【導(dǎo)讀】接影響著電氣設(shè)備或控制系統(tǒng)的工作性能。目前，市場(chǎng)上各種直流電源。文章介紹了單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用于直流穩(wěn)壓電源的方法和。節(jié)，并分析了穩(wěn)壓工作原理和電壓調(diào)節(jié)方法。該電源具有電壓調(diào)整簡(jiǎn)便、電壓輸出穩(wěn)定、便于智能化管理等特點(diǎn)。將單片機(jī)數(shù)字控制技術(shù)，有機(jī)。地融入直流穩(wěn)壓電源設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)并制作出一款數(shù)字化直流穩(wěn)壓電源。該電源采用數(shù)字調(diào)節(jié)、輸出精度高，且兼?zhèn)涠搪泛瓦^(guò)流保護(hù)及報(bào)警功能，特別適用于各種有較高精度要求的場(chǎng)合。開銷，從而提高電源的性能價(jià)格比。

　　

【正文】 mega16的硬件系 統(tǒng)在每個(gè) 時(shí)鐘周期 內(nèi)都 會(huì)檢 測(cè)（ 接受 ）外 部（ 內(nèi)部 ）中 斷源 的中 斷 條件 。一 旦中 斷條件滿足， A T mega的硬 件就會(huì) 將置位相 應(yīng)的中 斷標(biāo)志位（ 置為 “1”），表示向 MC U 提起中斷 請(qǐng)求。 中斷 標(biāo)志位 一般在 MC U 響應(yīng)該中 斷時(shí)， 由硬件自動(dòng)清除 ，或 在中斷 服務(wù)程序 中通過(guò) 讀 /寫專門數(shù) 據(jù)寄存 器的方式 自動(dòng)清除。中斷標(biāo) 志位除 了由硬件 自動(dòng)清 除外也可 以使用 軟件指令 清除，注意： 如用軟 件方法清 除，清 除的方法 是對(duì)其 寫 “1”。 當(dāng)中斷 被禁 止， 或 MC U 不能馬上 響應(yīng) 中斷 ，則該 中斷 標(biāo)志 將會(huì)一直保 持， 直到 中斷 允許 并得 到響 應(yīng)之 止。 已建 立的 中 斷標(biāo) 志， 實(shí)際 就是一個(gè)中斷的 請(qǐng)求信 號(hào)，如果 暫時(shí)不 能被響應(yīng) ，該中斷 標(biāo)志會(huì) 一直保留（除非被 用戶 軟件 清除 掉） ，此 時(shí)該 中斷 被 “ 掛起 ” 。 如 果有 多個(gè) 中斷 被掛起， 一旦 中斷 允許 后， 各個(gè) 被掛 起的 中斷 將按 優(yōu)先 級(jí) 依次 得到 中斷 響應(yīng)服務(wù)。應(yīng)該注 意的是， A VR 在退出 中斷后 至少要再 執(zhí)行一 條指令才 能去響應(yīng)其它被 掛起的 中斷 。在 A T mega16中，還 有個(gè)別 的中斷不 帶（ 不設(shè)置 ）中斷 標(biāo)志 ，如 配置 為低 電平 觸發(fā) 的外 部中 斷即 為此 類 型的 中斷 。這 類中斷只要 中斷 條件滿 足（ 外部 輸入 低電平 ）， 便會(huì) 一直向 MC U 發(fā)出 中斷申請(qǐng) 。這 種外 部低 電平 中斷 有其 特殊 性， 它不 產(chǎn)生 中 斷標(biāo) 志， 因此 不能懸掛 記憶 。如 果由 于等 待時(shí) 間過(guò) 長(zhǎng)而 得不 到響 應(yīng)， 可 能會(huì) 因中 斷條 件結(jié)束（ 低電 平取 消） 而失 去一 次服 務(wù)機(jī) 會(huì)。 另一 方面 ， 如果 這個(gè) 低電 平維持時(shí)間過(guò)長(zhǎng) ，則 會(huì)使中斷 服務(wù)完 成返回后 再次響 應(yīng)，使 MC U 重復(fù)響應(yīng)同一中 斷的 請(qǐng)求 ，進(jìn) 行重 復(fù)服 務(wù)。 因此 ，在 這在 類中 斷 的服 務(wù)程 序中 ，應(yīng)該有 破壞 中斷 條件 產(chǎn)生 的操 作， 例如 ，在 低電 平中 斷 的服 務(wù)程 序中 ，使用相應(yīng)的操 作以釋 放外部器 件加在 IN T 引腳上低 電平。低 電平中斷 的重要應(yīng)用是喚 醒處于 休眠工作 模式的 MC U。因?yàn)楫?dāng) MC U 休眠時(shí)，其 系統(tǒng)時(shí)鐘往 往處 于停止 工作 狀態(tài) ，使 用低電 平中 斷可 以將 MC U 喚醒。 而這一功能邊沿中 斷是不 能代替的 ，因?yàn)?邊沿信號(hào) 的檢測(cè) 需要系統(tǒng) 時(shí)鐘 （ 3）中斷屏蔽與 管理 為了能夠靈 活地管 理中斷， A T mega16對(duì)中斷采 用兩級(jí)控 制方式。