【導讀】界著名權(quán)威機構(gòu)CIRP評價為21世紀超精密鏡面磨削技術(shù)的典型代表。脈沖電源最適宜于ELID技術(shù)，為此我們研制了直流脈沖電源。該電源由可調(diào)壓、穩(wěn)壓。的電壓源和脈沖調(diào)制電壓源組成。在調(diào)壓穩(wěn)壓電壓源設(shè)計中采用二階工程設(shè)計法設(shè)計了。計算了有關(guān)參數(shù)。

　　

【正文】 走入了誤區(qū)。如單片機的應(yīng)用一味強調(diào)接口，外接 I/O 及存儲器，便失去了單片機的特色。目前單片機大都將程序存儲體置于其內(nèi)，給應(yīng)用帶來了極大的方便。值得一提的是，以往OTP 型單片機的價格是 QTP 的 3 倍，而現(xiàn)在已降至 － 倍，選用 OTP 型以免訂貨周期、批量的麻煩是可取的。 PIC 系列單片機的優(yōu)勢 1) PIC 最大的特點是不搞單純的功能堆積，而是從實際出發(fā)，重視產(chǎn)品的性能與價格比，靠發(fā)展多種型號來滿足不同層次的應(yīng)用要求。就實際而言，不同的應(yīng)用對單片機功能和資源的需求也是不同的。比如， 一個摩托車的點火器需要一個 I/O 較少、 RAM及程序存儲空間不大、可靠性較高的小型單片機，若采用 40 腳且功能強大的單片機，投資大不說，使用起來也不方便。 PIC 系列從低到高有幾十個型號，可以滿足各種需要。其中， PIC12C508 單片機僅有 8 個引腳，是世界上最小的單片機。 PIC 的高檔型號，如PIC16C74（尚不是最高檔型號）有 40 個引腳，其內(nèi)部資源為 ROM 共 4K、 192 字節(jié) RAM、8 路 A/D、 3 個 8 位定時器、 2 個 CCP 模塊、三個串行口、 1 個并行口、 11 個中斷源、33 個 I/O 腳。這樣一個型號可以和其它品牌的高檔型 號媲美。 2) 精簡指令使其執(zhí)行效率大為提高。 PIC 系列 8 位 CMOS 單片機具有獨特的 RISC結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)總線和指令總線分離的哈佛總線（ Harvard）結(jié)構(gòu)，使指令具有單字長的特性，且允許指令碼的位數(shù)可多于 8 位的數(shù)據(jù)位數(shù)，這與傳統(tǒng)的采用 CISC 結(jié)構(gòu)的 8 位單片機相比，可以達到 2:1 的代碼壓縮，速度提高 4 倍。 3) 產(chǎn)品上市零等待（ Zero time to market）。采用 PIC 的低價 OTP 型芯片，可使單片機在其應(yīng)用程序開發(fā)完成后立刻使該產(chǎn)品上市。 4) PIC 有優(yōu)越開發(fā)環(huán)境。 OTP 單片機開發(fā)系統(tǒng)的 實時性是一個重要的指標，象普通51 單片機的開發(fā)系統(tǒng)大都采用高檔型號仿真低檔型號，其實時性不盡理想。 PIC 在推出一款新型號的同時推出相應(yīng)的仿真芯片，所有的開發(fā)系統(tǒng)由專用的仿真芯片支持，實時性非常好。就我個人的經(jīng)驗看，還沒有出現(xiàn)過仿真結(jié)果與實際運行結(jié)果不同的情況。 5) 其引腳具有防瞬態(tài)能力 ,通過限流電阻可以接至 220V 交流電源 ,可直接與繼電器控制電路相連 ,無須光電耦合器隔離，給應(yīng)用帶來極大方便。 6) 徹底的保密性。 PIC 以保密熔絲來保護代碼，用戶在燒入代碼后熔斷熔絲，別人再也無法讀出，除非恢復熔絲。 目前， PIC 采用熔絲深埋工藝，恢復熔絲的可能性極小。 7) 自帶看門狗定時器，可以用來提高程序運行的可靠性。 8) 睡眠和低功耗模式。雖然 PIC 在這方面已不能與新型的 TI－ MSP430 相比，但在大多數(shù)應(yīng)用場合還是能滿足需要的。 