運(yùn)算單元，用它可以對(duì)工作寄存器W和任何通用寄存器中的兩個(gè)數(shù)進(jìn)行算術(shù)(如加、減、乘、除等)和邏輯運(yùn)算(如與、或、異或等)。16F84是八位單片機(jī)，ALU的字長(zhǎng)是八位。在有兩個(gè)操作數(shù)的指令中，典型的情況是一個(gè)操作數(shù)在工作寄存器W中，而另一個(gè)操作數(shù)是在通用寄存器中，或者是一個(gè)立即數(shù)。在只有一個(gè)操作數(shù)的情況下，該數(shù)要么是在工作寄存器W中，要么是在通用寄存器中。W寄存器是一個(gè)專用于ALU操作的寄存器，它是不可尋址的。
　　根據(jù)所執(zhí)行的指令，ALU還可能會(huì)影響框圖中狀態(tài)寄存器STATUS的進(jìn)位標(biāo)志C、全零標(biāo)志Z等。
　　2程序存儲(chǔ)器
　　單片機(jī)內(nèi)存放程序指令的存儲(chǔ)器稱為程序存儲(chǔ)器。PIC16F84的所有指令字長(zhǎng)為14位。所以程序存儲(chǔ)器的各存儲(chǔ)單元是14位寬。一個(gè)存儲(chǔ)單元存放一條指令。16F84的程序存貯器有1024(28)個(gè)存儲(chǔ)單元(存儲(chǔ)容量為1k)。這些程序存儲(chǔ)器都是由FPEROM構(gòu)成的。
　　程序存儲(chǔ)器是由程序計(jì)數(shù)器PC尋址的。16F84的程序計(jì)數(shù)器為13位寬，可尋址8K(8×1024)的程序存儲(chǔ)器空間，但16F84實(shí)際上只使用了1k的空間(單元地址為0～3FFH)。當(dāng)訪問(wèn)超過(guò)這些地址空間的存儲(chǔ)單元時(shí)，將導(dǎo)致循環(huán)回到有效的存儲(chǔ)空間。
　　對(duì)于用過(guò)其它單片機(jī)的用戶，可能會(huì)感到16F84的片內(nèi)存儲(chǔ)器容量太少了。實(shí)際上并非如此，因?yàn)?6F84的指令系統(tǒng)都是由單字指令構(gòu)成的，相應(yīng)于其它由二字節(jié)、三字節(jié)甚至四字節(jié)指令的單片機(jī)而言，PIC單片機(jī)的程序存儲(chǔ)器有效容量要比標(biāo)稱值擴(kuò)大25倍到3倍

3  數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器
　　在單片機(jī)PIC16F84中，除了有存放程序的程序存儲(chǔ)器外，還有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。單片機(jī)在執(zhí)行程序過(guò)程中，往往需要隨時(shí)向單片機(jī)輸入一些數(shù)據(jù)，而且有些數(shù)據(jù)還可能隨時(shí)改變。在這種情況下就需用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。由于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器不但要能隨時(shí)讀取存放在其各個(gè)單元內(nèi)的數(shù)據(jù)，而且還需隨時(shí)寫進(jìn)新的數(shù)據(jù)，或改寫原來(lái)的數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器需由隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM構(gòu)成。RAM存儲(chǔ)器在斷電時(shí)，所存數(shù)據(jù)隨即丟失，這在實(shí)際應(yīng)用中有時(shí)會(huì)帶來(lái)不便。但是，在16F84單片機(jī)中有64×8位E2PROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。存放在E2PROM中的數(shù)據(jù)在斷電時(shí)不會(huì)丟失。
　　16F84單片機(jī)中的RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器如表1所示，該RAM分為兩個(gè)存儲(chǔ)體：即存儲(chǔ)體0(Bank0)和存儲(chǔ)體1(Bank1)。每個(gè)存儲(chǔ)體均可以直接用內(nèi)部總線傳送信息，所以它們都是以寄存器方式工作和尋址。這些八位寄存器，又可分為通用寄存器和專用寄存器兩個(gè)部分。通用寄存器存放數(shù)據(jù)，專用寄存器存放控制單片機(jī)運(yùn)作的信息。每個(gè)存儲(chǔ)體最大可擴(kuò)展到7FH(128個(gè)字節(jié))。在每個(gè)存儲(chǔ)體中，專用寄存器被安排在低位地址空間，通用寄存器被安排在高位地址空間。
　　通用寄存器用法單一，但專用寄存器卻各有各的用處，現(xiàn)將較基本的專用寄存器作一簡(jiǎn)單介紹。
