PIC單片機16F84的內(nèi)部硬件資源

成都　衛(wèi)東

　　知識競賽試題：
　　15簡述PIC系列單片機助記符指令中操作數(shù)f、d、b、k取值的可能范圍，并簡要說明其依據(jù)。
　　16指出PIC16F84單片機框圖(上文圖1)中寄存器的類型和不能訪問的寄存器名稱?

3 數(shù)據(jù)存儲器
　　在單片機PIC16F84中，除了有存放程序的程序存儲器外，還有數(shù)據(jù)存儲器。單片機在執(zhí)行程序過程中，往往需要隨時向單片機輸入一些數(shù)據(jù)，而且有些數(shù)據(jù)還可能隨時改變。在這種情況下就需用數(shù)據(jù)存儲器。由于數(shù)據(jù)存儲器不但要能隨時讀取存放在其各個單元內(nèi)的數(shù)據(jù)，而且還需隨時寫進新的數(shù)據(jù)，或改寫原來的數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)存儲器需由隨機存儲器RAM構(gòu)成。RAM存儲器在斷電時，所存數(shù)據(jù)隨即丟失，這在實際應(yīng)用中有時會帶來不便。但是，在16F84單片機中有64×8位E2PROM數(shù)據(jù)存儲器。存放在E2PROM中的數(shù)據(jù)在斷電時不會丟失。
　　16F84單片機中的RAM數(shù)據(jù)存儲器如表1所示，該RAM分為兩個存儲體：即存儲體0(Bank0)和存儲體1(Bank1)。每個存儲體均可以直接用內(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運作的信息。每個存儲體最大可擴展到7FH(128個字節(jié))。在每個存儲體中，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單介紹。
　　(1)程序計數(shù)器(PCL、PCLATH)。程序計數(shù)器PC是對程序進行管理的計數(shù)器。PIC16F84的程序計數(shù)器為13位寬，最大可尋址的存儲空間為8k×14位。實際上16F84只使用前1k×14位(0000～03FFH)存儲空間。因程序計數(shù)器有13位寬，而專用寄存器只有8位。因此PC由兩個專用寄存器構(gòu)成。其低八位PCL是一個可讀/寫寄存器(地址為02H或82H)，而高字節(jié)PCH(有效位5位)不能直接進行讀/寫操作，它是通過一個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數(shù)器的高字節(jié)。當(dāng)執(zhí)行CALL、GOTO指寫PCL時，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運算結(jié)果的狀態(tài)(如有無進位等)、復(fù)位狀態(tài)及數(shù)據(jù)存儲體選擇位。有關(guān)位位的設(shè)定如表2所示，功能如下：
　　1)第0位。進位/借位位C。執(zhí)行加、減運算指令
表2　　
　IRP　RP1　RP0　TO　PD　Z　DC　C
后，若結(jié)果有進位或借位，則C被置1，否則置0。在執(zhí)行移位指令時，也要用到這一位。
　　2)第1位。輔助進位/借位位DC。執(zhí)行加、減運算指令后，若結(jié)果的低四位向高四位有進位或借位，則DC置1，否則置0。
　　3)第2位。零標(biāo)志位運算結(jié)果為零，Z被置1；運算結(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。定時時間到標(biāo)志位TO。上電復(fù)位或執(zhí)行CLRWDT、SLEEP指令后被置1，監(jiān)視定時器的定時時間到被清零。
