【文章內容簡介】 則步進電機旋轉的速度擴大 10 倍，需要的時間也就相應縮短。 兩種方案硬件電路完全一樣，只是對紅外感應裝置的處理不同，主要表現(xiàn)在 紅外感應裝置的 探測范圍上，實現(xiàn)不同的方案由程序控制。本設計選用方案一作為主要思路，原因有幾點：思路簡單，容易被他人理解； 可以允許在未檢測區(qū)域內隨意改動位置，在當前正轉結束后用 LED 模擬顯示出； 在實物演示中，正轉后反轉不會對引線產生影響；在較短時間內可以看到演示效果 。 3 硬件設計 本系統(tǒng)主要由微處理器控制 、紅外感應模塊、步進 電機模塊 及 LED 模擬風扇旋 轉 模塊 等組成。下面介紹各部分原理及電路圖。 微處理器 SN8P2500 系列 介紹 SN8P2500 系列單片機是 SONIX 公司最新推出的 高速 低功耗 8 位單片機。它采用低功耗 CMOS 設計工藝及高性能的 RISC 架 構，具有優(yōu)異的抗干擾性能。突出的特點是：低成本、高抗干擾性、內 置 16Mhz RC 振蕩電路、高速 8 位 、 59 條精簡指令集 。 SN8P2501B 單片機介紹 當前市場上的單片機有 51 系列， STC 系列 等 單片機，考慮到 設計只需實現(xiàn)自動開關機及鎖定人范圍 LED 閃爍 的功能， 但又要確保其抗干擾能 力強的特點， 在考慮功能需求及成本的基礎上，選擇了 SONIX 公司研發(fā)的 SN8P2501B 8 位單片機作為本系統(tǒng)的控制器， 有 14 個引腳，如圖 31，它具有以下特性： a) OTP ROM 空間： 1K * 16 位； b) RAM 空間： 48 字節(jié)； c) STKP 堆棧： 4 層； d) 多種振蕩源選擇：最大可達 16MHz 的外部晶振、 10MHz 的外部 RC 振蕩、內部16MHz 的高速時鐘及 16KHz 的低速時鐘； e) 高速的 CPU 指令周期，可達 1T，即每個指令周期為 1 個時鐘周期； f) 滿足低功耗的需求，可編程設定 4 種工作模式：正常模式、低速模式、睡眠模式和綠 色模式； g) 內置高速 PWM/Buzzer 輸出接口，可輸出不同頻率的信號； h) 內置 RTC 實時時鐘（ ）、看門狗定時器 （ 16KHz@3V,32KHz@5V） 及 3級低電壓檢測系統(tǒng)； i) 具有 3個中斷源， 2 個內部中斷源： T0、 TC0， 1個外部中斷源： INT0。 1) I/O 引腳配置 I/0 口引腳為： a) 輸入輸出雙向端口： P0、 P P P5； b) 單向輸入引腳： ； c) 可編程的漏極開路引腳： ； d) 具有喚醒功能的端口： P0、 P1 電平變化觸發(fā) ； e) 內置上拉電阻端口： P0、 P P P5； f) 外部中斷引腳： ，由寄存 器 PEDGE 控制，其觸發(fā)方式為上升沿或下降沿 。 圖 31 SN8P2501B 引腳 2) 程序寄存器 復 位 向 量通 用 區(qū) 域中 斷 向 量通 用 區(qū) 域系 統(tǒng) 保 留用 戶 復 位 向 量用 戶 程 序 開 始用 戶 中 斷 向 量用 戶 程 序用 戶 程 序 結 束R O M0 0 0 0 H0 0 0 1 H0 0 0 7 H0 0 0 8 H0 0 0 9 H0 0 0 F H0 3 F C H0 3 F D H0 3 F F H 圖 32 程序存儲器 SN8P2501B 的程序寄存器為 OTP ROM（一次性可編程），存儲器容量為 1K*16 位，可由 10 位程序計數(shù)器 PC 對程序寄存器進行尋址，或由系統(tǒng)寄存器（ R， X， Y 和 Z）對 ROM內的數(shù)據進行查表訪問。其中：系統(tǒng)復位后從地址 0000H 開始執(zhí)行；地址 0008H 是中斷向量入口地址。 3) 數(shù)據存儲器 R A M通 用 區(qū) 域系 統(tǒng) 寄 存 器B a n k 0 結 束0 0 0 H0 2 F H0 8 0 H0 F F H地 址B a n k 0b a n k 0 的 0 8 0 H 0 F F H是 系 統(tǒng) 寄 存 器 圖 33 數(shù)據存儲器 SN8P2501B 單片機的片內 RAM 共有 256 個存儲單元，地址范圍為 000H0FFH。片內寄存器可分為通用數(shù)據存儲區(qū)和系統(tǒng)存儲器兩大部分。