　　(1)程序計(jì)數(shù)器(PCL、PCLATH)。程序計(jì)數(shù)器PC是對(duì)程序進(jìn)行管理的計(jì)數(shù)器。PIC16F84的程序計(jì)數(shù)器為13位寬，最大可尋址的存儲(chǔ)空間為8k×14位。實(shí)際上16F84只使用前1k×14位(0000～03FFH)存儲(chǔ)空間。因程序計(jì)數(shù)器有13位寬，而專用寄存器只有8位。因此PC由兩個(gè)專用寄存器構(gòu)成。其低八位PCL是一個(gè)可讀/寫寄存器(地址為02H或82H)，而高字節(jié)PCH(有效位5位)不能直接進(jìn)行讀/寫操作，它是通過(guò)一個(gè)8位的保持寄存器PCLATH(地址為0A或8AH)把高5位地址傳送給程序計(jì)數(shù)器的高字節(jié)。當(dāng)執(zhí)行CALL、GOTO指寫PCL時(shí)，PC值的高字節(jié)就從PCLATH寄存器中裝入。
　　(2)狀態(tài)寄存器STATUS。狀態(tài)寄存器STATUS含有算術(shù)邏輯單元ALU運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)(如有無(wú)進(jìn)位等)、復(fù)位狀態(tài)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)體選擇位。有關(guān)位位的設(shè)定如表2所示，功能如下：
　　1)第0位。進(jìn)位/借位位C。執(zhí)行加、減運(yùn)算指令
表2　　
　IRP　RP1　RP0　TO　PD　Z　DC　C
后，若結(jié)果有進(jìn)位或借位，則C被置1，否則置0。在執(zhí)行移位指令時(shí)，也要用到這一位。
　　2)第1位。輔助進(jìn)位/借位位DC。執(zhí)行加、減運(yùn)算指令后，若結(jié)果的低四位向高四位有進(jìn)位或借位，則DC置1，否則置0。
　　3)第2位。零標(biāo)志位運(yùn)算結(jié)果為零，Z被置1；運(yùn)算結(jié)果不為零，Z被清零。
　　4)第3位。低功耗標(biāo)志位PD。上電復(fù)位或執(zhí)行CLRWDT指令后置1，執(zhí)行SLEEP指令后被清零。
　　5)第4位。定時(shí)時(shí)間到標(biāo)志位TO。上電復(fù)位或執(zhí)行CLRWDT、SLEEP指令后被置1，監(jiān)視定時(shí)器的定時(shí)時(shí)間到被清零。
　　6)第5位和第6位(RP0、RP1)。這兩位是用于直接尋址時(shí)的寄存器體選擇位。即00——選中Bank0(00H～7FH)；01——選中Bank1(80H～FFH)，16F84只有兩個(gè)存儲(chǔ)體。故10、11不用。
　　7)第7位IRP。這是間接尋址的寄存體選擇位。0——選中Bank0、1(00H～FFH)，1——選中Bank2、3。16F84只有Bank0、1，所以此IRP位應(yīng)被置為0。
　　(3)間接尋址INDF和FSR寄存器
　　INDF寄存器不是一個(gè)物理寄存器，而是一個(gè)邏輯功能的寄存器(地址為00H或80H)，當(dāng)對(duì)INDF寄存器進(jìn)行尋址時(shí)，實(shí)際上是訪問(wèn)FSR寄存器內(nèi)容所指的單元，即把FSR寄存器作為間接寄存器使用。FSR稱為“寄存器選擇”寄存器，地址為(04H或84H)。對(duì)INDF寄存器本身進(jìn)行間接尋址訪問(wèn)，將讀出FSR寄存器的內(nèi)容，例如當(dāng)FSR=00H時(shí)，間接尋址讀出INDF的數(shù)據(jù)將為00H。用間接尋址方式寫入INDF寄存器時(shí)，雖然寫入操作可能會(huì)影響STATUS中的狀態(tài)字，但寫入的數(shù)據(jù)是無(wú)效的。

4  I/O口
　　單片機(jī)作為一個(gè)控制器件必定有數(shù)據(jù)輸入和輸出。輸入量可能是溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等，而輸出量可能是開(kāi)關(guān)量和數(shù)據(jù)，以保證受控過(guò)程在規(guī)定的范圍內(nèi)運(yùn)行。數(shù)據(jù)的輸入和輸出都需通過(guò)單片機(jī)內(nèi)部有關(guān)電路，再與引腳構(gòu)成輸入/輸出(I/O)端口。PIC16F84單片機(jī)芯片有兩個(gè)I/O端口(PROTA和PORTB)。端口A為5位口，端口B為8位口，共占用13位引腳。每個(gè)端口由一個(gè)鎖存器(即數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的特殊功能寄存器05H、06H單元)、一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器等組成。當(dāng)把I/O口作輸出時(shí)，數(shù)據(jù)可以鎖存；作輸入口時(shí)，數(shù)據(jù)可以緩沖。
