【文章內(nèi)容簡介】 ?(t) ?(t) δ(t) 0 t t t t(a) (b) (c) (d)　形狀不同而沖量相同的各種窄脈沖面積等效原理： 分別將如圖1所示的電壓窄脈沖加在一階慣性環(huán)節(jié)（RL電路）上，如圖2a所示。其輸出電流i(t)對不同窄脈沖時的響應(yīng)波形如圖2b所示。從波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形狀也略有不同，但其下降段則幾乎完全相同。脈沖越窄，各i(t)響應(yīng)波形的差異也越小。如果周期性地施加上述脈沖，則響應(yīng)i(t)也是周期性的。用傅里葉級數(shù)分解后將可看出，各i(t)在低頻段的特性將非常接近，僅在高頻段有所不同。 i(t) i(t)cabd e(t)(a) (b) 沖量相同的各種窄脈沖的響應(yīng)波形用一系列等幅不等寬的脈沖來代替一個正弦半波，正弦半波N等分，看成N個相連的脈沖序列，寬度相等，但幅值不等；用矩形脈沖代替，等幅，不等寬，中點重合，面積（沖量）相等，寬度按正弦規(guī)律變化。 SPWM波形——脈沖寬度按正弦規(guī)律變化而和正弦波等效的PWM波形。 μ 0 ωt μ ωt 用PWM原理圖PWM波代替正弦半波要改變等效輸出正弦波幅值，按同一比例改變各脈沖寬度即可。 PWM電流波： 電流型逆變電路進行PWM控制，得到的就是PWM電流波。 PWM波形可等效的各種波形： 直流斬波電路：等效直流波形 　　SPWM波：等效正弦波形，還可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面積原理。PWM相關(guān)概念占空比：就是輸出的PWM中，高電平保持的時間 與 該PWM的時鐘周期的時間 之比如，一個PWM的頻率是1000Hz，那么它的時鐘周期就是1ms，就是1000us，如果高電平出現(xiàn)的時間是200us，那么低電平的時間肯定是800us，那么占空比就是200：1000，也就是說PWM的占空比就是1：5。分辨率也就是占空比最小能達到多少，如8位的PWM，理論的分辨率就是1：255(單斜率)， 16位的的PWM理論就是1：65535(單斜率)。頻率就是這樣的，如16位的PWM，它的分辨率達到了1：65535，要達到這個分辨率，T/C就必須從0計數(shù)到65535才能達到，如果計數(shù)從0計到80之后又從0開始計到80.......，那么它的分辨率最小就是1：80了，但是，它也快了，也就是說PWM的輸出頻率高了。雙斜率 / 單斜率假設(shè)一個PWM從0計數(shù)到80，之后又從0計數(shù)到80....... 這個就是單斜率。假設(shè)一個PWM從0計數(shù)到80，之后是從80計數(shù)到0....... 這個就是雙斜率?？梢姡p斜率的計數(shù)時間多了一倍，所以輸出的PWM頻率就慢了一半，但是分辨率卻是1：(80+80) ＝1：160，就是提高了一倍。假設(shè)PWM是單斜率，設(shè)定最高計數(shù)是80，我們再設(shè)定一個比較值是10，那么T/C從0計數(shù)到10時(這時計數(shù)器還是一直往上計數(shù)，直到計數(shù)到設(shè)定值80)，單片機就會根據(jù)你的設(shè)定，控制某個IO口在這個時候是輸出1還是輸出0還是端口取反，這樣，就是PWM的最基本的原理了。本次設(shè)計中我們用PROTEUS對設(shè)計中的硬件電路進行設(shè)計。Proteus軟件是英國Labcenter electronics公司出版的EDA工具軟件（該軟件中國總代理為廣州風標電子技術(shù)有限公司）。它不僅具有其它EDA工具軟件的仿真功能，還能仿真單片機及外圍器件。它是目前最好的仿真單片機及外圍器件的工具。雖然目前國內(nèi)推廣剛起步，但已受到單片機愛好者、從事單片機教學(xué)的教師、致力于單片機開發(fā)應(yīng)用的科技工作者的青睞。Proteus是世界上著名的EDA工具仿真軟件)，從原理圖布圖、代碼調(diào)試到單片機與外圍電路協(xié)同仿真，一鍵切換到PCB設(shè)計，真正實現(xiàn)了從概念到產(chǎn)品的完整設(shè)計。