【文章內(nèi)容簡介】 GIE PEIE T0IE INTE RBIE T0IF INTF RBIF第 1 外設中斷標志寄存器PIR1 0CH PSPIF ADIF RCIF TXIF SSPIF CCP1IF TMR2IF TMR1IF第 1 外設中斷屏蔽寄存器PIE1 8CH PSPIE ADIE RCIE TXIE SSPIE CCP1IE TMR2IE TMR1IEXXX 大學本科畢業(yè)設計 9第 2 外設中斷標志寄存器PIR2 0DH REIF BCLIF CCP2IF第 2 外設中斷屏蔽寄存器PIE2 8DH EEIE BCLIE CCP2IE 對中斷的處理： 不論各種中斷屏蔽位和全局中斷屏蔽位為何值，只要某一中斷源的中斷條件得到滿足，單片機就會向 CPU 發(fā)出中斷申請，并將響應的中斷標志位置 1，而該中斷是否能得到 CPU 的響應則取決于和它相關的中斷屏蔽位的值。如果該中斷被一路放行，則中斷申請被遞交給 CPU，CPU 響應中斷后，全局中斷屏蔽位 GIE 自動由硬件清零，以免發(fā)生重復響應；然后由硬件自動把當前 PC 指針壓入堆棧，并把 PC 指針指向中斷失量地址0004H，從而進入中斷服務程序開始執(zhí)行；中斷服務程序的開始， CPU 先對有關寄存器進行保護，再檢查各個中斷源標志位以確定是哪兒中斷源發(fā)生的申請，把對應的中斷標志位清零并輸對應的程序來執(zhí)行。中斷服務程序執(zhí)行完畢后，再執(zhí)行中斷返回指令“RETFIE”退出中斷，此時，硬件自動將保存在棧頂?shù)臄帱c地址彈回到 PC 指針中，使CPU 返回繼續(xù)執(zhí)行被中斷的主程序。TMR1 的主要用途：a) TMR1 可以像 TMR0 那樣，用做時間定時器和事件計數(shù)器；b) 借助于自帶的低頻時基振蕩器，用來實現(xiàn)記錄和計算真實的年、月、日、時、分、秒的實時時鐘 RTC 功能；c) TMR1 還可以與 CCP 模塊配合使用，實現(xiàn)輸入捕捉或輸出比較功能。（1）定時器/計數(shù)器 TMR1 的結(jié)構(gòu)TMR1 是由 2 個 8 位寬的寄存器 TMR1H 和 TMR1L 組成的 16 位定時器/計數(shù)器，通過軟件可讀可寫。TMR1H：TMR1L 從 0000H 遞增到 FFFFH 之后再返回到 0000H 時，會產(chǎn)生高位溢出，同時將會產(chǎn)生溢出中斷標志位 TMR1IF（PIR1 的位 0）為 1，如果此前相關的中斷使能控制位都被全能，還會引起 CPU 的中斷響應。通過對中斷使能位 TMR1IE（PIE1 的位0）的置 1 或清 0，可以允許或禁止 CPU 響應 TMR1 溢出中斷。TMR1 有兩種工作方式：定時器方式和計數(shù)器方式。其中計數(shù)器方式又同步計數(shù)器工作方式和異步計數(shù)器工作方式。TMR1 的時鐘信號或觸發(fā)信號共有以下 4 種方式：① 由內(nèi)部系統(tǒng)時鐘 4 分頻后獲取，即取自指令周期；XXX 大學本科畢業(yè)設計 10② 從 RC0/T1OSO/T1CKI 引腳獲??；③從 RC1/T1OSI/CCP2 引腳獲取；④ 自帶振蕩器產(chǎn)生。 定時器/計數(shù)器 TMR1 可以工作在定時方式和計數(shù)器方式，這由它的時鐘源選擇位TMR1CS（TMR1 控制寄存器 T1CON 的位 1）確定。TMR1CS 置 0，選擇定時工作方式；TMR1CS 置 1，選擇計數(shù)工作方式。（2）定時器/計數(shù)器 TMR1 相關寄存器① TMR1 控制寄存器 T1CON 是一個只用到低 6 位的可讀/寫的寄存器。