　　16F84 PORTA口中的RA4是斯密特觸發(fā)輸入、漏極開(kāi)路輸出。而其它的RA口引腳都是TTL電平輸入和全CMOS驅(qū)動(dòng)輸出。端口PORTB是一個(gè)八位雙向可編程I/O口。各端口雖然也由鎖存器、驅(qū)動(dòng)器、緩沖器等構(gòu)成，但因功能略有不同而導(dǎo)致電路亦存在差別?，F(xiàn)以PORTA口的RA0 ～RA3的電路(見(jiàn)左圖)為例，說(shuō)明其基本工作原理。
　　圖中RA口的I/O引腳是由數(shù)據(jù)方向位(寄存器TRISA)來(lái)定義數(shù)據(jù)流向。當(dāng)TRISA寄存器的位置為“1”時(shí)，其輸出驅(qū)動(dòng)器(由P溝道和N溝道MOS管串接而成)呈高阻態(tài)，即兩個(gè)MOS管均截止，I/O口被定義為輸入。此時(shí)，數(shù)據(jù)由I/O端輸入，經(jīng)TTL輸入緩沖器到D觸發(fā)器。當(dāng)執(zhí)行讀指令時(shí)，此D觸發(fā)器使能，數(shù)據(jù)經(jīng)三態(tài)門進(jìn)入數(shù)據(jù)總線。
　　當(dāng)TRISA的位置為“0”時(shí)，I/O口被定義為輸出，此時(shí)輸出鎖存器的輸出電平就是I/O口的輸出電平。
　　讀PORTA寄存器的結(jié)果就是讀取I/O引腳上的電平，而寫PORTA寄存器的結(jié)果是寫入I/O鎖存器。所有的寫I/O口的操作都是一個(gè)“讀入/修改/寫入”的過(guò)程，即先讀I/O引腳電平，然后由程序修改(按要求給定一個(gè)值)，再置入I/O鎖存器。
　　PIC16F84單片機(jī)的輸出可提供20mA的電流，所以它可直接驅(qū)動(dòng)LED。PORTA和PORTB各個(gè)位均可分別定義為輸入和輸出。下面以PORTA口初始化程序的實(shí)例，說(shuō)明選擇I/O口的方法。
　　CLRF PORTA；端口A被清零
　　BSF STATUS；狀態(tài)寄存器STATUS的RPO位置為1，選BANK1。
　　MOVLW 0xCF  ；將定向值
　　　　　　　　  ；11001111置入W工作寄存器
　　MOVWF TRISA；置RA(3～0)位為輸入
　　　　　　　??；RA 54位為輸出
　　　　　　　 ??；TRISA 76位未用
　　在使用I/O口時(shí)應(yīng)注意：
　　(1)當(dāng)需要一個(gè)I/O口一會(huì)做輸入、一會(huì)又做輸出時(shí)，輸出值會(huì)不確定。
　　(2)I/O引腳輸出驅(qū)動(dòng)電路為CMOS互補(bǔ)推挽輸出。當(dāng)其為輸出狀態(tài)時(shí)，不能與其它輸出腳接成“線或”或“線與”，否則，會(huì)因電流過(guò)載燒壞單片機(jī)。
　　(3)當(dāng)對(duì)I/O口進(jìn)行寫操作后不宜直接進(jìn)行讀操作，一般要求在兩條連續(xù)的寫、讀指令間至少加入一條NOP指令。
　　例：MOVWF 6 ；寫I/O
　　　  NOP        ；穩(wěn)定I/O電平
　　　 MOVF 6，W；讀I/O
　　5堆棧
　　單片機(jī)執(zhí)行程序時(shí)，常常要執(zhí)行調(diào)用子程序。這樣就產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題：如何記憶是從何處調(diào)用的子程序，以便執(zhí)行子程序之后正確返回。此外，在程序執(zhí)行過(guò)程中，還可能會(huì)發(fā)生中斷，轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷子程序，這時(shí)，又如何記憶從何處中斷，以便返回呢?
　　滿足上述功能的方法就是“堆棧”技術(shù)。
　　“堆棧”是一個(gè)用來(lái)保存臨時(shí)數(shù)據(jù)的棧區(qū)。當(dāng)主程序調(diào)用子程序時(shí)，單片機(jī)執(zhí)行到CALL指令或發(fā)生中斷時(shí)，就自動(dòng)將下一條指令的地址“壓棧”保存到棧區(qū)。當(dāng)子程序結(jié)束，單片機(jī)執(zhí)行返回指令時(shí)，就自動(dòng)地把棧區(qū)的內(nèi)容“彈出”，作為下步指令執(zhí)行的新地址。
　　PIC16F84單片機(jī)芯片內(nèi)有一個(gè)8級(jí)13位寬(與PC同寬)的硬件堆棧，此堆棧既不占用程序存儲(chǔ)空間，也不占用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。當(dāng)執(zhí)行一條CALL指令或一個(gè)中斷被響應(yīng)后，程序計(jì)數(shù)器PC中的斷點(diǎn)地址就自動(dòng)被壓棧(PUSH)保護(hù)，而當(dāng)執(zhí)行RETURN、RETLW或者RETFIE指令時(shí)，堆棧中的斷點(diǎn)地址會(huì)彈回(POP)程序計(jì)數(shù)器PC中。無(wú)論是PUSH還是POP操作，都不影響PCLATH寄存器的內(nèi)容?！?/p>