　　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只有兩個存儲體。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寄存器不是一個物理寄存器，而是一個邏輯功能的寄存器(地址為00H或80H)，當(dāng)對INDF寄存器進行尋址時，實際上是訪問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INDF寄存器本身進行間接尋址訪問，將讀出FSR寄存器的內(nèi)容，例如當(dāng)FSR=00H時，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，雖然寫入操作可能會影響STATUS中的狀態(tài)字，但寫入的數(shù)據(jù)是無效的。 6定時器/計數(shù)器TMRO
　　PIC單片機16F84中有一個定時器，此定時器也可用于計數(shù)，因此稱為定時器/計數(shù)器，符號為TMRO。TMRO可用于定時控制、延時、對外部事件計數(shù)和檢測等場合。TMRO是一個8位增量(加1)計數(shù)器。它在數(shù)據(jù)存貯器中的地址為01。定時器所用的時鐘源可以是內(nèi)部系統(tǒng)時鐘(OSC/4，即四倍振蕩周期)，也可以是外部時鐘。若TMRO對內(nèi)部系統(tǒng)時鐘的標(biāo)準脈沖系列進行計數(shù)時，就成為定時器；對外部脈沖進行計數(shù)時TMRO就成為計數(shù)器。
　　不管是定時還是計數(shù)方式，TMRO在對內(nèi)部時鐘或?qū)ν獠渴录嫈?shù)時，都不占用CPU時間，除非TMRO溢出，才可能中斷CPU的當(dāng)前操作?？梢?，定時器是單片機16F84中效率高且工作靈活的部件。
　　為了擴大定時或計數(shù)的范圍，配合TMRO的使用，還有一個可編程預(yù)定標(biāo)器。此定標(biāo)器實際上是一個可編程分頻器。
　　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)存儲器中的項選寄存器OPTION控制。OPTION是一個可讀/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、計數(shù)方式是由OPTION寄存器中的D5(即TOCS位)確定。當(dāng)TOCS=0時，工作于定時器方式；當(dāng)TOCS=1時，工作于計數(shù)器方式。作定時器時，每個指令周期加1(無預(yù)分頻時)；而作計數(shù)器時，則在每個RA4/TOCKI引腳上電平變化時加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)部計數(shù)器發(fā)生計數(shù)溢出(從FFh→00h)時，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8位計數(shù)器。其分頻數(shù)是由OPTION寄存器中的PS2～PS0三位值來改變。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，所有寫入TMRO的指令，如CLRF 1、MOVWF 1、BSF 1、等都將對預(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，必須執(zhí)行相應(yīng)的一段程序，以下是從WDT切換到TMRO時所需執(zhí)行的程序：
　　CLRWDT　　　?。?BR>　　　　　　　　　　　　 對WDT和預(yù)定標(biāo)器清零
　　BSF 　STATUS，RP0 ；選中存儲體1
　　MOVLWB′xxxx0xxx′；PSA=0，選中TMRO
　　MOVWFOPTION　 　；送入OPTION寄存器
　　BCF　STATUS，RP0；復(fù)位存儲體0