是目前世界上唯一將電路仿真軟件、PCB設(shè)計軟件和虛擬模型仿真軟件三合一的設(shè)計平臺，其處理器模型支持805HC1PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC3AVR、ARM、8086和MSP430等，2010年即將增加Cortex和DSP系列處理器，并持續(xù)增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MPLAB等多種編譯器4軟件設(shè)計在CPU 與外設(shè)交換信息時，存在著一個快速的 CPU 與慢速的外設(shè)之間的矛盾。為解決這個問題，發(fā)展了中斷的概念。 單片機在某一時刻只能處理一個任務(wù)，當多個任務(wù)同時要求單片機處理時，這一要求應(yīng)該怎么實現(xiàn)呢？通過中斷可以實現(xiàn)多個任務(wù)的資源共享。 中斷現(xiàn)象在現(xiàn)實生活中也會經(jīng)常遇到，例如，你在看書——手機響了——你在書上作個記號——你接通電話和對方聊天——談話結(jié)束——從書上的記號處繼續(xù)看書。這就是一個中斷過程。通過中斷，你一個人在特定的時刻，同時完成了看書和打電話兩件事情。用計算機語言來描述，所謂的中斷就是，當 CPU 正在處理某項事務(wù)的時候，如果外界或者內(nèi)部發(fā)生了緊急事件，要求 CPU 暫停正在處理工作而去處理這個緊急事件，待處理完后，再回到原來中斷的地方，繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序，這個過程稱作中斷。 從中斷的定義我們可以看到中斷應(yīng)具備中斷源、中斷響應(yīng)、中斷返回這樣三個要素。中斷源發(fā)出中斷請求，單片機對中斷請求進行響應(yīng)，當中斷響應(yīng)完成后應(yīng)進行中斷返回，返回被中斷的地方繼續(xù)執(zhí)行原來被中斷的程序。 主 程 主 中斷 中斷 序 程 中 序 中斷源 斷 中斷源 響 主 應(yīng) 主 程 程 序 序 （a） （b） 中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 （a）一級中斷系統(tǒng)機構(gòu)圖 （b）二級嵌套中斷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 MCS51單片機的中斷源 MCS51單片機的中斷源共有兩類，它們分別是：外部中斷和內(nèi)部中斷。 外部中斷源： 外部中斷0（ ）： 引腳，采集到低電平或者下降沿時，產(chǎn)生中斷請求； 外部中斷1（ ）：，采集到低電平或者下降沿時，產(chǎn)生中斷請求。. 內(nèi)部中斷源 ：定時器∕計數(shù)器0：定時功能時，計數(shù)脈沖來自片內(nèi)；計數(shù)功能時。發(fā)生溢出時，產(chǎn)生中斷請求；定時器∕計數(shù)器1：定時功能時，計數(shù)脈沖來自片內(nèi)；計數(shù)功能時，計數(shù)脈沖來自片外 引腳。發(fā)生溢出時，產(chǎn)生中斷請求。串行口：為完成串行數(shù)據(jù)傳送而設(shè)置。單片機完成接受或發(fā)送一組數(shù)據(jù)時，產(chǎn)生中斷請求。 MCS51單片機有多個中斷源，以8051為例，有5個中斷源，兩個外中斷、兩個定時中斷和一個串行中斷，這一節(jié)我們討論外中斷軟件編程。外中斷是由外部原因引起的中斷，有兩個中斷源。即外中斷0（INT0）和外中斷1（INT1），(INT0)(INT1）輸入。外中斷請求信號有兩種方式，一是電平方式，二是脈沖方式?？赏ㄟ^有關(guān)控制位的定義進行規(guī)定。電平方式為低電平有效，只需在單片機的(INT0)和(INT1)中斷請求輸入端采樣到有效的低電平時，就會激活外部中斷。脈沖方式則在脈沖的后負跳沿有效，即在相鄰兩個機器周期對中斷請求引入端進行采樣中，如前一次為高，后一次為低即為有效中斷請求。這就要求在這種中斷方式，中斷請求信號的脈沖寬度必須大于一個機器周期，以保證電平變化能被單片機采樣到。