6定時(shí)器/計(jì)數(shù)器TMRO
　　PIC單片機(jī)16F84中有一個(gè)定時(shí)器，此定時(shí)器也可用于計(jì)數(shù)，因此稱為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，符號(hào)為TMRO。TMRO可用于定時(shí)控制、延時(shí)、對(duì)外部事件計(jì)數(shù)和檢測(cè)等場(chǎng)合。TMRO是一個(gè)8位增量(加1)計(jì)數(shù)器。它在數(shù)據(jù)存貯器中的地址為01。定時(shí)器所用的時(shí)鐘源可以是內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘(OSC/4，即四倍振蕩周期)，也可以是外部時(shí)鐘。若TMRO對(duì)內(nèi)部系統(tǒng)時(shí)鐘的標(biāo)準(zhǔn)脈沖系列進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，就成為定時(shí)器；對(duì)外部脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)TMRO就成為計(jì)數(shù)器。
　　不管是定時(shí)還是計(jì)數(shù)方式，TMRO在對(duì)內(nèi)部時(shí)鐘或?qū)ν獠渴录?jì)數(shù)時(shí)，都不占用CPU時(shí)間，除非TMRO溢出，才可能中斷CPU的當(dāng)前操作?？梢?jiàn)，定時(shí)器是單片機(jī)16F84中效率高且工作靈活的部件。
　　為了擴(kuò)大定時(shí)或計(jì)數(shù)的范圍，配合TMRO的使用，還有一個(gè)可編程預(yù)定標(biāo)器。此定標(biāo)器實(shí)際上是一個(gè)可編程分頻器。
　　TMRO的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如附圖所示。其工作方式由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的項(xiàng)選寄存器OPTION控制。OPTION是一個(gè)可讀/寫的寄存器，如附表所示。它含有配置TMRO/WDT預(yù)定標(biāo)器、外部INT中斷、TMRO等的各種控制位。
　　TMRO的定時(shí)、計(jì)數(shù)方式是由OPTION寄存器中的D5(即TOCS位)確定。當(dāng)TOCS=0時(shí)，工作于定時(shí)器方式；當(dāng)TOCS=1時(shí)，工作于計(jì)數(shù)器方式。作定時(shí)器時(shí)，每個(gè)指令周期加1(無(wú)預(yù)分頻時(shí))；而作計(jì)數(shù)器時(shí)，則在每個(gè)RA4/TOCKI引腳上電平變化時(shí)加1。OPTION寄存器的位4(TOCS位)決定外部脈沖的觸發(fā)方式，當(dāng)TOSE=1，下降沿觸發(fā)；TOSE=0，上升沿觸發(fā)。當(dāng)TMRO內(nèi)部計(jì)數(shù)器發(fā)生計(jì)數(shù)溢出(從FFh→00h)時(shí)，溢出位送入中斷控制寄存器INTCON。
　　由附圖可知，預(yù)分頻器也是一個(gè)8位計(jì)數(shù)器。其分頻數(shù)是由OPTION寄存器中的PS2～PS0三位值來(lái)改變。分頻數(shù)可以是以下8種之一：1∶1、1∶2、1∶4、1∶8、1∶16、1∶32、1∶64和1∶128。
　　當(dāng)分頻器用于TMRO時(shí)，所有寫入TMRO的指令，如CLRF 1、MOVWF 1、BSF 1、等都將對(duì)預(yù)分頻器清零。需要注意的是，預(yù)分頻器是不能讀寫的。此分頻器可用于TMRO，也可用于WDT，其切換由軟件控制。為了避免意外的芯片復(fù)位，當(dāng)需要切換時(shí)，必須執(zhí)行相應(yīng)的一段程序，以下是從WDT切換到TMRO時(shí)所需執(zhí)行的程序：
　　CLRWDT　　　　     ；
　　　　　　　　　　　　 對(duì)WDT和預(yù)定標(biāo)器清零
　　BSF 　    STATUS，RP0 ；選中存儲(chǔ)體1
　　MOVLW  B′xxxx0xxx′   ；PSA=0，選中TMRO
　　MOVWF  OPTION　 　；送入OPTION寄存器
　　BCF　   STATUS，RP0  ；復(fù)位存儲(chǔ)體0

7   延時(shí)和定時(shí)
　　在設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，經(jīng)常會(huì)遇到需要使某一過(guò)程（如加溫、加壓等）持續(xù)一段時(shí)間的情況，如連續(xù)加壓1分鐘，通電2分鐘等。單片機(jī)如何正確確定這段時(shí)間呢？這里可通過(guò)兩種方式，即延時(shí)和定時(shí)來(lái)實(shí)現(xiàn)。試看下例。