　　成都　衛(wèi)東

　　知識競賽試題：
　　21根據(jù)本版左下文介紹，請以表的形式列出PIC16C8X單片機(有兩個存儲體和A、B兩口)至少11個專用寄存器的名稱和地址。

4 I/O口
　　單片機作為一個控制器件必定有數(shù)據(jù)輸入和輸出。輸入量可能是溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等，而輸出量可能是開關(guān)量和數(shù)據(jù)，以保證受控過程在規(guī)定的范圍內(nèi)運行。數(shù)據(jù)的輸入和輸出都需通過單片機內(nèi)部有關(guān)電路，再與引腳構(gòu)成輸入/輸出(I/O)端口。PIC16F84單片機芯片有兩個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。每個端口由一個鎖存器(即數(shù)據(jù)存儲器中的特殊功能寄存器05H、06H單元)、一個輸出驅(qū)動器和輸入緩沖器等組成。當(dāng)把I/O口作輸出時，數(shù)據(jù)可以鎖存；作輸入口時，數(shù)據(jù)可以緩沖。
　　16F84 PORTA口中的RA4是斯密特觸發(fā)輸入、漏極開路輸出。而其它的RA口引腳都是TTL電平輸入和全CMOS驅(qū)動輸出。端口PORTB是一個八位雙向可編程I/O口。各端口雖然也由鎖存器、驅(qū)動器、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(見左圖)為例，說明其基本工作原理。
　　圖中RA口的I/O引腳是由數(shù)據(jù)方向位(寄存器TRISA)來定義數(shù)據(jù)流向。當(dāng)TRISA寄存器的位置為“1”時，其輸出驅(qū)動器(由P溝道和N溝道MOS管串接而成)呈高阻態(tài)，即兩個MOS管均截止，I/O口被定義為輸入。此時，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，此D觸發(fā)器使能，數(shù)據(jù)經(jīng)三態(tài)門進入數(shù)據(jù)總線。
　　當(dāng)TRISA的位置為“0”時，I/O口被定義為輸出，此時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“讀入/修改/寫入”的過程，即先讀I/O引腳電平，然后由程序修改(按要求給定一個值)，再置入I/O鎖存器。
　　PIC16F84單片機的輸出可提供20mA的電流，所以它可直接驅(qū)動LED。PORTA和PORTB各個位均可分別定義為輸入和輸出。下面以PORTA口初始化程序的實例，說明選擇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口時應(yīng)注意：
　　(1)當(dāng)需要一個I/O口一會做輸入、一會又做輸出時，輸出值會不確定。
　　(2)I/O引腳輸出驅(qū)動電路為CMOS互補推挽輸出。當(dāng)其為輸出狀態(tài)時，不能與其它輸出腳接成“線或”或“線與”，否則，會因電流過載燒壞單片機。
　　(3)當(dāng)對I/O口進行寫操作后不宜直接進行讀操作，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
　　單片機執(zhí)行程序時，常常要執(zhí)行調(diào)用子程序。這樣就產(chǎn)生了一個問題：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)行過程中，還可能會發(fā)生中斷，轉(zhuǎn)而執(zhí)行中斷子程序，這時，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?！奔夹g(shù)。
　　“堆?！笔且粋€用來保存臨時數(shù)據(jù)的棧區(qū)。當(dāng)主程序調(diào)用子程序時，單片機執(zhí)行到CALL指令或發(fā)生中斷時，就自動將下一條指令的地址“壓?！北４娴綏^(qū)。當(dāng)子程序結(jié)束，單片機執(zhí)行返回指令時，就自動地把棧區(qū)的內(nèi)容“彈出”，作為下步指令執(zhí)行的新地址。
　　PIC16F84單片機芯片內(nèi)有一個8級13位寬(與PC同寬)的硬件堆棧，此堆棧既不占用程序存儲空間，也不占用數(shù)據(jù)存儲空間。當(dāng)執(zhí)行一條CALL指令或一個中斷被響應(yīng)后，程序計數(shù)器PC中的斷點地址就自動被壓棧(PUSH)保護，而當(dāng)執(zhí)行RETURN、RETLW或者RETFIE指令時，堆棧中的斷點地址會彈回(POP)程序計數(shù)器PC中。無論是PUSH還是POP操作，都不影響PCLATH寄存器的內(nèi)容。　　成都　衛(wèi)東　
　　知識競賽試題：
　　19簡述PIC單片機I/O口的功能。
　　20PIC16C64A/RL64與PIC16C65的管腳數(shù)相等，管腳功能相近，但PIC16C64A/RL64的{16}腳無CCP2、{25}腳無TX/CK、{26}腳無RX/DT等功能，試繪出PIC16C64A/RL64的管腳功能圖。

