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PIC单片机16F84的内部硬件资料 (2)
6定时器/计数器TMRO
PIC单片机16F84中有一个定时器，此定时器也可用于计数，因此称为定时器/计数器，符号为TMRO。TMRO可用于定时控制、延时、对外部事件计数和检测等场合。TMRO是一个8位增量(加1)计数器。它在数据存贮器中的地址为01。定时器所用的时钟源可以是内部系统时钟(OSC/4，即四倍振荡周期)，也可以是外部时钟。若TMRO对内部系统时钟的标准脉冲系列进行计数时，就成为定时器；对外部脉冲进行计数时TMRO就成为计数器。
不管是定时还是计数方式，TMRO在对内部时钟或对外部事件计数时，都不占用CPU时间，除非TMRO溢出，才可能中断CPU的当前操作。可见，定时器是单片机16F84中效率高且工作灵活的部件。
为了扩大定时或计数的范围，配合TMRO的使用，还有一个可编程预定标器。此定标器实际上是一个可编程分频器。
TMRO的内部结构示意图如附图所示。其工作方式由数据存储器中的项选寄存器OPTION控制。OPTION是一个可读/写的寄存器，如附表所示。它含有配置TMRO/WDT预定标器、外部INT中断、TMRO等的各种控制位。
TMRO的定时、计数方式是由OPTION寄存器中的D5(即TOCS位)确定。当TOCS=0时，工作于定时器方式；当TOCS=1时，工作于计数器方式。作定时器时，每个指令周期加1(无预分频时)；而作计数器时，则在每个RA4/TOCKI引脚上电平变化时加1。OPTION寄存器的位4(TOCS位)决定外部脉冲的触发方式，当TOSE=1，下降沿触发；TOSE=0，上升沿触发。当TMRO内部计数器发生计数溢出(从FFh→00h)时，溢出位送入中断控制寄存器INTCON。
由附图可知，预分频器也是一个8位计数器。其分频数是由OPTION寄存器中的PS2～PS0三位值来改变。分频数可以是以下8种之一：1∶1、1∶2、1∶4、1∶8、1∶16、1∶32、1∶64和1∶128。
当分频器用于TMRO时，所有写入TMRO的指令，如CLRF 1、MOVWF 1、BSF 1、等都将对预分频器清零。需要注意的是，预分频器是不能读写的。此分频器可用于TMRO，也可用于WDT，其切换由软件控制。为了避免意外的芯片复位，当需要切换时，必须执行相应的一段程序，以下是从WDT切换到TMRO时所需执行的程序：
CLRWDT ；
对WDT和预定标器清零
BSF STATUS，RP0 ；选中存储体1
MOVLW B′xxxx0xxx′ ；PSA=0，选中TMRO
MOVWF OPTION ；送入OPTION寄存器
BCF STATUS，RP0 ；复位存储体0
成都 卫东
7 延时和定时
在设计单片机应用系统时，经常会遇到需要使某一过程（如加温、加压等）持续一段时间的情况，如连续加压1分钟，通电2分钟等。单片机如何正确确定这段时间呢？这里可通过两种方式，即延时和定时来实现。试看下例。
在应用系统中要求PIC16F84的RAO端控制一个发光二极管按一定频率闪亮，可通过右图的电路来实现。同时还必须为16F84编制一个程序。由电路图可知，要使发光二极管LED按一定的频率闪亮，只要使RAO端输出一个变化的高→低→高……电平即可。由此设计出如下的源程序（清单1）：
list P=16F84，F=INHX8M
；……
ORG 0
MOVLW 0 ；主程序开始
TRIS 5 ；置RA口为输出
BCF 5，0 ；RA口0位清零
LOOP：CALL DELAY；闪动延时
COMF 5 ；RA口求反，亮—灭交替
GOTO LOOP ；循环
；……
DELAY ；以下为延时子程序
MOVLW D′50
MOVWF 8
LOOP1：MOVWF 9
LOOP2：DECFSZ 9，F
GOTO LOOP2
DECFSZ 8，F
GOTO LOOP1
RETLW 0
