【文章內(nèi)容簡介】 CPU。中央處理單元CPU通過執(zhí)行程序中的信息來控制器件的運行。其中許多指令是對數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行操作。對數(shù)據(jù)存儲器的操作需要算術(shù)邏輯單元ALU。除了執(zhí)行算術(shù)和邏輯操作外，ALU還控制狀態(tài)位。一些指令的執(zhí)行結(jié)果會根據(jù)結(jié)果的狀態(tài)而改變狀態(tài)位。PIC系列單片機(jī)的算術(shù)邏輯單元中，PIC單片機(jī)中包含一個8位ALU和一個8位工作寄存器W。ALU是一個通用的算術(shù)邏輯單元，它對工作寄存器和數(shù)據(jù)存儲器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)和布爾運算，包括進(jìn)行加、減、移位和邏輯操作。除非特別指明，算術(shù)運算一般是以2的補(bǔ)碼形式進(jìn)行。在2個操作數(shù)的指令中，典型情況下，其中一個操作數(shù)是在工作寄存器中，另一個操作數(shù)放在一個數(shù)據(jù)寄存器中或是一個立即數(shù)。在單操作數(shù)指令中，操作數(shù)放在W的寄存器中或是某個數(shù)據(jù)寄存器中。根據(jù)所執(zhí)行的指令中，ALU可以影響狀態(tài)寄存器中的進(jìn)位標(biāo)志位C、輔助進(jìn)位標(biāo)志位DC和全零標(biāo)志位Z。在減法操作中，C和DC位就分別作為借位和輔助借位標(biāo)志位。（3）程序存儲器。部分PIC系列單片機(jī)采用Flash存儲器結(jié)構(gòu)，方便擦寫存儲。為了能在程序存儲器頁之間跳轉(zhuǎn)，必須修改程序計數(shù)器的高位鎖存器PCLATH?？梢酝ㄟ^在PCLATH中寫入需要值來完成的。如果指令連續(xù)運行，無需任何用戶的干預(yù)，程序計數(shù)器即可以跨越程序頁面跨頁。對于那些程序存儲空間。復(fù)位時，程序計數(shù)器會指向程序存儲器的第0頁地址0000h，即復(fù)位向量地址，也就是單片機(jī)復(fù)位時程序執(zhí)行的入口地址。當(dāng)響應(yīng)中斷時，程序計數(shù)器會指向中斷向量地址P0004h。（4）數(shù)據(jù)存儲器。RAM數(shù)據(jù)存儲器主要包括特殊功能寄存器SFR和同樣寄存器GPR兩部分。SFR是用來控制外設(shè)和內(nèi)核功能的寄存器，而GPR則是數(shù)據(jù)存儲器和改寫的通用區(qū)域。PIC系列單片機(jī)中的ram存儲器的每個存儲單元除具備普通存儲器功能之外，還能實現(xiàn)移位、置位、復(fù)位和位測等通常只有寄存器才能完成的操作。從一個寄存器向另一個寄存器傳送數(shù)據(jù)時，必須通過W 寄存器。這意味著所有寄存器之間的數(shù)據(jù)傳送，都需要兩個指令周期。整個數(shù)據(jù)存儲器可以采用直接尋址或間接尋址來存取。（1）通用I/O。（2）定時器。（3）捕捉/比較/脈寬調(diào)制模塊。（4）A/D輸入模塊。（5）比較器。（6）通用接口。4 單片機(jī)控制的電路及程序（硬件部分）圖37所示為永磁直流電動機(jī)可逆控制系統(tǒng)的園路框圖。系統(tǒng)的核心控制采用PIC16F873/876A單片機(jī)構(gòu)成，在啟停信號START為高電平時，通過采樣速度指令信號和方向信號DIR，生成雙極性PWM信號，經(jīng)死區(qū)延時及防直通互鎖電路之后，輸出到電路IR2110，驅(qū)動H橋功率電路。同時，采用電阻采樣，對橋臂電流進(jìn)行檢測，輸入單片機(jī)電壓比較模塊，生成電流保護(hù)信號。圖37 永磁直流電動機(jī)可逆控制系統(tǒng)的原理框圖實際上，在這一電路的基礎(chǔ)上，可以進(jìn)一步增加編碼器進(jìn)行速度的測量，同時對電流傳感信號進(jìn)行ADC轉(zhuǎn)換，即可以構(gòu)成直流電動機(jī)的雙閉環(huán)控制。同時，如果采用霍爾效應(yīng)電流傳感器，可以增加隔離電路，使系統(tǒng)運行更加可靠。 硬件設(shè)計每個部分應(yīng)該符合以下原則：（1）硬件電路設(shè)計與軟件設(shè)計相結(jié)合優(yōu)化硬件電路。（2）可靠性及抗干擾設(shè)計。系統(tǒng)所用芯片數(shù)量越少越好。（3）靈活的功能擴(kuò)展。為以后系統(tǒng)優(yōu)化、升級所用。電路圖如39所示，當(dāng)+Set與Set間的電壓為010V時，可以通過電位器調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。圖39 伺服放大器連接電路本系統(tǒng)的供電電壓為市電，即220V交流。需要將其轉(zhuǎn)化為5V、15V、25V的一些直流電，伺服放大器需要25V電，運放需要177。