　7 延時和定時
　　在設(shè)計單片機應(yīng)用系統(tǒng)時，經(jīng)常會遇到需要使某一過程（如加溫、加壓等）持續(xù)一段時間的情況，如連續(xù)加壓1分鐘，通電2分鐘等。單片機如何正確確定這段時間呢？這里可通過兩種方式，即延時和定時來實現(xiàn)。試看下例。
　　在應(yīng)用系統(tǒng)中要求PIC16F84單片機的RAO端控制一個發(fā)光二極管按一定頻率閃亮，可通過右圖的電路來實現(xiàn)。同時還必須為16F84單片機編制一個程序。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端輸出一個變化的高→低→高……電平即可。由此設(shè)計出如下的源程序（清單1）：
　　list P=16F84，F(xiàn)=INHX8M
　??；……
　　　　 ORG 　 0
　　　　 MOVLW 0 ；主程序開始
　　　　 TRIS　 5　　 ；置RA口為輸出
　　　　 BCF 　 5，0 　 ；RA口0位清零
　　LOOP：CALL 　DELAY；閃動延時
　　　　 COMF 5　　 ；RA口求反，亮—滅交替
　　　　 GOTO LOOP 　 ；循環(huán)
　??；……
　　DELAY　　　　　 ；以下為延時子程序
　　　　　 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)主程序開始時，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開始時處于熄滅狀態(tài)。隨之持續(xù)一段時間，即執(zhí)行延時子程序，再將RA口取反，變?yōu)楦唠娖捷敵?，LED發(fā)光，再延時，又使RA口取反，LED熄滅……。這樣，LED就一暗一亮，持續(xù)交替進行。
　　在這里，使LED亮、暗持續(xù)一段時間是通過單片機執(zhí)行延時子程序DELAY來實現(xiàn)的。此延時程序的核心就是讓單片機的CPU反復(fù)執(zhí)行使寄存器內(nèi)容減1的指令DECFSZ。即將十進制數(shù)50分別裝入通用寄存器F8、F9，以進行50×50=2500次的減1操作。如果執(zhí)行一次DECFSZ指令需1個指令周期（跳轉(zhuǎn)時需2個周期），若設(shè)振蕩頻率為100kHz，即指令周期為40μs，則延時時間為2500×40=100000μs=100ms，即01秒。實際上還略為大些。此延時時間已超過人眼的視覺保留時間。因而能看清LED的明、暗交替變化。
　　如果我們需要更長的延時時間，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，延時時間可根據(jù)需要任意延長。
　　不過，采用延時程序來持續(xù)某一過程的方式有缺陷。延時就是使CPU在某幾條指令上“轉(zhuǎn)圈”，延時越長，“轉(zhuǎn)圈”數(shù)越多，這時，CPU不能再去執(zhí)行其它操作，如監(jiān)視溫度、濕度等。這在某些實時控制系統(tǒng)中，不允許這樣做。為此，在單片機16F84單片機中，專門設(shè)置了一個“鬧鐘”——定時器TMR0。需要某過程延續(xù)多長時間，可將其“撥入”TMR0，到時它會發(fā)生“中斷”，告訴CPU定時時間到。要CPU暫停其它工作，轉(zhuǎn)過來執(zhí)行“中斷子程序”，完成輸出開、關(guān)信號之類的任務(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，延時的使用有局限性，采用定時器TMR0則可用于各種場合中。8 中斷
　　PIC單片機16F84具有實時處理功能，能對外界異常發(fā)生的事件由中斷技術(shù)作及時處理。
　　當(dāng)單片機的CPU正在處理某事件時，若外部發(fā)生了某一事件(如定時器溢出、引腳上電平變化)，請求CPU迅速去處理，于是CPU就暫時中止當(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，再回到原來被中止的地方，繼續(xù)執(zhí)行原來的工作，如圖1所示。實現(xiàn)這種功能的部件稱為中斷系統(tǒng)。產(chǎn)生中斷的請求源稱為中斷源。中斷源向CPU提出的處理請求，稱為中斷請求或中斷申請。CPU暫時中斷自身的事務(wù)，轉(zhuǎn)去處理事件的過程，稱為CPU的中斷響應(yīng)過程。對事件的整個處理過程，稱為中斷服務(wù)(或中斷處理)。處理完畢，再回到原來被中止的地方，稱為中斷返回。
　　PIC16F84單片機芯片有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)來控制。INTCON是一個可讀/寫寄存器，含有定時器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，GIE位將被清零，以禁止其它中斷，返回的斷點地址被壓棧保護，接著把中斷入口地址0004h裝入程序計數(shù)器PC。在中斷服務(wù)程序中，通過對中斷標(biāo)志位進行查詢，確定中斷標(biāo)志位必須在重新開放中斷之前用軟件清零，以避免不斷地中斷申請而反復(fù)進入中斷。
　　(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，選用上升沿觸發(fā)，如該位被清零，則由下降沿觸發(fā)。當(dāng)檢測到引腳上有規(guī)定的有效邊沿時，便把INTE位(INTCON的D4位)置1。在重新開放這個中斷之前，必須在中斷服務(wù)程序中對INTE位清零?！　?2)TMRO中斷。當(dāng)定時器TMRO的計數(shù)器計滿溢出(即由FFH變成00H)時，硬件自動把TOIF(INTCON的D2位)置1。其中斷可以通過對TOIE(INTCOND的D5位)置1或清零來控制該中斷是否開放。
　　(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，就會把RBIF(INTCON的D0位)置1。這個中斷可以通過對RBIE(INTCON的D3位)置1或清零來控制該中斷是否開放。
　　(4)中斷的現(xiàn)場保護。在發(fā)生中斷時，只有返回斷點的地址被壓棧保護。若用戶還希望保護關(guān)鍵的寄存器(如W寄存器和STATUS寄存器)。這需要由軟件來實現(xiàn)。有關(guān)中斷的現(xiàn)場保護，請參看本報第15期有關(guān)PIC單片機指令識讀中的實例。

