【文章內(nèi)容簡介】 要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度 。如圖 圖 四、 復(fù)位方式與電路 復(fù)位就是通過某種方式，使單片機(jī)內(nèi)各寄存器的值變?yōu)槌跏紶顟B(tài)的操作。MCS51 單片機(jī)在時(shí)鐘電路工作以后，在 RESET 端持續(xù)給出 2 個(gè)機(jī)器周期的高電平就可以完成復(fù)位操作。復(fù)位分為上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位兩種方式。本系統(tǒng) 12 采用上電復(fù)位方式。 上電復(fù)位是在單片機(jī)接通電源時(shí) ，對(duì)單片機(jī)的復(fù)位。上電復(fù)位電路如下圖： 在上電瞬間 RST 端與 VCC 電位相同，隨著電容上電壓 的逐漸上升， RST 端電位逐漸下降。上電復(fù)位所需要的最短時(shí)間是振蕩器建立時(shí)間加 2 個(gè)機(jī)器周期 五、中斷系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)暫時(shí)中止正在執(zhí)行的主程序，轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷服務(wù)程序，并在中斷服務(wù)執(zhí)行完了之后自動(dòng)回到源程序處繼續(xù)執(zhí)行。使用中斷系統(tǒng)可有效的改善計(jì)算機(jī)性能，主要表現(xiàn)如下： （ 1）有效的解決了快速 CPU 與慢速外設(shè)之間的矛盾可使 CPU 與外設(shè)并行工作，大大提高了工作效率。 （ 2）可及時(shí)處理控制系統(tǒng)中許多隨機(jī)產(chǎn)生 的參數(shù)和信息，即計(jì)算機(jī)有實(shí)時(shí)處理的能力，從而提高了系統(tǒng)的性能。 （ 3）使系統(tǒng)具備了處理故障的能力，提高了系統(tǒng)的可靠性。 下面說說有關(guān)中斷的優(yōu)先級(jí)及中斷的條件、過程與時(shí)間。 中斷的優(yōu)先級(jí)：如果在執(zhí)行主程序時(shí)只有一個(gè)中斷請(qǐng)求源請(qǐng)求中斷，而這時(shí) CPU又是對(duì)中斷開放的那么這個(gè)中斷立即得到響應(yīng)。然而由于中斷是隨機(jī)產(chǎn)生的，中斷源又不止 1個(gè)，因此往往會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：幾個(gè)中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷，或者當(dāng)某一個(gè)中斷正在響應(yīng)中（即正在執(zhí)行該中斷源的中斷服務(wù)程序），又有其他中斷源請(qǐng)求中斷，這是中斷一般會(huì)按如下原則進(jìn)行處理： （ 1）不 同級(jí)的中斷源同時(shí)請(qǐng)求中斷時(shí) —— 先高后低； （ 2）同級(jí)的中斷源同時(shí)申請(qǐng)中斷時(shí) —— 事先規(guī)定； （ 3）處理低級(jí)中斷又收到高級(jí)中斷請(qǐng)求時(shí) —— 停低轉(zhuǎn)高； （ 4） 處理高級(jí)中斷又收到低級(jí)中斷請(qǐng)求時(shí) —— 高不理低； MCS51 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)對(duì)優(yōu)先級(jí)的控制比較簡單，只規(guī)定了兩個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)，對(duì)與每一個(gè)中斷源均可編程為高優(yōu)先級(jí)中斷或低優(yōu)先級(jí)中斷。在同一個(gè)優(yōu)先級(jí)中，五個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)的次序如下： 外部中斷 0（ IE0） 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0溢出中斷 (TF0) 外部中斷 1(IE1) 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1溢出中斷 (TF1) 串行口中斷 (RI+TI) MCS51 單片機(jī)中有 1個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)寄存器 IP,字節(jié)地址為 B8H。對(duì)于每一個(gè)中斷源，均可通過 IP 的設(shè)置來確定優(yōu)先等級(jí)，置 1為高優(yōu)先級(jí)，反之為低。 