最高兩位未用，讀出時返回 0。圖表 4 TMR1 控制寄存器 T1CON 的控制位Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0— — T1CKPS1 T1CKPS0 T1OSCEN /T1SYNC TMR1CS TMR1ON其余各位的含義如下：Bit5：Bit4（T1CKPS1~ T1CKPS0）分頻器分頻比選擇位。Bit3（T1OSCEN）TMR1 自帶振蕩器使能位。1=允許 TMR1 振蕩器起振 ； 0=禁止 TMR1 振蕩器起振，非門的輸出端呈高阻態(tài)；Bit（/T1SYNC）TMR1 外部輸入時鐘與系統(tǒng)治時鐘同步控制位。TMR1 工作于計數(shù)器方式（T1SYNC=1 時）；1=TMR1 外部輸入時鐘與系統(tǒng)治時鐘不保持同步；0= TMR1 外部輸入時鐘與系統(tǒng)治時鐘保持同步； TMR1 工作于定時器方式（T1SYNC=0 時，該位不起作用）。Bit1（TMR1CS）時鐘源選擇位。1=選擇外部時鐘源，即時鐘信號來源于外部引腳或者自帶振蕩器；0=選擇內(nèi)部時鐘源（fosc/4=Tcyc 指令周期）；Bit0（TMR1ON）使能控制位（這點優(yōu)于不能被關閉的 TMR0）。1=啟用 TMR1；0=關閉 TMR1；② 與定時器/計數(shù)器 TMR1 相關的其它寄存器：第一外設中斷標志寄存器 PIR1 的位 0（TMR1IF）為 TMR1 溢出標志位。TMR1IF 置 1 TMR1 發(fā)生溢出， TMR1 未發(fā)生溢出。第一外設中斷屏蔽寄存器 PIE1 的位 0（TMR1IE）為XXX 大學本科畢業(yè)設計 11TMR1 溢出中斷使能位。TMR1IE 置 1 允許 TMR1 溢出后產(chǎn)生中斷，為 0 屏蔽 TMR1 溢出后產(chǎn)生的中斷。中斷寄存器 INTCON 的位 7（GIE）為全局中斷總使能位。置 1 允許 CPU 響應所有中斷源產(chǎn)生的中斷請求，置 0 禁止 CPU 響應所有中斷源產(chǎn)生的中斷請求。INTCON 的位6（PEIE）為外設中斷屏蔽位，置 1 允許 CPU 響應來自第二級的中斷請求（TMR1 為第二級的中斷），置 0 禁止 CPU 響應來自第二級的中斷請求。四、硬件設計（一）硬件電路規(guī)劃 為了充分利用現(xiàn)有演示板上的電路元器件資源，在端口 RA 控制點亮 D 口上外接的6 個 LED 數(shù)碼管，端口 RD 控制外接的 6 個 LED 數(shù)碼管顯示時間。端口 RB 高 4 位引腳外接4 個按鍵，控制修改時鐘的時間時、分的數(shù)字。由于在應用 TMR1 的自帶振蕩器時，將會占用端口 RC 的部分引腳 RC0/T1OSO 和 RC1/T1OSI，因此，端口 RC 上原有的 8 個發(fā)光二級管不方便再使用，在 TMR1 自帶振蕩器兩個外接引腳 RC0/RC0/T1OSO 和 RC1/T1OSI 上跨接一個廉價可以取自電子表的微型 石英晶體和兩只 15PF 的瓷片電容器。單片機的系統(tǒng)時鐘采用電路板原帶的 RC 時基振蕩器外接阻容器件。要此設計中,采納 RC 振蕩器方式,既可以節(jié)省成本，又使得單片機具有更快的啟動時間，也不會影響時鐘振蕩器互相獨立，其計數(shù)器的遞增速度完全與系統(tǒng)時鐘無關。（二）LED 數(shù)碼管相關說明LED 數(shù)碼管內(nèi)部包含 8 只發(fā)光二極管，其中 7 只發(fā)光二極管構(gòu)成字型筆段（a~g）,1只發(fā)光二極管構(gòu)成小數(shù)點（dp）.