　成都　衛(wèi)東

知識競賽試題：
　　23用簡單的實例說明中斷在PIC單片機中的用途。
　　編后語：“PIC單片機系列專題”至今已刊登了十五期，余下還將刊載十期，共計二十五期。以后的內(nèi)容將主要圍繞PIC單片機的匯編和實際應(yīng)用及開發(fā)來展開介紹，歡迎廣大讀者對本專題多提意見和建議。為配合本專題，“《電子報》單片機公共實驗室”還為讀者及會員準備一系列性價比高，適合初學(xué)者的PIC單片機、編程器、仿真器，以后本欄目將逐步加以介紹。另外，本專題的“知識競賽”試題將于今年8月13日第32期《電子報》刊載完畢，歡迎讀者踴躍參加。參加的讀者務(wù)請在9月5日前，將所有試題按編號回答好后，寄往本報編輯部，或E－mail至dzb12@netdzb.com。我們將評出一、二、三等獎若干名，分別獎以獎金、PIC開發(fā)器、書刊等(詳情見今年《電子報》第8期第十一版)。

　10 復(fù)位
　　復(fù)位是單片機的初始化操作。其主要功能是把程序計數(shù)器PCL初始化為000H，可使16F84單片機從000H單元開始執(zhí)行程序。
　　PIC16F84單片機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)下通過外部MCLR引腳加低電平復(fù)位。
　　(3)在省電休眠狀態(tài)下通過外部MCLR引腳加低電平復(fù)位。
　　(4)監(jiān)視定時器WDT超時溢出復(fù)位。
　　PIC16F84單片機片內(nèi)集成有“上電復(fù)位”POR電路，對于一般應(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16F84復(fù)位操作，對其它一些寄存器會有影響，如表1所示。

　　11監(jiān)視定時器WDT
　　單片機系統(tǒng)常用于工業(yè)控制，在操作現(xiàn)場通常會有各種干擾，可能會使執(zhí)行程序彈飛到一種死循環(huán)，從而導(dǎo)致整個單片機控制系統(tǒng)癱瘓。如果操作者在場，就可進行人工復(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行人工復(fù)位。由于PIC16F84單片機中具有程序運行自動監(jiān)視系統(tǒng)，即監(jiān)視定時器WDT(Watch Dog Time)，直譯為“看門狗”定時器。這好比是主人養(yǎng)了一條狗，主人在正常干活時總不忘每隔一段時間就給狗喂食，狗就保持安靜，不影響主人干活。如果主人打嗑睡，不干活了，到一定時間，狗餓了，發(fā)現(xiàn)主人還沒有給它吃東西，就會大叫起來，把主人喚醒。由此可見，WDT有如下特性：
　　(1)本身能獨立工作，基本上不依賴CPU。
　　(2)CPU在一個固定的時間間隔中和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及時發(fā)覺(如WDT計數(shù)溢出)，并使系統(tǒng)復(fù)位。
　　PIC16F84單片機內(nèi)的WDT，其定時計數(shù)的脈沖序列由片內(nèi)獨立的RC振蕩器產(chǎn)生，所以它不需要外接任何器件就可以工作。而且這個片內(nèi)RC振蕩器與OSC1/CLKIN(引腳{16})上的振蕩電路無關(guān)，即使OSC1和OSC2上的時鐘不工作，WDT照樣可以監(jiān)視定時。例如：當(dāng)PIC16F84在執(zhí)行SLEEP指令后，芯片進入休眠狀態(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。當(dāng)WDT超時溢出后，可激活(喚醒)芯片繼續(xù)正常的操作。而在正常操作期間，WDT超時溢出將產(chǎn)生一個復(fù)位信號。如果不需要這種監(jiān)視定時功能，在固化編程時，可關(guān)閉這個功能。附圖是監(jiān)視定時器的結(jié)構(gòu)框圖。表2是與WDT有關(guān)的寄存器。
　　WDT的定時周期在不加分頻器的情況下，其基本定時時間是18ms，這個定時時間還受溫度、VDD和不同元器件的工藝參數(shù)等的影響。如果需要更長的定時周期，還可以通過軟件控制OPT/ON寄存器把預(yù)分頻器配置給WDT，這個預(yù)分頻器的最大分頻比可達到1∶128。這樣就可把定時周期擴大128倍，即達到23秒。
　　如果把預(yù)分頻器配置給WDT，用CLRWDT和SLEEP指令可以同時對WDT和預(yù)分頻器清零，從而防止計時溢出引起芯片復(fù)位。所以在正常情況下，必須在每次計時溢出之前執(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)受到嚴重干擾處于失控狀態(tài)時，就不可能在每次計時溢出之前執(zhí)行一條CLR WDT指令，WDT就產(chǎn)生計時溢出，從而引起芯片復(fù)位，從失控狀態(tài)又重新進入正常運行狀態(tài)。
　　當(dāng)WDT計時溢出時，還會同時清除狀態(tài)寄存器中的D4位T0，檢測T0位即可知道復(fù)位是否由于WDT計時溢出引起的?！　～?/P>