中斷的條件：單片機(jī)響應(yīng)中斷的條件為中斷源有請(qǐng)求（中斷允許寄存器 IE相應(yīng)位置 1），且 CPU 開中斷（即 IE=1）。這樣，在每個(gè)機(jī)器周期內(nèi)，單片機(jī)對(duì)所有中斷源進(jìn)行順序檢測，并可以在任一個(gè)周期的 S6 期間，找到所有有效的中斷請(qǐng)求，還對(duì)其優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排隊(duì)。但必須以下條件： （ 1）無同級(jí)或高級(jí)正在服務(wù)； （ 2）現(xiàn)行指令執(zhí)行到最后 1 個(gè)機(jī)器周期且已結(jié)束； （ 3）若現(xiàn)行指令為 RETI 或需訪問特殊功能寄存器 IE或 IP 的指令時(shí)，執(zhí)行完該指令且緊隨其后的另一個(gè)指令也執(zhí)行完。 13 單片機(jī)便在緊接著的下 1個(gè)機(jī)器周期的 S1 期間響應(yīng)中斷。否則，將丟棄中斷查詢的結(jié)果。 中斷響應(yīng)過程：單片機(jī)一旦響應(yīng)中斷，首先對(duì)響應(yīng)的優(yōu)先級(jí)有效觸發(fā)器置位，然后執(zhí)行 1條由硬件產(chǎn)生的子程序調(diào)用指令，把斷點(diǎn)地址壓入堆棧，再把與中斷源相對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址送入程序計(jì)數(shù)器 PC，同時(shí)清除中斷請(qǐng)求標(biāo)志（串行口中斷和外部電平處罰中斷除外），從而程序轉(zhuǎn)移到中斷服務(wù)程序。以上功能均由系統(tǒng)完成。 由上述過程可知， MCS51 單片機(jī)響應(yīng)中斷后，只保護(hù)斷點(diǎn)而不保護(hù)現(xiàn)場（如累加器 A、工作寄存器 Rn 以及程序狀態(tài)字 PSW 等），且不能清除串行口中斷標(biāo)志 TI 和 RI，也無法清除外部中斷電平觸發(fā)信號(hào)，這些在編制程序時(shí)都要加以考慮。各中斷源所對(duì)應(yīng)的中斷服務(wù)程序入口地址如下： 中斷源 入口地址 外部中斷 0 0003H 定時(shí)器 T0中斷 000BH 外部中斷 1 0013H 定時(shí)器 T1中斷 001BH 串行口中斷 0023H CPU 從上面相應(yīng)的地址開始執(zhí)行中斷服務(wù)程序直到遇到 1條 RETI 指令為止。RETI 指令表示中斷服務(wù)程序的結(jié)束。 CPU 執(zhí)行該指令，一方面清除中斷響應(yīng)時(shí)所置位的優(yōu)先級(jí)有效觸發(fā)器；另一方面從堆棧棧頂彈出斷點(diǎn)地址送入程序計(jì)數(shù)器PC，從而返回主程序。若在中斷服務(wù)程序的開始安排了保護(hù)現(xiàn)場指令（一般均為相應(yīng)寄存器內(nèi)容入棧或更換工作寄存器區(qū)），則在 RETI 指令 前應(yīng)有恢復(fù)現(xiàn)場指令（相應(yīng)寄存器內(nèi)容出?；驌Q回原工作寄存器區(qū)）。 中斷響應(yīng)的時(shí)間：所謂中斷響應(yīng)時(shí)間是指從中斷請(qǐng)求標(biāo)志位到轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)程序入口所需要的機(jī)器周期，中斷響應(yīng)最短需要 3 個(gè)機(jī)器周期（ 1 條長調(diào)用指令需 2 個(gè)機(jī)器周期，加上查詢的 1 個(gè)機(jī)器周期）。 下面談?wù)勍獠恐袛嗉爸袛嗾?qǐng)求的撤除： （ 1）外部中斷： MCS51 單片機(jī)的中斷系統(tǒng)有 2 個(gè)外部中斷源，引腳信號(hào)為 INT0 和 INT1(即 和 )。其中斷請(qǐng)求觸發(fā)信號(hào)有電平觸發(fā)和邊沿觸發(fā)兩種，當(dāng) TCON 寄存器中的 IT0位和 INT1 位為“ 0”時(shí)采用電平觸發(fā)；為“ 1”時(shí)采用邊沿觸發(fā)。 在電平觸發(fā)方式下，單片機(jī)在每 1個(gè)機(jī)器周期的 S5P2 期間采樣中斷輸入信號(hào)INTx 的狀態(tài)，若為低電平，則可直接觸發(fā)外部中斷，這樣就使得 CPU 對(duì)外部的中斷申請(qǐng)能得以及時(shí)的響應(yīng)。在這一觸發(fā)方式中，中斷源必須持續(xù)請(qǐng)求，一直到中斷產(chǎn)生為止。然后，在中斷服務(wù)程序返回之前，必須撤除中斷請(qǐng)求信號(hào)，否則機(jī)器將認(rèn)為又發(fā)生 1 次中斷請(qǐng)求。所以電平觸發(fā)方式適合于外部中斷輸入為低電平，且在中斷服務(wù)程序中能清除該中斷源的申請(qǐng)信號(hào)的情況。