　　在應(yīng)用系統(tǒng)中要求PIC16F84單片機(jī)的RAO端控制一個(gè)發(fā)光二極管按一定頻率閃亮，可通過(guò)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)還必須為16F84單片機(jī)編制一個(gè)程序。由電路圖可知，要使發(fā)光二極管LED按一定的頻率閃亮，只要使RAO端輸出一個(gè)變化的高→低→高……電平即可。由此設(shè)計(jì)出如下的源程序（清單1）：
　　list P=16F84，F(xiàn)=INHX8M
　　；……
　　　　 ORG 　 0
　　　　 MOVLW 0 ；主程序開(kāi)始
　　　　 TRIS　 5　　 ；置RA口為輸出
　　　　 BCF 　 5，0 　 ；RA口0位清零
　　LOOP：CALL 　DELAY；閃動(dòng)延時(shí)
　　　　 COMF 5　　 ；RA口求反，亮—滅交替
　　　　 GOTO LOOP 　 ；循環(huán)
　?。?amp;hellip;…
　　DELAY　　　　　 ；以下為延時(shí)子程序
　　　　　 MOVLW　　D′50
　　　　　 MOVWF 　　8
　　LOOP1：MOVWF 　　9
　　LOOP2：DECFSZ 　　9，F(xiàn)
　　　　　 GOTO 　　LOOP2
　　 　　DECFSZ 　　8，F(xiàn)
　　　　　GOTO 　　　LOOP1
　　RETLW 　　　 　　0
　　由清單1可知，當(dāng)主程序開(kāi)始時(shí)，首先將工作寄存器W清零，然后將W寄存器的內(nèi)容送TRISA寄存器，使其清零，以設(shè)置RA口為輸出。接著又將RA口的第5位清零，使LED開(kāi)始時(shí)處于熄滅狀態(tài)。隨之持續(xù)一段時(shí)間，即執(zhí)行延時(shí)子程序，再將RA口取反，變?yōu)楦唠娖捷敵觯琇ED發(fā)光，再延時(shí)，又使RA口取反，LED熄滅……。這樣，LED就一暗一亮，持續(xù)交替進(jìn)行。
　　在這里，使LED亮、暗持續(xù)一段時(shí)間是通過(guò)單片機(jī)執(zhí)行延時(shí)子程序DELAY來(lái)實(shí)現(xiàn)的。此延時(shí)程序的核心就是讓單片機(jī)的CPU反復(fù)執(zhí)行使寄存器內(nèi)容減1的指令DECFSZ。即將十進(jìn)制數(shù)50分別裝入通用寄存器F8、F9，以進(jìn)行50×50=2500次的減1操作。如果執(zhí)行一次DECFSZ指令需1個(gè)指令周期（跳轉(zhuǎn)時(shí)需2個(gè)周期），若設(shè)振蕩頻率為100kHz，即指令周期為40μs，則延時(shí)時(shí)間為2500×40=100000μs=100ms，即01秒。實(shí)際上還略為大些。此延時(shí)時(shí)間已超過(guò)人眼的視覺(jué)保留時(shí)間。因而能看清LED的明、暗交替變化。
　　如果我們需要更長(zhǎng)的延時(shí)時(shí)間，可仿照上例，裝入更大的數(shù)或引入多重循環(huán)。因此，在原則上，延時(shí)時(shí)間可根據(jù)需要任意延長(zhǎng)。
　　不過(guò)，采用延時(shí)程序來(lái)持續(xù)某一過(guò)程的方式有缺陷。延時(shí)就是使CPU在某幾條指令上“轉(zhuǎn)圈”，延時(shí)越長(zhǎng)，“轉(zhuǎn)圈”數(shù)越多，這時(shí)，CPU不能再去執(zhí)行其它操作，如監(jiān)視溫度、濕度等。這在某些實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，不允許這樣做。為此，在單片機(jī)16F84單片機(jī)中，專門設(shè)置了一個(gè)“鬧鐘”——定時(shí)器TMR0。需要某過(guò)程延續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間，可將其“撥入”TMR0，到時(shí)它會(huì)發(fā)生“中斷”，告訴CPU定時(shí)時(shí)間到。要CPU暫停其它工作，轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)執(zhí)行“中斷子程序”，完成輸出開(kāi)、關(guān)信號(hào)之類的任務(wù)后，再回去執(zhí)行其中斷的工作。這樣，就使CPU的工作效率提高。因而，延時(shí)的使用有局限性，采用定時(shí)器TMR0則可用于各種場(chǎng)合中。

8  中斷
　　PIC單片機(jī)16F84具有實(shí)時(shí)處理功能，能對(duì)外界異常發(fā)生的事件由中斷技術(shù)作及時(shí)處理。