所謂兩級(jí)控 制是指 AT me ga16有一個(gè)中斷 允許的 總控制 位 I（既 AV R 標(biāo)志寄存 器 S REG 中的 I 標(biāo)志 位 “ S R ” ） ，通 常稱 為全 局中 斷允 許控河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 19 制位 。同 時(shí) AVR 為每 一個(gè) 中斷 源都 設(shè)置 了獨(dú) 立的 中 斷允 許位 ，這 些中斷允許位分 散位于 各中斷源 所屬模 塊的控制 寄存器 中。 A VR 指令中 S EI 和 C LI 指令專門 用于對(duì) 全局中斷 允許位 進(jìn)行置位 和清零 。當(dāng)設(shè) 置 I = 0，表示 關(guān)閉 全局 中 斷， 此時(shí) A VR 所 有 的中 斷源 （除 RES ET 外 ）的 中斷請(qǐng)求全 部被屏 蔽， MC U 不響應(yīng) 任何的 中斷 ，因此 C LI 也稱 為關(guān)中 斷指令。當(dāng)設(shè)置 I = 1，表示允許 全局中 斷，此時(shí) AV R總的 中斷請(qǐng)求 被開放 ，MC U 可以響應(yīng)任 何的中 斷請(qǐng)求， 但中斷 請(qǐng)求最終 是否能 為 MC U 響應(yīng)，還要 取決 各個(gè) 中斷 源相 應(yīng)的 中斷 允許 位的 設(shè)置 。需 要 注意 的是 ，當(dāng) 使用 C LI 指令關(guān)閉 全局 中斷 時(shí)， 中斷 禁止 將立 即生效 ，沒(méi) 有中 斷可 以在 執(zhí)行 C LI 指令再之 后發(fā)生 ，即便中 斷請(qǐng)求 是在執(zhí)行 C LI 指令時(shí) 產(chǎn)生的也 不會(huì)得到響應(yīng)。 而在使 用 S EI 指令開放全局 中斷后 ，要等 C P U 再執(zhí)行一條指令之后 ，中斷允 許才會(huì) 有效。也就是說(shuō) ，緊跟 S EI 之后 的第一條 指令一定會(huì)先于任 何中斷 而被首先 執(zhí)行 。 (4） 中斷嵌套 由于 AT me ga16在 響應(yīng) 一 個(gè) 中斷 的 過(guò) 程中 通 過(guò)硬 件 將 I 標(biāo) 志位 自動(dòng)清零， 這樣 就阻止 了 MC U響應(yīng) 其它中 斷。 因此 通常情 況下 ， AVR 是不能自 動(dòng)實(shí) 現(xiàn)中 斷嵌 套的 。如 要系 統(tǒng)中 必須 要實(shí) 現(xiàn)中 斷 嵌套 的應(yīng) 用， 用戶可在 中斷 服務(wù) 程序 中使 用指 令將 全局 中斷 允許 位開 放 ，通 過(guò)間 接的 方式實(shí)現(xiàn) 中斷 的嵌 套處 理。 請(qǐng)讀 者注 意， 濫用 中斷 嵌套 會(huì) 造成 程序 流程 的不確定 性。 因此 建議 只有 當(dāng)某 中斷 確實(shí) 需要 得到 實(shí)時(shí) 響 應(yīng)時(shí) 才考 慮使 用中斷嵌套處理，一般情況下盡量不要采用中斷嵌套，因?yàn)? AV R本身是 高速單片 機(jī)， 它運(yùn) 行速 度是 能足 夠快 速的 將中 斷服 務(wù)程 序 執(zhí)行 完的 。當(dāng) 然，用戶編寫中斷 服務(wù)程 序時(shí)，應(yīng) 遵循盡 量短小的 原則。 ATmega16 中斷響應(yīng)過(guò)程 中斷響應(yīng)的過(guò)程 AT mega16在響應(yīng)中 斷請(qǐng)求時(shí) ， MC U 會(huì)使用 4個(gè)時(shí)鐘 周期自 動(dòng)順序的完成以下任 務(wù)：清零狀 態(tài)寄存 器 S REG中的 全局中斷 允許標(biāo) 志位 I，禁止響應(yīng) 其他 中斷 。將 被響 應(yīng)中 斷的 標(biāo)志 位清 零（ 注意 ： 僅對(duì) 于部 分中 斷有此操作 ）。將中斷 斷點(diǎn)的地 址（ 即當(dāng)前 程序計(jì)數(shù) 器 PC 的值）壓 入堆棧 ，并將 SP 寄存器中 的堆 棧指 針減 二。 自動(dòng) 將相 應(yīng)的中 斷向 量地 址壓 入程序計(jì)數(shù) 器 PC，即 強(qiáng)行轉(zhuǎn) 入執(zhí) 行中斷 入口 地址處 的指 令。因 此， A VR 中斷響應(yīng)時(shí)間 最少為 4個(gè)時(shí) 鐘周期 ，就是說(shuō) 4個(gè) 時(shí)鐘周 期后， C P U 便會(huì)跳到中斷 向量 處開 始執(zhí) 行中 斷入 口的 指令 ，這 個(gè)中 斷響 應(yīng) 的過(guò) 程全 部由 硬件河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 20 自己 實(shí)現(xiàn) 的， 不需 要用 戶程 序的 干預(yù) （當(dāng) 然， 中斷 入 口處 的指 令是 用戶放置 的） 。