23 PIC 8 位單片機的分類和特點 由美國 Microchip 公司推出的 PIC 單片機系列產(chǎn)品，首先采用了 RISC 結(jié)構(gòu)的嵌入式微控制器，其高速度、低電壓、低功耗、大電流 LCD 驅(qū)動能力和低價位 OTP 技術(shù)等都體現(xiàn)出單片機產(chǎn)業(yè)的新趨勢。現(xiàn)在 PIC 系列單片機在世界單片 機市場的份額排名中已逐年升位，尤其在 8 位單片機市場，據(jù)稱已從 1990 年的第 20 位上升到目前的第二位。PIC 單片機從覆蓋市場出發(fā)，已有三種 (又稱三層次 )系列多種型號的產(chǎn)品問世，所以在全球都可以看到 PIC 單片機從電腦的外設(shè)、家電控制、電訊通信、智能儀器、汽車電子到金融電子各個領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。現(xiàn)今的 PIC 單片機已經(jīng)是世界上最有影響力的嵌入式微控制器之一。 PIC 8 位單片機產(chǎn)品共有三個系列，即基本級、中級和高級。 1 該級產(chǎn)品的特點是低價位，如 PIC16C5X，適用于各種對成本要求嚴格的家電產(chǎn) 品選用。又如 PIC12C5XX 是世界第一個 8 腳的低價位單片機，因其體積很小，完全可以應(yīng)用在以前不能使用單片機的家電產(chǎn)品的空間。 2 該級產(chǎn)品是 PIC 最豐富的品種系列。它是在基本級產(chǎn)品上進行了改進，并保持了很高的兼容性。外部結(jié)構(gòu)也是多種的，從 8 引腳到 68 引腳的各種封裝，如 PIC12C6XX。該級產(chǎn)品其性能很高，如內(nèi)部帶有 A/D 變換器、 E2PROM 數(shù)據(jù)存儲器、比較器輸出、 PWM 輸出、 I2C 和 SPI 等接口。 PIC 中級系列產(chǎn)品適用于各種高、中和低檔的電子產(chǎn)品的設(shè)計中。 3 該系列產(chǎn)品如 PIC17CXX 單片機，其特點是速度快，所以適用于高速數(shù)字運算的應(yīng)用場合中，加之它具備一個指令周期內(nèi) (160ns)可以完成 8179。 8(位 )二進制乘法運算能力，所以可取代某些 DSP 產(chǎn)品。再有 PIC17CXX 單片機具有豐富的 I/O 控制功能，并可外接擴展 EPROM 和 RAM，使它成為目前 8 位單片機中性能最高的機種之一。所以很適用于高、中檔的電子設(shè)備中使用。 上述的三層次 (級 )的 PIC 8 位單片機還具有很高的代碼兼容性，用戶很容易將代碼從某型號轉(zhuǎn)換到另一個型號中。 PIC 8 位單片機具有指令少、執(zhí)行速度快等優(yōu)點，其 主要原因是 PIC 系列單片機在結(jié)構(gòu)上與其它單片機不同。該系列單片機引入了原用于小型計算機的雙總線和兩級指令流水結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)與一般采用 CISC(復雜指令集計算機 )的單片機在結(jié)構(gòu)上是有不同的。 1 雙總線結(jié)構(gòu) 具有 CISC 結(jié)構(gòu)的單片機均在同一存儲空間取指令和數(shù)據(jù)，片內(nèi)只有一種總線。這種總線既要傳送指令又要傳送數(shù)據(jù) (如圖 1－ a 所示 )。因此，它不可能同時對程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器進行訪問。因與 CPU直接相連的總線只有一種，要求數(shù)據(jù)和指令同時通過，顯然“亂套”，這正如一個“瓶頸”，瓶內(nèi)的數(shù)據(jù)和指令要一起倒出來， 往往就被瓶頸卡住了。所以具有這種結(jié)構(gòu)的單片機，只能先取出指令，再執(zhí)行指令 (在此過程中往往要取數(shù) )，然后，待這條指令執(zhí)行完畢，再取出另一條指令，繼續(xù)執(zhí)行下一條。這種結(jié)構(gòu) 24 通常稱為馮178。諾依曼結(jié)構(gòu)，又稱普林斯頓結(jié)構(gòu)。 