　　當(dāng)單片機(jī)的CPU正在處理某事件時(shí)，若外部發(fā)生了某一事件(如定時(shí)器溢出、引腳上電平變化)，請(qǐng)求CPU迅速去處理，于是CPU就暫時(shí)中止當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理所發(fā)生的事件。中斷處理完該事件后，再回到原來(lái)被中止的地方，繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的工作，如圖1所示。實(shí)現(xiàn)這種功能的部件稱為中斷系統(tǒng)。產(chǎn)生中斷的請(qǐng)求源稱為中斷源。中斷源向CPU提出的處理請(qǐng)求，稱為中斷請(qǐng)求或中斷申請(qǐng)。CPU暫時(shí)中斷自身的事務(wù)，轉(zhuǎn)去處理事件的過(guò)程，稱為CPU的中斷響應(yīng)過(guò)程。對(duì)事件的整個(gè)處理過(guò)程，稱為中斷服務(wù)(或中斷處理)。處理完畢，再回到原來(lái)被中止的地方，稱為中斷返回。
　　PIC16F84單片機(jī)芯片有4種中斷源，其邏輯電路如圖2所示。

　　9中斷控制
　　中斷主要由中斷控制寄存器INTCON(圖3)來(lái)控制。INTCON是一個(gè)可讀/寫寄存器，含有定時(shí)器TMRO溢出、RB口的變化和外部INT引腳中斷等各種允許控制和標(biāo)志位。
　　全局中斷允許位GIE(D7)置1，將開(kāi)放所有未被屏蔽的中斷，如將該位清零，將禁止所有的中斷。在響應(yīng)中斷時(shí)，GIE位將被清零，以禁止其它中斷，返回的斷點(diǎn)地址被壓棧保護(hù)，接著把中斷入口地址0004h裝入程序計(jì)數(shù)器PC。在中斷服務(wù)程序中，通過(guò)對(duì)中斷標(biāo)志位進(jìn)行查詢，確定中斷標(biāo)志位必須在重新開(kāi)放中斷之前用軟件清零，以避免不斷地中斷申請(qǐng)而反復(fù)進(jìn)入中斷。
　　(1)INT中斷。RBO/INT引腳上的外部中斷由邊沿觸發(fā)，當(dāng)INTEDG位(OPTION寄存器第6位)被置1時(shí)，選用上升沿觸發(fā)，如該位被清零，則由下降沿觸發(fā)。當(dāng)檢測(cè)到引腳上有規(guī)定的有效邊沿時(shí)，便把INTE位(INTCON的D4位)置1。在重新開(kāi)放這個(gè)中斷之前，必須在中斷服務(wù)程序中對(duì)INTE位清零?！　?2)TMRO中斷。當(dāng)定時(shí)器TMRO的計(jì)數(shù)器計(jì)滿溢出(即由FFH變成00H)時(shí)，硬件自動(dòng)把TOIF(INTCON的D2位)置1。其中斷可以通過(guò)對(duì)TOIE(INTCOND的D5位)置1或清零來(lái)控制該中斷是否開(kāi)放。
　　(3)PORTB口引腳電平變化中斷。在PORTB口的D7～D0引腳上一旦有電平變化，就會(huì)把RBIF(INTCON的D0位)置1。這個(gè)中斷可以通過(guò)對(duì)RBIE(INTCON的D3位)置1或清零來(lái)控制該中斷是否開(kāi)放。
　　(4)中斷的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)。在發(fā)生中斷時(shí)，只有返回?cái)帱c(diǎn)的地址被壓棧保護(hù)。若用戶還希望保護(hù)關(guān)鍵的寄存器(如W寄存器和STATUS寄存器)。這需要由軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。有關(guān)中斷的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)，請(qǐng)參看本報(bào)第15期有關(guān)PIC單片機(jī)指令識(shí)讀中的實(shí)例。

10  復(fù)位
　　復(fù)位是單片機(jī)的初始化操作。其主要功能是把程序計(jì)數(shù)器PCL初始化為000H，可使16F84單片機(jī)從000H單元開(kāi)始執(zhí)行程序。
　　PIC16F84單片機(jī)有下列幾種不同的復(fù)位方式。
　　(1)芯片上電復(fù)位POR。
　　(2)正常工作狀態(tài)下通過(guò)外部MCLR引腳加低電平復(fù)位。
　　(3)在省電休眠狀態(tài)下通過(guò)外部MCLR引腳加低電平復(fù)位。
　　(4)監(jiān)視定時(shí)器WDT超時(shí)溢出復(fù)位。
　　PIC16F84單片機(jī)片內(nèi)集成有“上電復(fù)位”POR電路，對(duì)于一般應(yīng)用，只要把MCLR引腳接高電位即可。
　　在正常工作或休眠狀態(tài)下用MCLR復(fù)位，只需在MCLR引腳上加一按鍵瞬間接地即可。
　　單片機(jī)16F84復(fù)位操作，對(duì)其它一些寄存器會(huì)有影響，如表1所示。

　　11監(jiān)視定時(shí)器WDT