由清单1可知，当主程序开始时，首先将工作寄存器W清零，然后将W寄存器的内容送TRISA寄存器，使其清零，以设置RA口为输出。接着又将RA口的第5位清零，使LED开始时处于熄灭状态。随之持续一段时间，即执行延时子程序，再将RA口取反，变为高电平输出，LED发光，再延时，又使RA口取反，LED熄灭……。这样，LED就一暗一亮，持续交替进行。
在这里，使LED亮、暗持续一段时间是通过单片机执行延时子程序DELAY来实现的。此延时程序的核心就是让单片机的CPU反复执行使寄存器内容减1的指令DECFSZ。即将十进制数50分别装入通用寄存器F8、F9，以进行50×50=2500次的减1操作。如果执行一次DECFSZ指令需1个指令周期（跳转时需2个周期），若设振荡频率为100kHz，即指令周期为40μs，则延时时间为2500×40=100000μs=100ms，即01秒。实际上还略为大些。此延时时间已超过人眼的视觉保留时间。因而能看清LED的明、暗交替变化。
如果我们需要更长的延时时间，可仿照上例，装入更大的数或引入多重循环。因此，在原则上，延时时间可根据需要任意延长。
不过，采用延时程序来持续某一过程的方式有缺陷。延时就是使CPU在某几条指令上“转圈”，延时越长，“转圈”数越多，这时，CPU不能再去执行其它操作，如监视温度、湿度等。这在某些实时控制系统中，不允许这样做。为此，在单片机16F84中，专门设置了一个“闹钟”——定时器TMR0。需要某过程延续多长时间，可将其“拨入”TMR0，到时它会发生“中断”，告诉CPU定时时间到。要CPU暂停其它工作，转过来执行“中断子程序”，完成输出开、关信号之类的任务后，再回去执行其中断的工作。这样，就使CPU的工作效率提高。因而，延时的使用有局限性，采用定时器TMR0则可用于各种场合中。
8 中断
PIC单片机16F84具有实时处理功能，能对外界异常发生的事件由中断技术作及时处理。
当单片机的CPU正在处理某事件时，若外部发生了某一事件(如定时器溢出、引脚上电平变化)，请求CPU迅速去处理，于是CPU就暂时中止当前的工作，转去处理所发生的事件。中断处理完该事件后，再回到原来被中止的地方，继续执行原来的工作，如图1所示。实现这种功能的部件称为中断系统。产生中断的请求源称为中断源。中断源向CPU提出的处理请求，称为中断请求或中断申请。CPU暂时中断自身的事务，转去处理事件的过程，称为CPU的中断响应过程。对事件的整个处理过程，称为中断服务(或中断处理)。处理完毕，再回到原来被中止的地方，称为中断返回。
PIC16F84芯片有4种中断源，其逻辑电路如图2所示。
9中断控制
中断主要由中断控制寄存器INTCON(图3)来控制。INTCON是一个可读/写寄存器，含有定时器TMRO溢出、RB口的变化和外部INT引脚中断等各种允许控制和标志位。
全局中断允许位GIE(D7)置1，将开放所有未被屏蔽的中断，如将该位清零，将禁止所有的中断。在响应中断时，GIE位将被清零，以禁止其它中断，返回的断点地址被压栈保护，接着把中断入口地址0004h装入程序计数器PC。在中断服务程序中，通过对中断标志位进行查询，确定中断标志位必须在重新开放中断之前用软件清零，以避免不断地中断申请而反复进入中断。
(1)INT中断。RBO/INT引脚上的外部中断由边沿触发，当INTEDG位(OPTION寄存器第6位)被置1时，选用上升沿触发，如该位被清零，则由下降沿触发。当检测到引脚上有规定的有效边沿时，便把INTE位(INTCON的D4位)置1。在重新开放这个中断之前，必须在中断服务程序中对INTE位清零。 (2)TMRO中断。当定时器TMRO的计数器计满溢出(即由FFH变成00H)时，硬件自动把TOIF(INTCON的D2位)置1。其中断可以通过对TOIE(INTCOND的D5位)置1或清零来控制该中断是否开放。
(3)PORTB口引脚电平变化中断。在PORTB口的D7～D0引脚上一旦有电平变化，就会把RBIF(INTCON的D0位)置1。这个中断可以通过对RBIE(INTCON的D3位)置1或清零来控制该中断是否开放。
(4)中断的现场保护。在发生中断时，只有返回断点的地址被压栈保护。若用户还希望保护关键的寄存器(如W寄存器和STATUS寄存器)。这需要由软件来实现。有关中断的现场保护，请参看本报第15期有关PIC单片机指令识读中的实例。