（本電路就是采用這一方式） 邊沿觸發(fā)方式 適用于以負(fù)脈沖形式輸入的外部中斷請(qǐng)求。 由于外部中斷源在每個(gè)機(jī)器周期被采樣 1次，所以輸入的高電平或低電平必須保持 12 個(gè)振蕩周期，以保證能被采樣到。 （ 2）中斷請(qǐng)求的撤除： CPU 響應(yīng)中斷請(qǐng)求后，在中斷返回前，必須撤除請(qǐng)求，負(fù)責(zé)會(huì)錯(cuò)誤的再一次引起中斷過程。我們?cè)诔跏季幊虝r(shí)就犯了這樣一個(gè)錯(cuò)誤，認(rèn)為在中斷中還可以 14 跳出來。 單片機(jī)的應(yīng)用 單片機(jī) 擁 有體積小、重量輕、價(jià)格便宜、功 耗 低、控制功能強(qiáng)及運(yùn)算速度快等 優(yōu) 點(diǎn)， 所以被廣泛應(yīng)用于 在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè) 、 軍事及家 用電器等領(lǐng)域。按照單片機(jī)的特點(diǎn)， 其 應(yīng)用可分為單機(jī)應(yīng)用和多機(jī)應(yīng) 用兩個(gè)方面 。 在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中，只用 1 片單片機(jī)稱為單機(jī)應(yīng)用，這是目前應(yīng)用最多的一種方式。單片機(jī)主要 應(yīng)用 領(lǐng)域有： 1. 測控系統(tǒng)。用單片機(jī)可以構(gòu)成各種不太復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，達(dá)到測量與控制的目的。如一般溫度控制、液面控制、簡單生產(chǎn)線順序控制等。 2. 智能儀表。用單片機(jī)改造原有的測量、控制儀表，促進(jìn)儀表向數(shù)字化、智能化、多功能化、綜合化、柔性化方向發(fā)展。如：溫度、壓力、流量、濃度等的測量、顯示、控制儀表，通過采用單片機(jī) 軟件編程技術(shù)，不能完全測量，而且還具有運(yùn)算、誤差修正、線性化、零漂移處理、監(jiān)控功能于一體。 3. 機(jī)電一體化產(chǎn)品。單片機(jī)與傳統(tǒng)的機(jī)械產(chǎn)品相連接，使傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單化，控制智能化。這種新一代機(jī)電一體化產(chǎn)品如簡易數(shù)控機(jī)床、電腦繡花機(jī)、醫(yī)療器械等。 4. 智能接口。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，特別是在較大型的工業(yè)測、控制系統(tǒng)中，用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制與管理加之單片機(jī)與主機(jī)的并行工作，大大提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。例如：在大型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，用單片機(jī)對(duì)摸 /數(shù)轉(zhuǎn)換接口進(jìn)行控制不僅可提高采集速度，而且還能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，如數(shù)字 濾波、線性處理、誤差休整等。 5. 智能民用產(chǎn)品。如在家用電腦、玩具、游戲機(jī)、聲像設(shè)備、電子稱、收銀機(jī)、辦公設(shè)備、廚房設(shè)備等許多產(chǎn)品中，單片機(jī)控制器的引入，不僅使產(chǎn)品的功能大大提高，性能得到提高，而且獲得了良好的使用效果。 單片機(jī)的多機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)可分為功能集散系統(tǒng)、并行多機(jī)處理及局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 1. 功能集散系統(tǒng)。多功能集散系統(tǒng)是為了滿足工程系統(tǒng)多種外圍功能的要求而設(shè)置的多機(jī)系統(tǒng)。例如： 1個(gè)加工中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)除完成機(jī)床加工運(yùn)行外，還要控制對(duì)刀系統(tǒng)、坐標(biāo)指示、刀庫管理、狀態(tài)監(jiān)利、伺服 驅(qū)動(dòng)等結(jié)構(gòu)。 并行多機(jī)控 制系統(tǒng)。