【文章內(nèi)容簡介】 正執(zhí)行指令的最后一個(gè)周期。要等整條指令都執(zhí)行完成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 12 頁 了，才能響應(yīng)中斷。 （ 3）當(dāng)前正執(zhí)行的指令是返回批令（ RETI）或訪問 IP、 IE 寄存器的指令，則 CPU至少再執(zhí)行一條指令才應(yīng)中斷。 CPU 響應(yīng)中斷時(shí)，把當(dāng)前下一條指令的地址送入堆棧，根據(jù)中斷標(biāo)記，將中斷入口地址送入 PC 程序指針， CPU 取指令根據(jù) PC中的值，程序就會轉(zhuǎn) 到中斷入口處繼續(xù)執(zhí)行。每個(gè)中斷向量地址間隔了 8 個(gè)單元，如 0003－ 000B，在中斷處安排一個(gè) LJMP指令，這樣就可以把中斷程序跳轉(zhuǎn)到任何地方 ， 例如： ORG 0000H LJMP START ；跳轉(zhuǎn)主程序 ORG 0003H LJMP INT0 ； 轉(zhuǎn)外中斷 0ORG 000BH RETI 中斷程序完成后，執(zhí)行一條 RETI 指令，執(zhí)行這條指令后， CPU 將會把堆棧中保存著的地址取出，送回 PC，那么主程序就會從主程序的中斷處繼續(xù)往下執(zhí)行了。 中斷優(yōu)先級處理與中斷嵌套：優(yōu)先級的問題發(fā)生在幾個(gè)中斷同時(shí)產(chǎn)生的情況 ，或者是 已 發(fā)生在一個(gè)中斷，又有一個(gè)中斷產(chǎn)生 時(shí) 的情況。 如果有 低優(yōu)先級的中斷正在執(zhí)行，那么高優(yōu)先級的中斷出現(xiàn)， CPU 則會響應(yīng)這個(gè)高 優(yōu)先 級中斷，即高優(yōu)先級中斷可以打斷低優(yōu)先級中斷 ，反之則不行 。 下 圖 面是一個(gè)中斷嵌套流程： 成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 13 頁 、 控制寄存器 8051 單片機(jī)通過引腳 RXD（ ，串行數(shù)據(jù)接收端）和引腳 TXD（ ，串行數(shù)據(jù)發(fā)送端）與外界通訊。 SBUF 是串行口緩沖寄存器，包括發(fā)送寄存器和接收寄存器。它們有相同名字和地址空間，但不會出現(xiàn)沖突 。 串行通信控制寄存器 SCON 表二： 串行口的 工作方式及接收 /發(fā)送控制。字節(jié)地址為 98H，其各位定義如下 數(shù)據(jù)位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位名稱 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI 位地址 9FH 9EH 8DH 9CH 9BH 9AH 99H 98H 表三： (1).SM0、 SM1：串行口工作方式選擇位，其定義如下 SM0、 SM1 工作方式 功能描述 波特率 00 方式 0 8 位移位寄存器 Fosc/12 01 方式 1 10 位 UART 可變 10 方式 2 11 位 UART Fosc/64 或 fosc/32 11 方式 3 11 位 UART 可變 其中 fosc 為晶振頻率 (2).SM2：多機(jī)通信控制位 多機(jī)通信是工作于方式 2和方式 3。 本課題不涉及，在此不作介紹。 (3).REN：允許接收位 REN 用于控制數(shù)據(jù)接收的允許和禁止， REN=1 時(shí)允許接收， REN=0 時(shí)禁止接收。 (4).TB8：發(fā)送接收數(shù)據(jù)位 8 在方式 2和方式 3中， TB8 是第 9 位數(shù)據(jù)位。在多機(jī)通信中同樣亦要傳輸這一位，并且它代表傳輸?shù)牡刂愤€是數(shù)據(jù)， TB8=0 為數(shù)據(jù)， TB8=1 時(shí)為地址。 (5).RB8：接 收數(shù)據(jù)位 8 在方式 2和方式 3中， RB8 存放接收到的第 9位數(shù)據(jù)，用以識別接收的數(shù)據(jù)特征。 (6).TI/RI：發(fā)送 /接收 中斷標(biāo)志位 ，在前面中斷一章已作介紹 。 電源管理寄存器 PCON:主要是設(shè)置 SMOD 位， 當(dāng) SMOD=1 時(shí)，串行口波特率加倍。系統(tǒng)復(fù)位默認(rèn)為 SMOD=0。 中斷允許寄存器 IE:其中 ES=1 允許串行中斷， ES=0，禁止串行中斷。 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 14 頁 在本課題中既涉及到 的單片機(jī)對其性能及內(nèi)存無特殊要求， 可選最常用的一種，例如 AT89C51 單片機(jī) 。 . 模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的介紹及選擇 在測控系統(tǒng)中。除 了數(shù)字量之外，還存在大量的模擬量，如：溫度，壓力，流量，速度，電壓，電流等。而計(jì)算機(jī)只能處理數(shù)字量，要實(shí)現(xiàn)對模擬量的測量和控制，首先必須將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量（ A/D 轉(zhuǎn)換）。相反。計(jì)算機(jī)輸出時(shí)有時(shí)也需要將數(shù)字量轉(zhuǎn)換成模擬量（ D/A 轉(zhuǎn)換）。