单片机学习之十二：按键控制跑马灯（中断）

一、实验现象：

 

     二极管作左右跑马灯，当按下外部按键K0时，8个二极管全部闪烁5次后从K0按下之前的位置继续作跑马灯。

 二、实验目的

 

           掌握堆栈在中断程序中的作用

           掌握让程序保护现场的方法

三、实验任务分析：

 

有了以前各个试验的经验，相信这个试验对我们来说，难度不是很大。我们唯一接触到的新的知识点是：让程序从返回中断之前的位置继续执行跑马灯，那么如何能够让程序在进入中断之前记住当时所处的位置，在执行中断之后，能够返回这个地方继续往下执行呢？

我们可以这样作：在进入中断之前，把该时刻的程序信息放到一个地方保存下来，在返回中断之前，再到这个地方把我们存放的程序信息取出来。这样不就可以从进入中断的位置开始重新执行程序了吗？那么，这个暂存数据的地方在哪里呢？

单片机给我们考虑的很周到，允许我们从内部RAM中指定一个空间专门来作这个工作，这个空间就是堆栈。并且单片机还专门给了我们一个8位的堆栈指针，让我们用它来开辟堆栈空间。（为什么是8位呢？因为内部RAM的地址空间是256字节，所以8位就足够拉。）

例如：假如我们给堆栈指针赋值：mov sp,#70h，就表示我们把内部数据RAM的地址为70h开始的单元设为堆栈啦。

那么，我们一般把内部数据RAM的那些地方作为堆栈呢？让我们来复习一下内部RAM的结构吧。

前面我们已经说过，内部RAM共有256字节，分为两组。还记得它们各自的功能吗？高128字节是特殊功能寄存器区，我们没有办法利用，那就打低128字节的主意吧。我们再来看看低128字节的RAM空间分配。

              

我们发现在低128字节中，工作寄存器区和位寻址区的地址已经分配好了，我们可以利用的只有30h～7fh的数据缓冲区了。所以我们的堆栈指针只能设在这个区域，从30h以后的范围为宜。在该程序中，我们把堆栈设在70h的位置。

好啦，知道堆栈设在哪里，下面我们就要考虑如何把程序运行的相关信息放入堆栈拉。那么，程序运行的相关信息在哪里呢？

由于在主程序中，我们让程序作左右跑马灯。还记得试验三吗，我们的左右跑马灯是通过把寄存器a中的数，通过进位标志CY（程序状态字PSW的最高位），进行左右环移来实现的。同时，由于寄存器a是单片机中最最常用的寄存器，我们在中断程序中也要用到它。为了避免中断程序改变寄存器a的值，所以我们在中断服务程序开始之前，把a的值放到堆栈中保存起来。同样我们也要把psw的值也保存起来。在返回主程序之前，再把它们取出来，这样就可以使得程序从进入中断之前的位置开始，继续作跑马灯。

把数据存入堆栈和从堆栈中取出，是通过堆栈操作指令完成的。

例如：如果想把a中的数据存入堆栈，就：push acc；如果想把a的内容从堆栈中取出，就：pop acc。（一般称之为：压入，弹出）。

还需要说明一点的是：堆栈中的数据是采用“后进先出”的结构方式处理的。就像我们摞盘子一样，最后摞进去的盘子，取得时候是最先取出的。所以我们压入数据后，再弹出的时候要特别注意顺序，后压入的要先弹出，不要弄错啦。

现在来看看这个试验的程序吧。

 四、实验程序如下：

 

  org 0000h

  ljmp start

      

  org 0013h

  ljmp ext1

      

  org 0020h

start:  clr p1.5          ;避免蜂鸣器响

  setb ea           ;CPU开中断

  setb ex1          ;允许外部中断1申请中断

  setb it1           ;设置外部中断1跳变方式触发

  mov sp,#70h       ;设置堆栈入口

      

loop1: lcall light1       ;调用左右跑马灯子程序

   ljmp loop1

 

;以下是中断服务程序

ext1: clr ea           ;关闭CPU中断

   push acc        ;把寄存器a的内容压入堆栈

   push psw        ;把程序状态字压入堆栈

   lcall keyreader    ;调用键识别子程序

pass: pop psw         ;恢复现场，注意顺序，要先弹出程序状态字

 pop acc         ;弹出寄存器a的内容，

   setb ea          ;CPU开中断

   reti             ;中断返回

 

light1:  mov a,#0ffh    ;light1是左右跑马灯子程序，大家可以参考试验三的内容 

       clr c

       mov r7,#08h

lloop:  rlc a

      mov p0,a

      lcall del100ms

      djnz r7,lloop

      

      mov r6,#06h 

rloop:  rrc a      

      mov p0,a  

      lcall del100ms 

      djnz r6,rloop

      ret

      

keyreader:  mov a,p1   ;keyreader是键识别子程序，大家可以参考试验7

          anl a,#0fh

          cjne a,#0dh,pass

          lcall del10ms

          mov a,p1

          anl a,#0fh

          cjne a,#0dh,pass

          lcall light2   ;如果确定K0按键按下，调用灯光闪烁子程序

          ret 

 

light2:   mov a,#00h    ;light2是让灯光闪烁5次的子程序

        mov r5,#10  

loop2:   mov p0,a 

        call del10ms

        cpl a         ;把a寄存器中的数据取反 

        djnz r5,loop2;

        ret

 

del10ms: mov r4,#15h   ;延时10ms子程序

del1:    mov r3,#0ffh

del2:    djnz r3,del3

         djnz r4,del1

         ret;

 

del100ms:mov r2,#0c8h ;延时100ms子程序

del3:    mov r1,#0ffh

del4:    djnz r1,del4

        djnz r2,del3

        ret

        end     

 

大家把这个程序下载到学习板上看看，会发现每次按下按键的时候，程序进入中断后，在返回的时候，会回到那个位置继续开始左右循环。这就是由于我们在进入中断的时候保护了现场的缘故。

 五、几点说明

 

主程序是左右跑马灯，其中用到了r7，r6寄存器，还调用了100ms延时，所以也用到了r2，r1寄存器。所以我们要特别注意，在中断服务程序中，要避免使用这几个寄存器。否则，就会导致在中断程序中，修改了r寄存器的内容，导致返回主程序的时候出现问题。

在中断服务程序中，用到了10ms延时程序，这个延时程序使用的寄存器是r4，r3。另外，还调用了light2子程序，其中用到了r5寄存器。所以。主程序和中断服务程序用到的寄存器r就没有冲突。

那么如果由于条件的限制，使得主程序和中断程序的寄存器的数量较多，一组8个寄存器不够，该怎么办呢？

我们也可以象保护a寄存器一样，在进入中断之后，首先把某一个在中断服务程序中也要用到的r寄存器的内容压入堆栈，在退出中断之前再弹出来。

或者我们就重新选择寄存器区吧，由于我们缺省使用的是0区的寄存器组，所以我们就改变psw程序状态字中的rs1和rs0，就可以换另外的一组寄存器区了。例如，我们在进入中断服务程序之后，写这样的两条指令：

clr rs1

setb rs0

这样，我们就用了1区的8个寄存器，这样就没有问题啦。