通用數(shù)據存儲區(qū)可作為用戶自定義的變量，臨時數(shù)據，中間數(shù)據存放地，而系統(tǒng)寄存器則用來控制片內外設或表示外設的狀態(tài)。 4) 定時 /計數(shù)器 SONIX SN8P2708A MCU 定時 /計數(shù)器大分致為兩大類。一類為基本定時器 T0，另一類為多功能定時器 TC0。 二進制定時器 T0 溢出（從 0FFH 到 00H）時， T0 繼續(xù)計數(shù)并給出一個溢出信號觸發(fā)T0 中斷請求。定時器 T0 的主要用途如下： a) 8 位可編程定時器：根據選定的時鐘頻率定時產生中斷請求； b) 定時器：根據選定的時鐘信號產生中斷請求， RTC 功能僅限于編譯選項為High_Clk = IHRC_RTC； c) 綠色模式喚醒功能： T0ENB = 1 時， T0 溢出將系統(tǒng)從綠色模式中喚醒。 定時 /計數(shù)器 TC0 具有雙時鐘源，可根據實際需要選擇內部時鐘或外部時鐘作為計時標準。其中，內部時鐘來自 Fcpu，外部時鐘 INT0 由 引腳（下降沿觸發(fā)）輸入。寄存器 TC0M 控制時鐘源的選擇。當 TC0 從 0FFH 溢出到 00H 時， TC0 在繼續(xù)計數(shù)的同時產生一個溢出信號，觸發(fā) TC0 中斷請求。 TC0 的主要作用如下： a) 8 位可編程定時器：根據選定的時鐘頻率在特定時間產生中斷信號； b) 外部事件計數(shù)：對外部事件計數(shù)； c) 蜂鳴器輸出； d) PWM輸出。 下面以基本定時器 T0 為例，說明初始值的設定方法。 T0C： T0 累加計數(shù)寄存器，上電初始值為 00H，可以軟件重置，每次溢出之后，初始值需要用戶重置。初始值設定方法如下： T0C初始值 = 256 – (T0溢出間隔時間 179。 輸入時鐘 ) 例如：用 T0 做一個 10ms 的定時 ， Fcpu=1M。 T0rate 選擇 010（ Fcpu/64），那么 T0C初始值 = 256 – (T0溢出間隔時間 179。 輸入時 鐘 ) = 256 – ( 10ms 179。 1M/64 ) = 64H T0M 中的 Bit6:Bit4 決定分頻數(shù)的比率， T0 的時鐘源來自 CPU，通過 T0M 中的Bit6,Bit5,Bit4 來控制分頻數(shù)的比率， T0ENB 位控制計數(shù)器時鐘，如果為 1則時鐘輸入到 T0 計數(shù)器 T0C 中， T0 開始計數(shù)，否則 T0C 的時鐘被切斷， T0C 停止計數(shù)。當 T0C 計數(shù)器從 0FFH 增加到 000H 時，系統(tǒng)會將 標志位 T0IRQ 置為 1。 表 31 T0M 寄存器 0D8H Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 T0M T0ENB T0rate2 T0rate1 T0rate0 T0TB 復位后 0 0 0 0 0 T0TB： RTC 時鐘控制位。 0 = 禁止 RTC； 1 = RTC 模式。 T0RATE[2:0]： T0 分頻選擇位。 T0ENB： T0 啟動控制位。 0 = 禁止 T0； 1 = 開啟 T0。 表 32 分頻比 T0rate2~T0rate0 分頻比 000 Fcpu/256 001 Fcpu/128 010 Fcpu/64 011 Fcpu/32 100 Fcpu/16 101 Fcpu/8 110 Fcpu/4 111 Fcpu/2 注：在 RTC 模式下， T0RATE 的設置是無效的。 5) 中斷 SONIX單片機是當今世界上很有影響力的精簡指令集微控器，具有豐富的中斷功能。不過它們也存在一定的局限性，例如中斷矢量只有一個，并且各個中斷源之間也沒有優(yōu)先級別之分，不具備中斷屏蔽功能。 不同的芯片具有不同的中 斷。 SN8P2501B 單片機具有 3 個中斷源： 2 個內部中斷源（定時器 T0、定時 /計數(shù)器 TC0） 、 1 個外部中斷源（ INT0/P00）。 對于 SONIX 單片機來說，中斷源的要求是否會得到響應，受允許中斷寄存器 INTIEN中各位的控制。在全局中斷控制位 GIE 為 1 時，才能使能中斷請求，當中斷源 同時 產生中斷時，要靠內部的查詢邏輯來確定響應的次序，不同的中斷源 其中斷地址均為 0008H。一次中斷活動的全過程如圖 34 所示 。 執(zhí) 行 一 條 指 令 ( 1 )有 中 斷 請 求 ？