并行多控制系統(tǒng)主要解決工程應(yīng)用系統(tǒng)的快速性問題，以便構(gòu)成大型實(shí)時(shí)工程應(yīng)用系統(tǒng)典型的有快速并行采集數(shù)據(jù)、處理系統(tǒng)、實(shí)時(shí)圖象處理系統(tǒng)等。 2. 局部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。單片機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的出現(xiàn)，使單片機(jī)進(jìn)入了一個(gè)新的領(lǐng)域 。目前單片機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的主要是分布式測、控系統(tǒng)、單片機(jī)主要用 于系統(tǒng)中的通信控制，以及構(gòu)成各測、控用子級(jí)系統(tǒng)。 綜上所述，目前單片機(jī)已用于工業(yè)控制、機(jī)電一體化設(shè)備、儀表設(shè)備、信號(hào)設(shè)備、現(xiàn)代化兵器、交通能源、商用設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備及家用電器等各個(gè)領(lǐng)域，隨著單片機(jī)性能的不斷提高，它的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。 第 2 章 整體方案設(shè)計(jì) 轉(zhuǎn)速的測量 轉(zhuǎn)速測量有 很 多種方法 ，但大體上 轉(zhuǎn)速測量方法可以分為兩類，一類是直接法，即直接觀測機(jī)械或者點(diǎn)擊的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，測量特定時(shí)間內(nèi)機(jī)械旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)，從 15 而測出機(jī)械運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速；另一類是簡介法，即測量由機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致其他物理量的變化，從這些物理量的變化與轉(zhuǎn)速的關(guān)系來得到轉(zhuǎn)速，同時(shí)從測速儀是否與轉(zhuǎn)軸接觸又可以分為接觸式，非接觸式。目前國內(nèi)外的測速方法有廣電碼盤測速法、霍爾元件測速法、離心式轉(zhuǎn)速表測速法、測速發(fā)電機(jī)測速法、漏磁測速法、閃電測速法和震動(dòng)測速法。 本設(shè)計(jì)我采用 GY50 三軸陀 螺儀作為角速度傳感器，用來采集 共陽極 LED 數(shù)碼顯示器 既然用到顯示就不得不談一下共陽極 LED 數(shù)碼顯示器 。 LED 數(shù)碼顯示器是 1種由 LED發(fā)光二極管組合顯示字符的顯示器件。它使用了 8 個(gè) LED發(fā)光二極管，其中 7 個(gè)用于顯示字符， 1 個(gè)用于顯示小數(shù)點(diǎn)，故通常稱之為 7 段發(fā)光二極管，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)見下圖： 共陽極接法 LED 數(shù)碼顯示器有兩種連接方法，本產(chǎn)品用的是共陽的。當(dāng)然也可以采用共陰極。 把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極，使用時(shí)公共陽極 LED 接 +5V，每個(gè)發(fā)光二極管的陰極通過電阻與輸入端相連。當(dāng)陰極端輸入低電平時(shí)，段發(fā)光二極管就導(dǎo)通點(diǎn)亮，而輸入高電平時(shí)則不亮。 為了顯示字符，要為 LED 數(shù)碼顯示器提供顯示段碼（或稱字形代碼），組成一個(gè)“ 8”字形字符的 7 段，再加上 1 個(gè)小數(shù)點(diǎn)位，共計(jì) 8 段，因此提供給 LED數(shù)碼顯示器的顯示段碼為 1 個(gè)字節(jié)。各段碼位的對(duì)應(yīng)關(guān)系如下： 段碼位 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 顯示段 dp g f e d c b a 用 LED 數(shù)碼顯示器 顯示十六進(jìn)制數(shù)和空白字符與 P的顯示段碼如下表： 字型 共陽極段碼 共陰極段碼 字型 共陽極段碼 共陰極段碼 0 C0H 3FH 9 90H 6FH 1 F9H 06H A 88H 77H 2 A4H 5BH b 83H 7CH 3 B0H 4FH C C6H 39H 4 99H 66H d A1H 5EH 5 92H 6DH E 86H 79H 6 82H 7DH F 84