在這里 PIC 系列單片機采用了一種雙總線結(jié)構(gòu)，即所謂哈佛結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)有兩種總線，即程序總線和數(shù)據(jù)總線。這兩種總線可以采用不同的字長，如 PIC 系列單片機是八位機，所以其數(shù)據(jù)總線當然是八位。但低檔、中檔和高檔的 PIC 系列單片機分別有12 位、 14 位和 16 位的指令總線。這樣，取指令時則經(jīng)指令總線，取數(shù)據(jù)時則經(jīng) 數(shù)據(jù)總線，互不沖突。這種結(jié)構(gòu)如圖 1－ b 所示。 指令總線為什么不用八位，而要增加位數(shù)呢 ?這是因為指令的位數(shù)多，則每條指令包含的信息量就大，這種指令的功能就強。一條 12 位、 14 位或 16 位的指令可能會具有兩條八位指令的功能。因此 PIC 系列單片機的指令與 CISC 結(jié)構(gòu)的單片機指令相比，前者的指令總數(shù)要少得多 (即 RISC 指令集 )。 2 由于 PIC 單片機采用了指令空間和數(shù)據(jù)空間分開的哈佛結(jié)構(gòu)，用了兩種位數(shù)不同的總線。因此，取指令和取數(shù)據(jù)有可能同時交疊進行，所以在 PIC 單片機中取指令和執(zhí)行指 令就采用指令流水線結(jié)構(gòu) (如圖 2 所示 )。當?shù)谝粭l指令被取出后，隨即進入執(zhí)行階段，這時可能會從某寄存器取數(shù)而送至另一寄存器，或從一端口向寄存器傳送數(shù)等，但數(shù)據(jù)不會流經(jīng)程序總線，而只是在數(shù)據(jù)總線中流動，因此，在這段時間內(nèi)，程序總線有空，可以同時取出第二條指令。當?shù)谝粭l指令執(zhí)行完畢，就可執(zhí)行第二條指令，同時取出第3 條指令，??如此等等。這樣，除了第一條指令的取出，其余各條指令的執(zhí)行和下一條指令的取出是同時進行的，使得在每個時鐘周期可以獲得最高效率。 在大多數(shù)微控制器中，取指令和指令執(zhí)行都是順序進行的，但在 PIC 單片機指令流水線結(jié)構(gòu)中，取指令和執(zhí)行指令在時間上是相互重疊的，所以 PIC 系列單片機才可能實現(xiàn)單周期指令。 只有涉及到改變程序計數(shù)器 PC 值的程序分支指令 (例如 GOTO、 CALL)等才需要兩個周期。 此外， PIC 單片機的結(jié)構(gòu)特點還體現(xiàn)在寄存器組上，如寄存器 I/O 口、定時器和程序寄存器等都是采用了 RAM 結(jié)構(gòu)形式，而且都只需要一個周期就可以完成訪問和操作。而其它單片機常需要兩個或兩個以上的周期才能改變寄存器的內(nèi)容。上述各項，就是PIC 單片機能做到指令總數(shù)少，且大都為單周期指令的重要原因。 指令數(shù)量，也 便于學習、記憶和編程。 目前在世界一些著名的單片機產(chǎn)品系列中，PIC16F87X 系列單片機是芯片內(nèi)部包含有外圍設(shè)備模塊數(shù)量最多的單片 機 品種之一。PIC16F874 和 PIC16F877 單片機的芯片內(nèi)部集成了 15個外圍設(shè)備模塊； PIC16F873 和PIC16F876 單片機的芯片內(nèi)部集成了 12個外圍設(shè)備模塊。在最近推出的該系列的新型號中， PIC16F870 單片機的芯片內(nèi)部集成了 10 個外圍設(shè)備模塊； PIC16F871 單片機的芯片內(nèi)部集成了 13 個外圍設(shè)備模塊； PIC16F872 單片機的芯片內(nèi)部也集成了 10 個外圍設(shè)備模塊（比 PIC16F870 多了 1個 USART 模塊，少了 1個 SSP 模塊）。 25 這些外圍設(shè)備模塊在啟用時以及在工作過程中，都或多或少地需要 CPU 參與控制、協(xié)調(diào)或交換數(shù)據(jù)等各種服務(wù)工作。