對于任何一只發(fā)光二極管，只要陽極為高電平、陰極為低電平，并且電位差高于其閾值（約為 ~）方式的不同,又有共陰極和共陽極 LED 數(shù)碼管之分,本次設計采用 6 只共陰極 LED 數(shù)碼管來顯示時鐘的時間.（三）振蕩器的選擇 單片機的系統(tǒng)時鐘(即主時鐘)采用電路板原帶的 RC 系統(tǒng)時鐘精度要求不嚴格的項目中,采用 RC 振蕩器方式,既可以節(jié)省成本,又使得單片機具有更快的啟動時間,在此選擇這種方案并不會影響電子表的走時精度,因為 TMR1 自帶振蕩器與系統(tǒng)時鐘振蕩器互相獨立,其計數(shù)器的遞增速度完全與系統(tǒng)時鐘無關.RC 振蕩頻率隨著電源電壓 VDD，RC 值及工作環(huán)境溫度的變化而變化。同時由于工藝參數(shù)的差異，對不同芯片其振蕩器頻率將不同。另外，當外接電容 CEXT 值較小時，對振蕩器頻率的影響更大，當然，我們也應考慮電阻電容本身的容差對振蕩器頻率的影響。XXX 大學本科畢業(yè)設計 12圖 1 RC 振蕩電路圖 1 所示的是 RC 振蕩電路，如果 REXT 低于 ，振蕩器將處于不穩(wěn)定工作狀態(tài)，甚至停振。而 REXT 大于 1M[時，振蕩器又易受噪聲、濕度、漏電流的干擾。因此，電阻REXT 取值最好在 3KΩ~100KΩ 范圍內(nèi)。在不接外部電容時，振蕩器仍可工作，但為了抗干擾及保證穩(wěn)定性，建議接 20PF 以上的電容。PIC 單片機片內(nèi)有一 4 分頻電路，從 OSC1/CLKIN 引腳輸入或 RC 振蕩器產(chǎn)生的振蕩頻率 fOSC 經(jīng) 4 分頻后從 OSC2/CLKOUT 引腳輸出 4 分頻信號，該信號可用于測試或作為其它邏輯電路的同步信號。對于一個高可靠性的系統(tǒng)設計，晶體的選擇非常重要，尤其設計帶有睡眠喚醒(往往用低電壓以求低功耗)的系統(tǒng)。這是因為低供電電壓使提供給晶體的激勵功率減少，造成晶體起振很慢或根本就不能起振。這一現(xiàn)象在上電復位時并不特別明顯，原因時上電時電路有足夠的擾動，很容易建立振蕩。在睡眠喚醒時，電路的擾動要比上電時小得多，起振變得很不容易。在振蕩回路中，晶體既不能過激勵(容易振到高次諧波上)也不能欠激勵(不容易起振)。晶體的選擇至少必須考慮：諧振頻點，負載電容，激勵功率，溫度特性，長期穩(wěn)定性。 C1，C2 的選擇（1）因為每一種晶振都有各自的特性，所以最好按制造廠商所提供的數(shù)值選擇外部元器件。 （2）在許可范圍內(nèi)，C1,C2 值越低越好。C 值偏大雖有利于振蕩器的穩(wěn)定，但將會增加起振時間。（3）應使 C2 值大于 C1 值，這樣可使上電時，加快晶振起振。XXX 大學本科畢業(yè)設計 13五、軟件設計（一）設計思路對于 TMR1 的編程，既可以采用軟件查詢的方法，也可以采用中斷的方法，本設計選用中斷的方式。A 口控制點亮 D 口上外接的 6 個 LED 數(shù)碼管及 D 口控制 LED 數(shù)碼管顯示時間的時、分、秒是由單片機執(zhí)行延時子程序循環(huán)控制的。B 口上按鍵修改時鐘由單片機執(zhí)行延時程序查詢按鍵情況控制的。在主程序的初始化階段，以及在每次執(zhí)行中斷服務程序時，都需要給 TMR1 賦一個初始值。該值的計算方法為：TMR1 初始值=1000H32768=6553632768=32768=0080H因此，TMR1 的初始值是 80H，TMR1 的初始值是 00H，這樣就可以保證，在自帶振蕩器每產(chǎn)生 32768 個方波，TMR1 就溢出一次。