從 執(zhí)行 中斷 入口 的指 令開 始， 便進(jìn) 入了 用 戶編 寫的 中斷 服務(wù)程序 的執(zhí) 行了 。所 以， 中斷 服務(wù) 要完 成什 么任 務(wù)， 是 由用 戶的 程序 決定的。 我們 已經(jīng) 知道 ，在 中斷 入口 處通 常放 置的 是一 條 轉(zhuǎn)移 指令 ，這 條轉(zhuǎn)移指令 應(yīng)該 使 MC U 再次跳到 真正 的中斷 服務(wù) 程序 開始 處的。 因此 ，當(dāng)MC U 響應(yīng) 中斷 ，跳 到 中斷 向量 處執(zhí) 行轉(zhuǎn) 移指 令， 又 要花 費(fèi) 2 3個(gè)時(shí) 鐘周期。固從 MC U 開始響應(yīng) 中斷，到真正 執(zhí)行中斷 服務(wù)程 序的第一 條指令 ，至少需要 67個(gè) 時(shí)鐘周 期。 中斷返回的過(guò) 程 AT mega16一旦執(zhí) 行中 斷返回 R ETI 指 令， MC U 便開 始了中 斷返回的過(guò) 程。 A VR 在 中斷 返回 過(guò)程 中， 也是 使 用 4個(gè)時(shí) 鐘 周期 自動(dòng) 按順 序完成以下任務(wù) [10]： 從棧頂彈出 2個(gè) 字節(jié)的數(shù) 據(jù)，將這兩 個(gè)數(shù)據(jù)壓 入程序 計(jì)數(shù)器 PC 中，并將 SP 寄存器中的堆 棧指針加 2。置位 狀態(tài)寄 存器 S REG 中的全局中斷 允許標(biāo) 志位 I，允許 響應(yīng)其他 中斷。 因此， A VR 的中斷 返回過(guò)程同樣需 要 4個(gè)時(shí)鐘周 期才能 完成 ，同樣 中斷返回 過(guò)程也 是硬件自 動(dòng)完成的， 或者說(shuō) ，是 中斷返 回指 令 RE TI 的全 部操作 過(guò)程 。在此 之后 ，被中斷 打斷 的程 序?qū)?繼 續(xù) 執(zhí)行 。如 果存 在其 它 被掛 起的 中斷 ，則 AV R 在中斷返回后還 需執(zhí)行 一條指令 ，被掛 起的中斷 才會(huì)得 到響應(yīng)。 中斷現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù) 從上面介紹 的中斷 響應(yīng)和返 回過(guò)程 可以看出 ， AV R 的中斷 響應(yīng)和返回過(guò) 程主 要都 是由 硬件 自動(dòng) 完成 的， 而在 整個(gè) 過(guò)程 中 用戶 程序 的作 用在于：中 斷入 口處的 指令 。用 于指 引 MC U 轉(zhuǎn)移 到中 斷服 務(wù)程序 。中 斷服務(wù)程序 。完 成中斷 服務(wù) 的功 能。 中斷返 回指 令。 指引 MC U 從中斷 服務(wù)程序中返回。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 21 結(jié)束語(yǔ) 利用 單片 機(jī)對(duì) 直流 穩(wěn)壓 電源 進(jìn) 行控 制， 改善 了電 源的 性 能， 使用方便靈 活， 且成 本較 低， 另一 方面 ，根 據(jù)對(duì) 電源 的新 要 求， 控制 系統(tǒng) 在軟件上 還可 進(jìn)一 步改 進(jìn)， 以擴(kuò) 展其 功能 ，而 并不 需要 增 加硬 件開 銷， 從而提高 了電 源的 性能 價(jià)格 比。 本設(shè) 計(jì)以 單片 機(jī)為 核心 設(shè) 計(jì)一 種只 能穩(wěn) 壓電源， 不但 電路 簡(jiǎn)單 ，結(jié) 構(gòu)緊 湊， 價(jià)格 低廉 ，性 能卓 越 。所 研制 的智 能穩(wěn)壓電 源可 利用 單片 機(jī)設(shè) 置周 密的 保護(hù) 監(jiān)測(cè) 系統(tǒng) ，確 保 電源 運(yùn)行 可靠 。輸出電 壓采 用數(shù) 字顯 示， 輸入 采用 鍵盤 方式 ，電 源的 外 表美 觀， 操作 使用方便，具有較 高的使 用價(jià)值。 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文 22 參考文獻(xiàn) [1]何立民 . 單片機(jī)高級(jí)教 程． 第 1 版．北京 ：北京 航空航天 大學(xué)出 版社， 2020 [2] 趙曉安 . 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