目前， A/D 轉(zhuǎn)換和 D/A 轉(zhuǎn)換電路都已集成化，它們就有體積小，功能強(qiáng)，可靠性高，誤差小，功耗底，與計(jì)算機(jī)接口簡單等特點(diǎn)。 A/D 轉(zhuǎn)換是把模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的過程 .A/D 轉(zhuǎn)換的方法很多 ,如 :頻率法 .雙斜積分法 ,逐次逼近法等 .其性能指標(biāo)也很多 ,如 :分辨率 ,轉(zhuǎn)換時(shí)間 ,轉(zhuǎn)換精度 ,電源 ,輸 出特性等 . ADC0809是一種典型的 A/D轉(zhuǎn)換器 .它是采用逐次逼近法的 8位 8通道的 A/D轉(zhuǎn)換器 .+5V單電源供電 .轉(zhuǎn)換時(shí)間在 100us 左右 . ADC0809 為 28 引腳 ,雙列直插芯片 ,其引腳如圖 851 所示 . 各引腳功能如下 : IN 31IN 42IN 53IN 64IN 75ST A RT6E O C7D38OE9CL O CK10V c c11V RE F(+ )12GND13D114IN 228IN 127IN 026ADDA25ADDB24ADDC23A L E22D721D620D519D418D017V RE F()16D215*A D C08 09 IN7～ IN0 :8 位模擬量輸入端 。 D7～ D0 :8 位數(shù)字量輸出端口 。 START :A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號輸入端 。 ALE :地址鎖存應(yīng)許信號 .高電平有效 。 EOC :轉(zhuǎn)換結(jié)束信號 ,高電平有效 。 OE :輸出應(yīng)許控制信號 ,高電平有效 。 CLK :時(shí)鐘信號輸入端 。 :轉(zhuǎn)換通道的地址 。 VREF(+):參考電源的正端 。 VREF():參考電源的負(fù)端 。 VCC:電源負(fù)端 。 GND:地 . 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 15 頁 ADC0809 由一個(gè) 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ,一個(gè) 8 路模擬開關(guān) ,8 路模擬地址鎖存譯碼器和一個(gè)三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器組成 . 當(dāng) ALE 為高電平時(shí) ,通道地址輸入到地址鎖存器中 ,下降沿將地址鎖存 ,并譯碼 .在 START 上跳沿時(shí) ,所有的內(nèi)部寄存器清 0,在下降沿時(shí) ,開始進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換 ,此期間START應(yīng)保持低電平 .需要注意的是 ,在 START下降沿后 10us左右 ,轉(zhuǎn)換結(jié)果信號 EOC變?yōu)榈碗娖?,EOC 低電平 時(shí) ,表示正在轉(zhuǎn)換 ,變?yōu)楦唠娖綍r(shí) ,表示轉(zhuǎn)換結(jié)束 .OE 為輸出應(yīng)許信號 ,控制三態(tài)輸出鎖存器輸出數(shù)據(jù) ,OE=1,應(yīng)許轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出 . 因本設(shè)計(jì) 對模數(shù)轉(zhuǎn)換器并無特殊要求，所以 一般的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯 即可實(shí)現(xiàn)將進(jìn)入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。本設(shè)計(jì)采用最常用的轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809。 ． 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖 ． 單片機(jī)與 ADC0809 的連接是一個(gè)很常見的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路， 現(xiàn)將在本設(shè)計(jì)中要用到的此電路略畫如下： ２ .１ .３ .２ 單片機(jī)內(nèi)數(shù)據(jù)采集 的子程序： 數(shù)據(jù)采集框圖 ORG 0000H AJMP MAIN ORG 0013H AJMP PINT1 MAIN:MOV R1,30H MOV R7,08H MOV DPTR,FEF8H SETB IT1 P0 AT89C51 ALE INT1 WR RD D0～ D7 A B C CLK EOC START ALE OE ≥ 1 ≥ 1 1 1 1 /4 主程序 置數(shù)據(jù)首地址及通道計(jì)數(shù)器，通道地址為 IN0 置 INT1 邊沿觸發(fā) 啟動(dòng) IN0 A/D 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 16 頁 SETB EXI SETB EA MOVX @DPTR A LOOP:MOV A,R7 JNZ LOOP CLR EXI SJMP ＄ PINT1:MOVX A,@DPTR MOVX @R1,A INC R1 INC DPTR DEC R7 MOVX @DPTR,A RET1 USB 模塊接口電路 這個(gè)模塊接口電路是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)設(shè)計(jì)電路，依據(jù)ＵＳＢ模塊的說明及單片機(jī)的相關(guān)知識， 即可設(shè)計(jì)出滿意的電路。