15V電，轉(zhuǎn)換芯片為+15V電，單片機(jī)、數(shù)碼管、顯示電源為+5V電，下圖310為開關(guān)電源。圖310 開關(guān)電源基準(zhǔn)電壓電路如下圖所示。圖311 基準(zhǔn)電壓電路 PC機(jī)串行接口目前Pc機(jī)普遍采用的一種串行通訊標(biāo)準(zhǔn)也是RS一232C標(biāo)準(zhǔn)，它是美國電子工業(yè)學(xué)會(EIA)在1969年公布數(shù)據(jù)通訊標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)定義了數(shù)據(jù)終端設(shè)備(firE)和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(DcE)之間的連接信號的含義及其電壓信號規(guī)范等參數(shù)。Pc機(jī)上的串行口有兩個C刪I和C0tt2，一般都是9針的接頭(對于較新的計算機(jī)來說情況如此，而老式計算機(jī)可能有25針的接頭)，這個接頭且為公接頭，25針的也是公接頭．Pc機(jī)的串行口傳輸速度一般只能達(dá)到115200bps，而有些較高檔的串行芯片可以提供到較高的傳輸速度，例如可達(dá)921600bps．下表為引腳說明引腳號作用方向1CD 數(shù)據(jù)載波檢測輸入2RXD 接收數(shù)據(jù)輸入3TXD發(fā)送數(shù)據(jù)輸出4DTR 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備就緒輸出5GND 信號接地6DSR 數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備就緒輸入7RTS 請求發(fā)送輸出8CTS 清除發(fā)送輸入9RI 振鈴指示輸入(1)對于發(fā)送有下列信號RTS，請求發(fā)送，由計算機(jī)通知MODEM要發(fā)送數(shù)據(jù)，“0”有效；CRS清除發(fā)送，由MODEM到計算機(jī)，MODEM認(rèn)為可以發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)出CTS作為回答，然后才可以發(fā)送；TXD發(fā)送數(shù)
據(jù)，由計算機(jī)到MODEM，計算機(jī)發(fā)出數(shù)據(jù)到MOD酬。(2)對于接收有下列信號RTS載波檢測，接收線信號側(cè)定器，由MODEM到計算機(jī)。當(dāng)此信號出現(xiàn)時，表示MODEM已接收到通訊線路另一端MODEM送來的信號；RXD接收數(shù)據(jù)，由MODEM到計算機(jī)。MODEM將接收下來的數(shù)據(jù)沿接收數(shù)據(jù)線送到計算機(jī)終端；，由MODEM到計算機(jī)，表示MODEM可以使用，O有效；RI振鈴指示，由MODEM到計算機(jī)，MODEM若接到送來的振鈴呼叫信號，就發(fā)出該信號來通知計算機(jī)；DTR數(shù)據(jù)終端就緒，由計算機(jī)到MODEM，計算機(jī)收到RI信號，作為回答，就發(fā)出DTR信號到MODEM,0有效．單片機(jī)與上位機(jī)串行通信接口電路如圖圖312 單片機(jī)與上位機(jī)串行通信接口電路 復(fù)位電路為了預(yù)防系統(tǒng)在突然情況下出現(xiàn)死機(jī)等問題，特設(shè)計復(fù)位電路進(jìn)行對程序計數(shù)器的PC重新賦值并重新開始工作，根據(jù)此系列單片機(jī)的特點，采用典型的復(fù)位電路接法，不僅可以在上電時自動復(fù)位，還可以在程序運行中手動復(fù)位，手動復(fù)位只需要按下復(fù)位電路中的按鍵即可。 顯示電路LED即發(fā)光二極管，它是一種由某些特殊的半導(dǎo)體材料制作成的PN結(jié)，由于參雜濃度很高，當(dāng)正向偏置時，會產(chǎn)生大量的電子空穴復(fù)合，把多余的能釋放變?yōu)楣饽?。LED顯示器具有工作電壓低、體積小、壽命長(約十萬小時)、響應(yīng)速度快(小于lps)，顏色豐富等特點．LED的正向電壓降一般在1．2～2．6V，發(fā)光工作電流在5mA～20mA。七段L即顯示器由數(shù)個LED組成一個陣列，并封裝于一個標(biāo)準(zhǔn)的外殼中。為適用于不同的驅(qū)動電路，有共陽極和共陰極兩種結(jié)構(gòu)。本文采用的是共陰極結(jié)構(gòu).下圖為共陰極接法電路圖312 共陰極接法原理為了顯示某個數(shù)或字符，就要點亮對應(yīng)的段，這就需要譯碼。譯碼有硬件譯碼和軟件譯碼。硬件譯碼電路的優(yōu)點是計算機(jī)時間開銷比較小，但硬件開支大．軟件譯碼與硬件電路相比，省去了硬件譯碼器，其BCD碼轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的段碼