成都　衛(wèi)東

　　知識競賽試題：
　　24簡述PIC單片機中看門狗WDT的作用和功能。

12 E2PROM的使用方法
　　在PIC16F84單片機中，除了可直接尋址的由SRAM構(gòu)成的數(shù)據(jù)存儲器外，還另有可電擦、電寫的E2PROM數(shù)據(jù)存儲器。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數(shù)據(jù)的特點，可為用戶的特殊應(yīng)用提供方便。16F84的E2PROM在正常操作時的整個VDD工作電壓范圍內(nèi)是可讀寫的，典型情況下可重寫100萬次，數(shù)據(jù)保存期大于40年。
　　PIC16F84單片機的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，而需要通過專用寄存器進行間接尋址操作。因此，在16F84單片機中增加了以下四個專用寄存器，即EECON1、EECON2、EEDATA、EEADR，專門用于片內(nèi)對E2PROM的操作。該專用寄存器中，EEDATA存放8位讀/寫數(shù)據(jù)，EEADR存放正在被訪問的E2PROM存儲單元的地址。
　　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，這兩位可以由軟件置1，以啟動讀、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箤懭胧　．?dāng)讀寫操作完成后由硬件自動清零，表示此刻未對E2PROM進行讀寫操作。當(dāng)WREN位被置1時，允許進行寫操作，而在上電時該位被清零。在正常操作時，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，EEIF被置1(需由軟件清零)；當(dāng)寫操作未完成或尚未啟動時，EEIF為“0”。
　　EECON2僅是一個邏輯上的寄存器，而不是一個物理上存在的寄存器，讀出時將總是為零。它只在寫操作時起作用。
　　(1)E2PROM的讀操作
　　為進行一次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；啟動寫操作
　　7 BSF 　 INTCON，GIE ；開放總中斷
　　　　…
　　注意：上列程序中的2～6條各語句必須嚴格執(zhí)行，否則不能啟動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，以免這個序列被中斷打斷。
　　另外，WREN(EECON1的D2位)是用來保證E2PROM不會被意外寫入而設(shè)置的，所以，在平時，用戶程序應(yīng)保持WREN=0以禁止寫操作。只有當(dāng)需對E2PROM寫入時才置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啟動寫操作。上電復(fù)位后WREN位自動清零。
　　E2PROM寫操作約需10ms的時間才能完成。用戶程序可通過查詢WR位的狀態(tài)(當(dāng)WR=0時表示操作已完成)，或者用E2PROM寫入完成中斷來判斷E2PROM寫操作是否完成。如要使用中斷，應(yīng)先置EEIF(INTCON的D6)為1，以開中斷。E2PROM寫完成要中斷標(biāo)志位EEIF，只能用軟件清零。