　　單片機(jī)系統(tǒng)常用于工業(yè)控制，在操作現(xiàn)場(chǎng)通常會(huì)有各種干擾，可能會(huì)使執(zhí)行程序彈飛到一種死循環(huán)，從而導(dǎo)致整個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)癱瘓。如果操作者在場(chǎng)，就可進(jìn)行人工復(fù)位，擺脫死循環(huán)。但操作者不能一直監(jiān)視著系統(tǒng)，即使監(jiān)視著系統(tǒng)，也往往是引起不良后果之后才進(jìn)行人工復(fù)位。由于PIC16F84單片機(jī)中具有程序運(yùn)行自動(dòng)監(jiān)視系統(tǒng)，即監(jiān)視定時(shí)器WDT(Watch Dog Time)，直譯為“看門狗”定時(shí)器。這好比是主人養(yǎng)了一條狗，主人在正常干活時(shí)總不忘每隔一段時(shí)間就給狗喂食，狗就保持安靜，不影響主人干活。如果主人打嗑睡，不干活了，到一定時(shí)間，狗餓了，發(fā)現(xiàn)主人還沒(méi)有給它吃東西，就會(huì)大叫起來(lái)，把主人喚醒。由此可見(jiàn)，WDT有如下特性：
　　(1)本身能獨(dú)立工作，基本上不依賴CPU。
　　(2)CPU在一個(gè)固定的時(shí)間間隔中和WDT打一次交通(如使其清零，即喂一次狗)，以表明系統(tǒng)目前工作正常。
　　(3)當(dāng)CPU落入死循環(huán)后，能被WDT及時(shí)發(fā)覺(jué)(如WDT計(jì)數(shù)溢出)，并使系統(tǒng)復(fù)位。
　　PIC16F84單片機(jī)內(nèi)的WDT，其定時(shí)計(jì)數(shù)的脈沖序列由片內(nèi)獨(dú)立的RC振蕩器產(chǎn)生，所以它不需要外接任何器件就可以工作。而且這個(gè)片內(nèi)RC振蕩器與OSC1/CLKIN(引腳{16})上的振蕩電路無(wú)關(guān)，即使OSC1和OSC2上的時(shí)鐘不工作，WDT照樣可以監(jiān)視定時(shí)。例如：當(dāng)PIC16F84在執(zhí)行SLEEP指令后，芯片進(jìn)入休眠狀態(tài)，CPU不工作，主振蕩器也停止工作，但是，WDT照樣可監(jiān)視定時(shí)。當(dāng)WDT超時(shí)溢出后，可激活(喚醒)芯片繼續(xù)正常的操作。而在正常操作期間，WDT超時(shí)溢出將產(chǎn)生一個(gè)復(fù)位信號(hào)。如果不需要這種監(jiān)視定時(shí)功能，在固化編程時(shí)，可關(guān)閉這個(gè)功能。附圖是監(jiān)視定時(shí)器的結(jié)構(gòu)框圖。表2是與WDT有關(guān)的寄存器。
　　WDT的定時(shí)周期在不加分頻器的情況下，其基本定時(shí)時(shí)間是18ms，這個(gè)定時(shí)時(shí)間還受溫度、VDD和不同元器件的工藝參數(shù)等的影響。如果需要更長(zhǎng)的定時(shí)周期，還可以通過(guò)軟件控制OPT/ON寄存器把預(yù)分頻器配置給WDT，這個(gè)預(yù)分頻器的最大分頻比可達(dá)到1∶128。這樣就可把定時(shí)周期擴(kuò)大128倍，即達(dá)到23秒。
　　如果把預(yù)分頻器配置給WDT，用CLRWDT和SLEEP指令可以同時(shí)對(duì)WDT和預(yù)分頻器清零，從而防止計(jì)時(shí)溢出引起芯片復(fù)位。所以在正常情況下，必須在每次計(jì)時(shí)溢出之前執(zhí)行一條CLRWDT指令(即喂一次“狗”)，以避免引起芯片復(fù)位。當(dāng)系統(tǒng)受到嚴(yán)重干擾處于失控狀態(tài)時(shí)，就不可能在每次計(jì)時(shí)溢出之前執(zhí)行一條CLR WDT指令，WDT就產(chǎn)生計(jì)時(shí)溢出，從而引起芯片復(fù)位，從失控狀態(tài)又重新進(jìn)入正常運(yùn)行狀態(tài)。
　　當(dāng)WDT計(jì)時(shí)溢出時(shí)，還會(huì)同時(shí)清除狀態(tài)寄存器中的D4位T0，檢測(cè)T0位即可知道復(fù)位是否由于WDT計(jì)時(shí)溢出引起的?！　～?/p>

12  E2PROM的使用方法
　　在PIC16F84單片機(jī)中，除了可直接尋址的由SRAM構(gòu)成的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器外，還另有可電擦、電寫的E2PROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。該E2PROM共有64字節(jié)，其地址為00～3FH單元。由于E2PROM具有在線改寫，并在掉電后仍能保持?jǐn)?shù)據(jù)的特點(diǎn)，可為用戶的特殊應(yīng)用提供方便。16F84的E2PROM在正常操作時(shí)的整個(gè)VDD工作電壓范圍內(nèi)是可讀寫的，典型情況下可重寫100萬(wàn)次，數(shù)據(jù)保存期大于40年。
