專利名稱：多任務(wù)單片機(jī)系統(tǒng)中保證脈沖寬度正確測量的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種多任務(wù)單片機(jī)系統(tǒng)中保證脈沖寬度正確測量的裝置。
背景技術(shù)：
如今，單片機(jī)的應(yīng)用越來越廣，其中51系列單片機(jī)是基礎(chǔ)入門的一個單片機(jī)，也是應(yīng)用最廣泛的一種單片機(jī)。51系列單片機(jī)是單任務(wù)工作的，基于該單片機(jī)的多任務(wù)操作一般采用時間片來控制的協(xié)同式或者采用中斷方式的搶占式來實(shí)現(xiàn)，下面對這兩種方式中脈沖寬度的測量分別予以介紹多任務(wù)單片機(jī)系統(tǒng)中用時間片來控制的協(xié)同式測量脈沖寬度一般采用等待的方式當(dāng)測量脈沖寬度的時間片到來時，判斷脈沖電平是高電平時，程序等待；是低電平時， 先清零定時器T0，再啟動定時器TO計數(shù)(TR0 = 1)，同時程序等待。當(dāng)脈沖電平由低電平變?yōu)楦唠娖綍r，停止定時器TO計數(shù)(TR0 = 0)。此時定時器TO的計數(shù)值乘以定時器TO的時鐘滴答周期即為脈沖寬度。多任務(wù)單片機(jī)系統(tǒng)中斷方式的搶占式是采用中斷執(zhí)行每個任務(wù)，其測量脈沖寬度是用外部中斷INTO和INTl來實(shí)現(xiàn)的脈沖的下降沿由INTO捕捉，下一個脈沖的上升沿由 INTl捕捉。在INTO中斷服務(wù)程序中先清零定時器T0，再啟動定時器TO開始計數(shù)，在INTl 中斷服務(wù)程序中先判斷定時器TO是否已經(jīng)開啟，如果開啟則停止TO定時器計數(shù)，此時TO 定時器中的計數(shù)值乘以定時器TO的時鐘滴答周期即為脈沖寬度。但是，上述協(xié)同式實(shí)現(xiàn)多任務(wù)操作實(shí)時性差，單片機(jī)資源浪費(fèi)嚴(yán)重，利用率不高。 而搶占式實(shí)現(xiàn)多任務(wù)操作雖然實(shí)時性好且單片機(jī)資源利用率高，但中斷之間會發(fā)生沖突， 尤其對于在多任務(wù)數(shù)據(jù)采集中實(shí)時性要求很高的脈沖寬度測量，發(fā)生沖突時測量的脈沖寬
度會出錯ο

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種多任務(wù)單片機(jī)系統(tǒng)中保證脈沖寬度正確測量的裝置，避免在利用搶占式實(shí)現(xiàn)多任務(wù)操作時，其脈沖寬度測量任務(wù)數(shù)據(jù)出錯?！矫?，本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種多任務(wù)單片機(jī)系統(tǒng)中保證脈沖寬度正確測量的裝置，所述單片機(jī)為C8051F020，包括反相器、第一電平轉(zhuǎn)換芯片、第二電平轉(zhuǎn)換芯片，PWM脈沖的一路信號輸入至所述單片機(jī)的P0. 4管腳作為所述單片機(jī)系統(tǒng)的INTO外部中斷，PWM脈沖的另一路信號輸入至所述反相器的輸入端，所述反相器的輸出端連接至所述單片機(jī)的P0. 5管腳作為所述單片機(jī)系統(tǒng)的ITm外部中斷，串口信號UARTO通過所述第一電平轉(zhuǎn)換芯片連接至所述單片機(jī)的P0. 1管腳作為第一串口輸入，串口信號UARTl通過所述第二電平轉(zhuǎn)換芯片連接至所述單片機(jī)的P0. 