因此，在論文中對ＵＳＢ模塊進(jìn)行詳細(xì)的介紹就顯得很有必要了。 USB20C模塊介紹 ．模塊參數(shù) 。 USB20C是于西安電子有限公司設(shè)計(jì)的 ,它隱藏了通過USB總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸所需要的煩瑣技術(shù)細(xì)節(jié) .應(yīng)用程序 通過調(diào)用本模塊提供的函數(shù) ,可以把相應(yīng)的功能轉(zhuǎn)變成模塊硬件接口上的一系列脈沖和電平 ,發(fā)送到外圍邏輯 ,進(jìn)行指定的數(shù)據(jù)傳輸 ,從而極大的簡化 USB 設(shè)備的設(shè)計(jì)工作 本模塊提供兩種數(shù)據(jù)傳輸模式地址 IO 模式批量數(shù)據(jù)傳輸模式以設(shè)計(jì)一個(gè) AD 數(shù)據(jù)8 路采完 禁止 INT1 中斷 結(jié)束 成都電子機(jī)械高等?？茖W(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 17 頁 采集器為例可以使用地址 IO 模式執(zhí)行初始化設(shè)置采樣參數(shù)讀取狀態(tài)等功能使用批量數(shù)據(jù)傳輸模式讀取采樣得到的大批量數(shù)據(jù) 本模塊是一個(gè) 設(shè)備同時(shí)也兼容 標(biāo)準(zhǔn)但是會降低數(shù)據(jù)傳輸速度 標(biāo)準(zhǔn) USB 接口高性能 USB 接口器件符合通用串 行總線 版規(guī)范 高速 DMA 讀寫控制讀寫速度大于 20Mbyte/Sec 系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)文件 DLL 動(dòng)態(tài)連接庫用戶不必編寫任何驅(qū)動(dòng)程序 MT 工藝低功耗系統(tǒng)超小體積模塊化設(shè)計(jì) , 無需外接電源 簡化的標(biāo)準(zhǔn)外部總線 : 8 位數(shù)據(jù)總線雙向 5 位地址總線單向輸出 9 根讀寫控制線 配備 I2C 存儲模塊 提供一個(gè) 48MHz(30MHz)的時(shí)鐘輸出 提供 5V 電源輸出 USB20C可以作為用戶系統(tǒng)的嵌入式模塊使用用戶無需深入了解 USB的協(xié)議及底層控制方法就像操作 PC 總線一樣通過 USB 接口實(shí)現(xiàn)對用戶系統(tǒng)的控制 對于筆記本電腦來說使用 USB 接口的意義更加重大通用的 USB 接口不僅使筆記本電腦對外的連接變得方便更可以使筆記本電腦生產(chǎn)廠商不再需要為不同配件在主板上安置不同的接口這使主板的線路組件的數(shù)量以及復(fù)雜程度都有不同程度的削減從而使系統(tǒng)運(yùn)行中的散熱問題得到了改善也將促進(jìn)更高主頻的處理器可以迅速應(yīng)用在移動(dòng)計(jì)算機(jī)中使筆記本電腦與桌面 PC的差距進(jìn)一步縮小 USB20C 控制模塊發(fā)揮了 高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)尤其適合于高速數(shù)據(jù)采集及圖像數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備用于醫(yī)療地震振動(dòng)監(jiān)控虛擬儀器科研實(shí)驗(yàn)室工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集設(shè)備特別 是為便攜式筆記本電腦和日益流行的掌上電腦數(shù)據(jù)采集提供了極為廣闊的發(fā)展空間 GND1P W R2P R D3P W A T4GND5C L K O U T6GND7D M A R D8D M A W R9NC10GND11IFC L K12GND13SC L14SD A15FD 016FD 117FD 218FD 319GND205V ou t40FA 439FA 338FA 237FA 136FA 035D M A C S34P K T E N D33D M A D IR32D M A O E31D M A ing30NC29FIFO E M P T Y28FIFO FU L L27FIFO P R O G26FD 725FD 624FD 523FD 422GND21*U SB 20 C USB20C 模塊示意圖 ． 硬 件 描 述 本模塊提供了 8 位數(shù)據(jù)總線 5 位地址總線 3 位地址 IO所需的控制信號 9 位批量傳輸所需的控制信號以及其他的輔助控制信號 輔助控制信號 本模塊提供了 4 根輔助控制信號 DMAINGCLKOUTSCLSDA 成都電子機(jī)械高等專科學(xué)校畢業(yè)論文 作者 鐘燕飛 202118 第 18 頁 DMAING 正在批量數(shù)據(jù)傳輸指示信。 本信號為數(shù)據(jù)傳輸模式指示信號由本模塊輸出 高電平指示工作于批量數(shù)據(jù)傳輸模式 低電平指示工作于地址 IO 模式 本信號由函數(shù) USB20C_STARTDMAREAD USB20C_STARTDM