( 2 )中 斷 屏 蔽 ( 3 )中 斷 響 應 ( 4 )保 護 ( 5 )調 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 ( 1 0 )N oY e sY e sN o 圖 34 中斷處理流程圖 在圖中， (1)， (2)， (3)和 (9)是由硬件自動實現(xiàn)的，而其它的階段是由用戶軟件完成的。 有中斷請求發(fā)生并被響應后，程序轉至 0008H 執(zhí)行中斷子程序。響應中斷之前，必須保存 ACC、 PFLAG 的內容。芯片提供 PUSH 和 POP 指令進行入棧保存和出棧恢復，從而避免中斷結束后可能的程序運行錯誤。 PUSH/POP指令僅對 ACC和 PFLAG作中斷保護，而不包括 NT0和 NPD。 某些芯片 PUSH/POP只能保護 PFLAG寄存器內的值， ACC內的值需要用戶自己保存，此芯片中 PUSH/POP可直接對 ACC和 PFLAG進行保護。 PUSH/POP 緩存器是唯一的且僅有一層，因此只能出現(xiàn)在中斷保護現(xiàn)場中。 6) SN8P2501B 單片機 編譯選項 表 利用 SN8P2501B 芯片作為微控制器，在編譯過程中需要注意對應的選項表，見表33。 表 33 SN8P2501B 單片機編譯選項表 編譯選項 配置項目 功能說明 Noise_Filter Enable 開啟雜訊濾波功能， Fcpu = Fosc/4~Fosc/16 Disable 關閉雜訊濾波功能， Fcpu = Fosc/1~Fosc/16 Fcpu Fhosc/1 指令周期 = 1個時鐘周期 ，必須關閉雜訊濾波功能； IHRC_16M 和 IHRC_RTC 模式下，不支持 Fosc/1 Fhosc/2 指令周期 = 2 個時鐘周期，必須關閉雜訊濾波功能； IHRC_16M 和 IHRC_RTC 模式下，不支持 Fosc/2 Fhosc/4 指令周期 = 4 個時鐘周期 Fhosc/8 指令周期 = 8 個時鐘周期 Fhosc/16 指令周期 = 16 個時鐘周期 High_Clk IHRC_16M 高速時鐘采用內部 16MHz RC 振蕩電路， XIN/XOUT（ ）作為普 通的 I/O 引腳； IHRC_16M 模式下， Fcpu 取值在 Fosc/4~Fosc/16 之間 IHRC_RTC 高速時鐘采用內部 16MHz RC 振蕩電路，具有 RTC 功能（ ）， XIN/XOUT（ ）作 為普通的 I/O 引腳； IHRC_RTC 模式下， Fcpu 取值在 Fosc/4~Fosc/16 之間 RC 外部高速時鐘振蕩器采用廉價的 RC 振蕩電路， XOUT（ ）為普通的 I/O 引腳 32K X’tal 外部高速時鐘振蕩器采用低頻、省電晶體 /陶瓷振蕩器（ ） 12M X’tal 外部高速時鐘振蕩器采用高頻晶體 /陶瓷振蕩器（如10MHz~12MHz） 4M X’tal 外部高速時鐘振蕩器采用標準晶體 /陶瓷振蕩器（如1M~10MHz） Watch_Dog Always_On 始終開啟看門狗定時器，即使在睡眠模式和綠色模式下也 處于開啟狀態(tài) Enable 開啟看門狗定時器，但在睡眠模式和綠色模式下關閉 Disable 關閉看門狗定時器 Reset_Pin Reset 使能外部復位引腳 P11 為單向輸入引腳，無上 拉電阻 LVD LVD_L VDD 低于 時， LVD 復位系統(tǒng) ； LVD_M VDD 低于 時， LVD 復位系統(tǒng)； PFLAG 寄存器的 LVD24 位作為 低電壓監(jiān)測器 LVD_H VDD 低于 時， LVD 復位系統(tǒng)； PFLAG 寄存器的 LVD36 位作為 低電壓監(jiān)測器 Security Enable ROM 代碼加密 Disable ROM 代碼不加密 注： a) 在干擾嚴重的情況下，建議開啟雜訊濾波功能，此時 Fcpu = Fosc/4 ~ Fosc/16，并將 Watch_Dog 設置為 “ Always_On” ； b) 如果用戶設置看門狗為 “ Always_On” ，編譯器將自動開啟看門狗定時器； c) 編譯選項 Fcpu 僅針對高速時鐘，在低速模式下 Fcpu = FILRC/4； d) 在 IHRC_16M 和 IHRC_RTC 模式下， Fcpu = Fosc/4 ~ Fosc/16。 單片機復位電路 SN8P2501B 有以下幾種復位方式： a) 上電復位； b) 看門狗復位；