由于 CPU 的運行速度非常高，而各個外圍設(shè)備模塊的工作速度卻非常低，況且這些外圍設(shè)備模塊也不是頻繁地要求 CPU 對其服務(wù)。因此，通常采取一種讓眾多外圍設(shè)備模塊共享 1個 CPU，并且能夠及時得到 CPU 服務(wù)的調(diào)度方法—— 中斷。 PIC16F87X 的中斷源 PIC 系列單片機是當今世界上很有影響力的精簡指令集（ RISC） 微控制器，具有豐富的中斷功能。其中功能強大的中、高擋型號的中斷源有 18 種之多。在 PIC 單片機家族中，排位屬于中上水平的 PIC16F87X 子系列單片機具備的中斷源多達 14 種。其中，單片機的型號不同，中斷源的種類、個數(shù)也不同，如表 1所列。其不足之處是：中斷矢量只有 1個，并且各個中斷源之間也沒有優(yōu)先級別之分，不具備非屏蔽中斷。 可以看出，各中斷源基本上都是與各個外圍設(shè)備模塊相對應(yīng)的。其中，多數(shù)外圍設(shè)備模塊對應(yīng)著 1個中斷源（比如定時器 /計數(shù)器 TMR0 模塊），有的外圍設(shè)備模塊對應(yīng)著2個中斷源（比如通用同步 /接 收 /發(fā)送器 SCI 模塊），也有的外圍設(shè)備模塊沒有中斷源與之對應(yīng)（比如輸入 /輸出端口 RA和 RC 模塊），還有的中斷源沒有外圍設(shè)備模塊與之對應(yīng)（比如外部觸發(fā)中斷源 INT）。 PIC16F87X 的中斷硬件邏輯 在 PIC16F87X 的子系列中，具體型號不同，中斷邏輯電路也存在著差異，中斷源的種類和個數(shù)也不同：最多的具備 14 種中斷源；最少的具備 10種中斷源（詳見表 1）。其中并行端口模塊和并行端口中斷源，只有 40 腳封裝的型號（ PIC16F87 PIC16F874和 PIC16F877）才會具備； 而對于 28腳封裝的型號（ PIC16F870、 PIC16F87 PIC16F873 和 PIC16F876）則不具備。 PIC16F87X 系列單片機中斷系統(tǒng)的邏輯電路如圖 1 所示。每一種中斷源對應(yīng)著 1個中斷標志位（記為 XXXF， F是 Flag 的第 1個英文字母）和 1個中斷屏蔽位或者叫中斷使能位（記為 XXXE， E是 Enable 的第 1 個英文字母）。 中斷源產(chǎn)生的中斷標志信號是否得以向前傳遞，將受控于對應(yīng)的中斷屏蔽位。每一個中斷標志位都對應(yīng)著 1個觸發(fā)器。當中斷源申請 CPU 中斷時，與之對應(yīng)的觸發(fā)器就由硬件自動置位，而該觸發(fā)器的清 零是由用戶安排程序來實現(xiàn)的；每一個中斷屏蔽位也對應(yīng)著 1個觸發(fā)器。該觸發(fā)器的置位和清零均是由用戶程序完成的。 圖 1描繪的邏輯電路是 1個由簡單的門電路構(gòu)成的組合邏輯電路。將全部 14 個中斷源按 2個梯隊并列排開，第 1 梯隊中只安排了 3 個中斷源，其余的中斷源全部安排到第 2梯隊中。這樣做是為了與早期的 PIC 系列單片機型號相兼容（前些年研制出的單片 26 機型號片內(nèi)配置的外圍設(shè)備模塊數(shù)量較少，相應(yīng)的中斷源的數(shù)量自然也就少，比如PIC16C61 只有第 1梯隊中的 3個中斷源）。 近期研制的一些 PIC單片機新型號是在原有的單片機芯片 基礎(chǔ)之上進行一些功能擴展而得來的。 所有的中斷源都受全局中斷屏蔽位（也可以稱為總屏蔽位） GIE 的控制。第 1 梯隊的中斷源不僅受全局中斷屏蔽位的控制，還要受各自中斷屏蔽位的控制；第 2 梯隊的中斷源不僅受到全局中斷屏蔽位和各自中斷屏蔽位的控制，還要額外受到 1 個外設(shè)中斷屏蔽位 PEIE 的控制。 中斷源第二梯隊 中斷源第一梯 隊 圖 41中斷邏輯 中斷相關(guān)的寄存器 與中斷功能有關(guān)的特殊功能寄存器共有 5 個：中斷控制寄存器 INTCON、第 1外圍設(shè)備中斷標志寄存器 PIR第 1外圍設(shè)備中斷屏蔽寄存器（又稱中斷使能寄