（二）設計中兩種情況產(chǎn)生的中斷1. PORTB 端口最高的 4 個引腳(RB7~RB4)在設為輸入模式時，當輸入電平由高到低或由低到高發(fā)生變化時，可以讓單片機產(chǎn)生中斷。這就是通常所說的引腳狀態(tài)變化中斷。中斷控制寄存器 INTCON 的位 0 即 RBIF 是端口 RB 的引腳 RB4~RB7 電平變化中斷標志位,當其為 1 時,RB4~RB7 引腳已經(jīng)發(fā)生了電平變化,則用軟件清 0 并執(zhí)行相應的中斷子程序,然后返回原先的程序去執(zhí)行. 在設計引腳中斷程序時，有三個需要特別注意的地方。一是，在清除 P0RTB 中斷標志位 RBIF 之前，必須安排一條必不可少的，以 PORTB 端口數(shù)據(jù)寄存器 PORTB 為源寄存器的讀操作指令。放置這一指令的目的有時并不只是為了讀取有用的數(shù)據(jù)，而是為了取消狀態(tài)變化的硬件信號，以便順利清除 RBIF 標志位，為下一次中斷做好準備。二是，由于端口 PORTB 是引腳電子變化中斷，即無論引腳出現(xiàn)上升沿還是下降沿都會產(chǎn)生中斷請求，所以必須處理好不需要的虛假中斷。三是，一般都利用 PIC單片機的引腳功能來檢測按鍵，所以必須處理好按鍵消抖的問題。引腳中斷程序設計：（1） 在主程序里先設置有關的寄存器。①設置 TRISB 寄存器，使 RB7~RB4 相關的引腳處于輸入狀態(tài)；②如果需要弱上拉，通過 OPTION_REG 的第 7 位設置；③BCF INTCON ，RBIFXXX 大學本科畢業(yè)設計 14④BSF INTCON ，RBIE⑤BSF INTCON ，GIE（2）響應狀態(tài)變化后的中斷服務程序。①檢查 RBIF 是否為 l，為 l 則是引腳變化引起的中斷；②調(diào)用按鍵處理程序；③清除 RBIF 標志。2. 由定時器/計數(shù)器 TMR1 產(chǎn)生中斷。當?shù)?1 外圍設備中斷標志寄存器 PIR1 的位0（TMR1IF）即定時器/計數(shù)器 TMR1 模塊溢出中斷標志位為 1 時，TMR1 溢出。用軟件清0，然后執(zhí)行相應程序，最后返回。TMR1 中斷程序設計：（1）在程序里先設置有關的寄存器MOVLW 80H ；設置為 1S 溢初始值MOVWF TMR1HCLRF TMR1LCLRF INTCON（2）狀態(tài)變化后的中斷服務程序。①檢查 TMR1IE 是否為 1，為 1 則是 TMR1 發(fā)生溢出產(chǎn)生的中斷；② BCF PIR1，TMR1IF ；軟件清 0③MOVLW 80H ，MOVWF TMR1H ；對 TMR1 裝載初始值（三）中斷的現(xiàn)場保護和恢復問題：中斷現(xiàn)場的保護是中斷技術(shù)中一個很重要的環(huán)節(jié)。在進入中斷服務程序期間，只有返回地址，即程序計數(shù)器 PC 的值被自動壓入堆棧。若需要保留其他寄存器的內(nèi)容，就得另想辦法。由于 PIC 單片機的指令系統(tǒng)中沒有像其他單片機那樣的 PUSH（入棧）和POP（出棧）之類的指令，所以要用 1 段用戶程序來實現(xiàn)類似的功能。因為是用 1 段程序來實現(xiàn)現(xiàn)場保護，而程序的執(zhí)行有可能會影響到 W 寄存器和 STATUS 寄存器，所以，首先應該把這 2 個寄存器保護起來，然后再去保存其他用戶認為有必要保護的寄存器。并且在 PIC 單片機中，中斷現(xiàn)場數(shù)據(jù)不是保留到芯片的