定時器控制寄存器 (TCON)外中斷請求方式的控制位在定時控制寄存器TCON（地址為88H）中的位88(IT0)和位8A(IT1)兩個位，當IT0(IT1)=0為電平方式，IT0(IT1)=1為脈沖方式。同時在此寄存器中的位89(IE0)和位8B(IE1)為外中斷請求標志位，當CPU采樣到INT0(INT1)端出現(xiàn)有效中斷請求時，此位由硬件置1。在中斷響應(yīng)完成后轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)時，再由硬件自動清0。 定時控制寄存器定時器控制寄存器（TCON）位地址8F8E8D8C8B8A8988位符號TF1TR1TF0TR0TE1IT1IE0IT0 中斷允許控制寄存器 (IE) 中斷允許控制寄存器中斷允許控制寄存器（IE）位地址AFAEADACABAAA9A8位符號EA//ESET1EX1ET0EX0 下面我們對有關(guān)控制位作說明：EA——中斷允許總控制位，EA=0，中斷總禁止，禁止所有中斷。EA=1，中斷總允許，總允許位打開后，各中斷的允許或禁止由各中斷允許控制位設(shè)置決定。EX0(EX1)——外部中斷允許控制位，EX0(EX1)=0，禁止外部中斷。EX0(EX1)=1，允許外部中斷。ET0(ET1)——定時/計數(shù)中斷允許控制位，ET0(ET1)=0，禁止定時/計數(shù)中斷。ET0(ET1)=1，允許定時/計數(shù)中斷。ES——串行中斷允許控制位，ES=0，禁止串行中斷。ES=1，允許串行中斷。中斷的允許和禁止就是中斷的開放和關(guān)閉，中斷允許就是開放中斷，中斷的禁止就是關(guān)閉中斷。從以上說明我們可看出，MCS51的中斷允許是通過兩級控制的，以EA位作為總中斷控制位，以各中斷控制位為分控制位。當總中斷位為禁止狀態(tài)時，不管分控制位是允許或禁止整個中斷都是禁止的。只有當EA=1（允許）時，才能由各分控制位設(shè)置各自的中斷允許與禁止。MCS51單片機復(fù)位后，IE=00H，因此中斷處于禁止狀態(tài)。值得一提的是：單片機中斷響應(yīng)后不會自動關(guān)閉中斷，因此在轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序后，應(yīng)由軟件指令禁止中斷。中斷優(yōu)先級控制寄存器 (IP)MCS51的中斷優(yōu)先級控制比較簡單，只設(shè)置了高、低兩個級別的有限級，各中斷源的優(yōu)先級別由優(yōu)先寄存器（IP）進行控制。 中斷優(yōu)先級控制器中斷優(yōu)先級控制寄存器（IP）位地址BFBEBDBCBBBAB9B8位符號///PSPT1PX1PT0PX0 PX0——外中斷0(INT0)優(yōu)先級控制位。PT0——定時中斷0(T0)優(yōu)先級控制位。PX1——外中斷1(INT1)優(yōu)先級控制位。PT1——定時中斷1(T1)優(yōu)先級控制位。PS ——串行中斷(ES)優(yōu)先級控制位?？刂莆?0，優(yōu)先級為低。控制位=1，優(yōu)先級為高。中斷優(yōu)先級是為了中斷嵌套服務(wù)的，控制原則為：(1)低優(yōu)先級中斷不能打斷高優(yōu)先級的中斷服務(wù)，而高優(yōu)先級的中斷服務(wù)可以打斷低優(yōu)先級的中斷服務(wù)。(2)同級的中斷已經(jīng)響應(yīng)，其他中斷將被禁止。(3)如果同級的多個中斷源同時出現(xiàn)，CPU將按查詢次序確定哪個中斷被響應(yīng)，次序為：外中斷0→定時中斷0→外中斷1→定時中斷1→串行中斷。中斷控制寄存器的狀態(tài)設(shè)置在應(yīng)用中，我們可以通過相應(yīng)的控制寄存器來使用中斷系統(tǒng)，因此從使用的角度上看，這些控制寄存器是面向用戶的。這些控制寄存器既可以進行字節(jié)尋址，也可以進行位尋址，也就是對位狀態(tài)的尋址既可以使用字節(jié)操作指令也可以使用位操作指令，例如：MOVIE,81H如使用位操作指令，也可寫為：SETBEASETBEX0對于一般的外中斷程序，我們可以這樣安排：160