PIC单片机16F84中有一个定时器，此定时器也可用于计数，因此称为定时器/计数器，符号为TMRO。TMRO可用于定时控制、延时、对外部事件计数和检测等场合。TMRO是一个8位增量(加1)计数器。它在数据存贮器中的地址为01。定时器所用的时钟源可以是内部系统时钟(OSC/4，即四倍振荡周期)，也可以是外部时钟。若TMRO对内部系统时钟的标准脉冲系列进行计数时，就成为定时器；对外部脉冲进行计数时TMRO就成为计数器。
不管是定时还是计数方式，TMRO在对内部时钟或对外部事件计数时，都不占用CPU时间，除非TMRO溢出，才可能中断CPU的当前操作。可见，定时器是单片机16F84中效率高且工作灵活的部件。
为了扩大定时或计数的范围，配合TMRO的使用，还有一个可编程预定标器。此定标器实际上是一个可编程分频器。
TMRO的内部结构示意图如附图所示。其工作方式由数据存储器中的项选寄存器OPTION控制。OPTION是一个可读/写的寄存器，如附表所示。它含有配置TMRO/WDT预定标器、外部INT中断、TMRO等的各种控制位。
TMRO的定时、计数方式是由OPTION寄存器中的D5(即TOCS位)确定。当TOCS=0时，工作于定时器方式；当TOCS=1时，工作于计数器方式。作定时器时，每个指令周期加1(无预分频时)；而作计数器时，则在每个RA4/TOCKI引脚上电平变化时加1。OPTION寄存器的位4(TOCS位)决定外部脉冲的触发方式，当TOSE=1，下降沿触发；TOSE=0，上升沿触发。当TMRO内部计数器发生计数溢出(从FFh→00h)时，溢出位送入中断控制寄存器INTCON。
由附图可知，预分频器也是一个8位计数器。其分频数是由OPTION寄存器中的PS2～PS0三位值来改变。分频数可以是以下8种之一：1∶1、1∶2、1∶4、1∶8、1∶16、1∶32、1∶64和1∶128。
当分频器用于TMRO时，所有写入TMRO的指令，如CLRF 1、MOVWF 1、BSF 1、等都将对预分频器清零。需要注意的是，预分频器是不能读写的。此分频器可用于TMRO，也可用于WDT，其切换由软件控制。为了避免意外的芯片复位，当需要切换时，必须执行相应的一段程序，以下是从WDT切换到TMRO时所需执行的程序：
CLRWDT ；
对WDT和预定标器清零
BSF STATUS，RP0 ；选中存储体1
MOVLW B′xxxx0xxx′ ；PSA=0，选中TMRO
MOVWF OPTION ；送入OPTION寄存器
BCF STATUS，RP0 ；复位存储体0
成都 卫东
7 延时和定时
在设计单片机应用系统时，经常会遇到需要使某一过程（如加温、加压等）持续一段时间的情况，如连续加压1分钟，通电2分钟等。单片机如何正确确定这段时间呢？这里可通过两种方式，即延时和定时来实现。试看下例。
在应用系统中要求PIC16F84的RAO端控制一个发光二极管按一定频率闪亮，可通过右图的电路来实现。同时还必须为16F84编制一个程序。由电路图可知，要使发光二极管LED按一定的频率闪亮，只要使RAO端输出一个变化的高→低→高……电平即可。由此设计出如下的源程序（清单1）：
list P=16F84，F=INHX8M
；……
ORG 0
MOVLW 0 ；主程序开始
TRIS 5 ；置RA口为输出
BCF 5，0 ；RA口0位清零
LOOP：CALL DELAY；闪动延时
COMF 5 ；RA口求反，亮—灭交替
GOTO LOOP ；循环
；……
DELAY ；以下为延时子程序
MOVLW D′50
MOVWF 8
LOOP1：MOVWF 9
LOOP2：DECFSZ 9，F
GOTO LOOP2
DECFSZ 8，F
GOTO LOOP1
RETLW 0
由清单1可知，当主程序开始时，首先将工作寄存器W清零，然后将W寄存器的内容送TRISA寄存器，使其清零，以设置RA口为输出。接着又将RA口的第5位清零，使LED开始时处于熄灭状态。随之持续一段时间，即执行延时子程序，再将RA口取反，变为高电平输出，LED发光，再延时，又使RA口取反，LED熄灭……。这样，LED就一暗一亮，持续交替进行。