　　PIC16F84單片機(jī)的E2PROM并未映象在寄存器組空間中，所以它們不能像SRAM通用寄存器那樣用指令直接尋址訪問(wèn)，而需要通過(guò)專用寄存器進(jìn)行間接尋址操作。因此，在16F84單片機(jī)中增加了以下四個(gè)專用寄存器，即EECON1、EECON2、EEDATA、EEADR，專門用于片內(nèi)對(duì)E2PROM的操作。該專用寄存器中，EEDATA存放8位讀/寫數(shù)據(jù)，EEADR存放正在被訪問(wèn)的E2PROM存儲(chǔ)單元的地址。
　　EECON1是只有低五位的控制寄存器，其高三位不存在，讀作“0”。具體見(jiàn)下表。
　　D7　D6　D5　D4　 D3　 D2　D1 D0
　　 －　 －　 － EEIF WRERR WREN WR RD
　　控制位RD和WR分別用于讀寫操作的啟動(dòng)，這兩位可以由軟件置1，以啟動(dòng)讀、寫操作，但不能用軟件清零，原因是防止不恰當(dāng)?shù)能浖僮鲿?huì)使寫入失敗。當(dāng)讀寫操作完成后由硬件自動(dòng)清零，表示此刻未對(duì)E2PROM進(jìn)行讀寫操作。當(dāng)WREN位被置1時(shí)，允許進(jìn)行寫操作，而在上電時(shí)該位被清零。在正常操作時(shí)，一旦有MCLR或WDT復(fù)位，WRERR位就置1，表示寫操作被中止。當(dāng)寫操作完成時(shí)，EEIF被置1(需由軟件清零)；當(dāng)寫操作未完成或尚未啟動(dòng)時(shí)，EEIF為“0”。
　　EECON2僅是一個(gè)邏輯上的寄存器，而不是一個(gè)物理上存在的寄存器，讀出時(shí)將總是為零。它只在寫操作時(shí)起作用。
　　(1)E2PROM的讀操作
　　為進(jìn)行一次E2PROM讀操作，需執(zhí)行如下步驟：
　　1)將E2PROM的單元地址放入EEADR。2)置RD(EECON的D0位)=1。3)讀取EEDATA寄存器。
　　程序段舉例，讀取25H處的E2PROM存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)：
　　…
　　BCF 　 STATUS，RP0 ；選Bank0
　　MOVLW 25H
　　MOVWF EEADR 　 ；地址25H→EEADR
　　BSF 　 STATUS，RP0 ；選Bank1
　　BSF EECON1，RD ；啟動(dòng)讀操作
　　BCF STATUS，RP0 ；選Bank0
　　MOVF EEDATA，W ；將E2PROM數(shù)據(jù)
　　　　　　　　…　　 ；讀入W寄存器
　　(2)E2PROM的寫操作
　　要進(jìn)行一次E2PROM寫操作，需執(zhí)行如下步驟：
　　1)將E2PROM單元地址放入EEADR；2)將寫入數(shù)據(jù)放入EEDATA；3)執(zhí)行一段控制程序段。
　　例如：將數(shù)據(jù)99H寫入E2PROM的25H單元，需執(zhí)行下列程序：
　　　　　　　…
　　BCF 　 STATUS，RP0 ；送Bank0
　　MOVLW 25H
　　MOVWF EEADR　　　 ；地址→EEADR
　　MOVLW 99H
　　MOVWF EEDATA　　 ；寫入數(shù)據(jù)→EEDATA
　　BSF 　 STATUS，RP0??；選Bank1
　　BSF 　 EECON1，WREN；寫操作功能允許
　　1 BCF 　 INTCON，GIE?。魂P(guān)閉總中斷
　　2 MOVLW 0x55
　　3 MOVWF EECON2
　　4 MOVLW 0xAA
　　5 MOVWF EECON2 ；操作EECON2
　　6 BSF　 EECON1，WR；啟動(dòng)寫操作
　　7 BSF 　 INTCON，GIE ；開(kāi)放總中斷
　　　　…
　　注意：上列程序中的2～6條各語(yǔ)句必須嚴(yán)格執(zhí)行，否則不能啟動(dòng)E2PROM的寫操作。而1～7條則是我們建議用戶執(zhí)行的操作，即在E2PROM寫操作序列步驟中要關(guān)閉所有中斷，以免這個(gè)序列被中斷打斷。
　　另外，WREN(EECON1的D2位)是用來(lái)保證E2PROM不會(huì)被意外寫入而設(shè)置的，所以，在平時(shí)，用戶程序應(yīng)保持WREN=0以禁止寫操作。只有當(dāng)需對(duì)E2PROM寫入時(shí)才置WREN=1，并在寫入完成后將其恢復(fù)為0。用戶只有置WREN=1后才能置WREN=1啟動(dòng)寫操作。上電復(fù)位后WREN位自動(dòng)清零。
　　E2PROM寫操作約需10ms的時(shí)間才能完成。用戶程序可通過(guò)查詢WR位的狀態(tài)(當(dāng)WR=0時(shí)表示操作已完成)，或者用E2PROM寫入完成中斷來(lái)判斷E2PROM寫操作是否完成。如要使用中斷，應(yīng)先置EEIF(INTCON的D6)為1，以開(kāi)中斷。E2PROM寫完成要中斷標(biāo)志位EEIF，只能用軟件清零。