【文章內(nèi)容簡介】 電平變化等情況的某段特定程序，待這段特定的程序執(zhí)行完畢之后，再回到原先的程序去執(zhí)行。中斷控制方式使 CPU 在平時可以利用充分的時間去處理主要事件，而當外界有特殊情況需要處理時 CPU 也不會錯過，這樣的工作效率較高，對于 PIC 單片機來說，一次中斷活動的全過程大至可以歸納為以下幾個階段： ① 中斷請求 、 ② 中斷 屏蔽 、 ③ 中斷響應 、 ④ 現(xiàn)場保護 、 ⑤ 調(diào)查中斷源 ⑥ 中斷處理 、 ⑦ 清除標志 、 ⑧ 恢復現(xiàn)場 、 ⑨ 中斷返回 其中第 和 9 階段是由硬件自動實現(xiàn)的，而 8 階段則是在編程中完成。 關的寄存器： 與中斷功能有關的特殊功能寄存器共有 6個： 選項寄存器 OPTCONREG、 中斷控制寄存 器 INTCON、第 1外圍設備中斷標志寄存器 PIR第 1外圍設備中斷屏蔽寄存器（又稱中斷使能寄存器） PIE第 2外圍設備中斷標志寄存器 PIR2和第 2外圍設備中斷屏蔽寄存器 PIE2。 圖表 3 與各中斷功能有 關的寄存器 的控制位 寄存器名稱 寄存器符 號 寄存器 地址 寄存器內(nèi)容 Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 選項寄存器 OPTIONREG 81H/181H /RBPU INTEDG T0CS T0SE PSA PS2 PS1 PS0 中斷控制寄存器 INTCON 0BH/8B/ 10BH/18BH 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 TMR1IE 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 XXX 大學 本科畢業(yè)設計 9 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。 /計數(shù)器 TMR1 模塊 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的結構 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； ② 從 RC0/T1OSO/T1CKI 引腳獲?。?③ 從 RC1/T1OSI/CCP2 引腳獲??； 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。 XXX 大學 本科畢業(yè)設計 10 （ 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 TMR1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。 XXX 大學 本科畢業(yè)設計 11 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 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)光二極管構成字型筆段（ a~g） ,1只發(fā)光二極管構 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 ~）就會被點亮 .根據(jù)各二極管公共端連接方式的不同 ,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時基振蕩器外接阻容器件 .在對于系統(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。 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XXX 大學 本科畢業(yè)設計 13 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