在这里，使LED亮、暗持续一段时间是通过单片机执行延时子程序DELAY来实现的。此延时程序的核心就是让单片机的CPU反复执行使寄存器内容减1的指令DECFSZ。即将十进制数50分别装入通用寄存器F8、F9，以进行50×50=2500次的减1操作。如果执行一次DECFSZ指令需1个指令周期（跳转时需2个周期），若设振荡频率为100kHz，即指令周期为40μs，则延时时间为2500×40=100000μs=100ms，即01秒。实际上还略为大些。此延时时间已超过人眼的视觉保留时间。因而能看清LED的明、暗交替变化。
如果我们需要更长的延时时间，可仿照上例，装入更大的数或引入多重循环。因此，在原则上，延时时间可根据需要任意延长。
不过，采用延时程序来持续某一过程的方式有缺陷。延时就是使CPU在某几条指令上“转圈”，延时越长，“转圈”数越多，这时，CPU不能再去执行其它操作，如监视温度、湿度等。这在某些实时控制系统中，不允许这样做。为此，在单片机16F84中，专门设置了一个“闹钟”——定时器TMR0。需要某过程延续多长时间，可将其“拨入”TMR0，到时它会发生“中断”，告诉CPU定时时间到。要CPU暂停其它工作，转过来执行“中断子程序”，完成输出开、关信号之类的任务后，再回去执行其中断的工作。这样，就使CPU的工作效率提高。因而，延时的使用有局限性，采用定时器TMR0则可用于各种场合中。
8 中断
PIC单片机16F84具有实时处理功能，能对外界异常发生的事件由中断技术作及时处理。
当单片机的CPU正在处理某事件时，若外部发生了某一事件(如定时器溢出、引脚上电平变化)，请求CPU迅速去处理，于是CPU就暂时中止当前的工作，转去处理所发生的事件。中断处理完该事件后，再回到原来被中止的地方，继续执行原来的工作，如图1所示。实现这种功能的部件称为中断系统。产生中断的请求源称为中断源。中断源向CPU提出的处理请求，称为中断请求或中断申请。CPU暂时中断自身的事务，转去处理事件的过程，称为CPU的中断响应过程。对事件的整个处理过程，称为中断服务(或中断处理)。处理完毕，再回到原来被中止的地方，称为中断返回。
PIC16F84芯片有4种中断源，其逻辑电路如图2所示。
9中断控制
中断主要由中断控制寄存器INTCON(图3)来控制。INTCON是一个可读/写寄存器，含有定时器TMRO溢出、RB口的变化和外部INT引脚中断等各种允许控制和标志位。
全局中断允许位GIE(D7)置1，将开放所有未被屏蔽的中断，如将该位清零，将禁止所有的中断。在响应中断时，GIE位将被清零，以禁止其它中断，返回的断点地址被压栈保护，接着把中断入口地址0004h装入程序计数器PC。在中断服务程序中，通过对中断标志位进行查询，确定中断标志位必须在重新开放中断之前用软件清零，以避免不断地中断申请而反复进入中断。
(1)INT中断。RBO/INT引脚上的外部中断由边沿触发，当INTEDG位(OPTION寄存器第6位)被置1时，选用上升沿触发，如该位被清零，则由下降沿触发。当检测到引脚上有规定的有效边沿时，便把INTE位(INTCON的D4位)置1。在重新开放这个中断之前，必须在中断服务程序中对INTE位清零。 (2)TMRO中断。当定时器TMRO的计数器计满溢出(即由FFH变成00H)时，硬件自动把TOIF(INTCON的D2位)置1。其中断可以通过对TOIE(INTCOND的D5位)置1或清零来控制该中断是否开放。
(3)PORTB口引脚电平变化中断。在PORTB口的D7～D0引脚上一旦有电平变化，就会把RBIF(INTCON的D0位)置1。这个中断可以通过对RBIE(INTCON的D3位)置1或清零来控制该中断是否开放。
(4)中断的现场保护。在发生中断时，只有返回断点的地址被压栈保护。若用户还希望保护关键的寄存器(如W寄存器和STATUS寄存器)。这需要由软件来实现。有关中断的现场保护，请参看本报第15期有关PIC单片机指令识读中的实例。