3管腳作為第二串口輸入，模擬信號ADCO連接至所述單片機(jī)的ΑΙΝ0. 0管腳，作為模擬輸入，所述單片機(jī)內(nèi)的中斷服務(wù)程序單元用于在執(zhí)行串口輸入信號采集以及模擬輸入信號采集任務(wù)時，檢測是否遇到外部中斷INTO的中斷標(biāo)志，如果遇到外部中斷INTO的中斷標(biāo)志，則清除所述外部中斷INTO的中斷標(biāo)志；以及檢測是否遇到外部中斷INTl的中斷標(biāo)志，如果遇到外部中斷INTl的中斷標(biāo)志，則檢測單片機(jī)內(nèi)的定時器TO是否已經(jīng)啟動，如果定時器TO已經(jīng)啟動，則停止定時器TO計數(shù)。優(yōu)選的，本實(shí)用新型實(shí)施例還包括設(shè)置在第一串口輸入端上用于消除串口通信電纜中的信號反射的第一匹配電阻，以及設(shè)置在第二串口輸入端上用于消除串口通信電纜中的信號反射的第二匹配電阻。優(yōu)選的，本實(shí)用新型實(shí)施例還還包括由電容C1、C2、石英晶體Gl和單片機(jī)U3構(gòu)成的振蕩器，所述石英晶體Gl的兩端分別連接至所述單片機(jī)的XTALl管腳及XTAL2管腳以為所述單片機(jī)系統(tǒng)提供時鐘。另一方面，本實(shí)用新型實(shí)施例還提供了一種多任務(wù)單片機(jī)系統(tǒng)中保證脈沖寬度正確測量的裝置，所述單片機(jī)為C8051F020，其特征在于，包括反相器、第一電平轉(zhuǎn)換芯片、 第二電平轉(zhuǎn)換芯片，PWM脈沖的一路信號輸入至所述單片機(jī)的P0. 4管腳作為所述單片機(jī)系統(tǒng)的INTO外部中斷，PWM脈沖的另一路信號輸入至所述反相器的輸入端，所述反相器的輸出端連接至所述單片機(jī)的P0. 5管腳作為所述單片機(jī)系統(tǒng)的INTl外部中斷，串口信號UARTO 通過所述第一電平轉(zhuǎn)換芯片連接至所述單片機(jī)的P0. 1管腳作為第一串口輸入，串口信號 UARTl通過所述第二電平轉(zhuǎn)換芯片連接至所述單片機(jī)的P0. 3管腳作為第二串口輸入，模擬信號ADCO連接至所述單片機(jī)的ΑΙΝΟ. 0管腳，作為模擬輸入，所述單片機(jī)內(nèi)的中斷服務(wù)程序單元用于在執(zhí)行串口輸入信號采集以及模擬輸入信號采集任務(wù)時，檢測是否遇到外部中斷 INTO的中斷標(biāo)志，如果遇到外部中斷INTO的中斷標(biāo)志，則先清零定時器TO再開啟定時器 TO進(jìn)行計數(shù)，最后清除所述外部中斷INTO的中斷標(biāo)志；以及檢測是否遇到外部中斷INTl 的中斷標(biāo)志，如果遇到外部中斷INTl的中斷標(biāo)志，則檢測定時器TO是否已經(jīng)啟動，如果定時器TO已經(jīng)啟動，則停止定時器TO計數(shù)。優(yōu)選的，本實(shí)用新型實(shí)施例還包括設(shè)置在第一串口輸入端上用于消除串口通信電纜中的信號反射的第一匹配電阻，以及設(shè)置在第二串口輸入端上用于消除串口通信電纜中的信號反射的第二匹配電阻。優(yōu)選的，本實(shí)用新型實(shí)施例還包括由電容C1、C2、石英晶體Gl和單片機(jī)U3構(gòu)成的振蕩器，所述石英晶體Gl的兩端分別連接至所述單片機(jī)的XTALl管腳及XTAL2管腳以為所述單片機(jī)系統(tǒng)提供時鐘。本實(shí)用新型實(shí)施例通過在除脈沖寬度測量任務(wù)以外的串口數(shù)據(jù)采集及模擬信號采集任務(wù)的中斷服務(wù)程序中引入對脈沖寬度測量任務(wù)啟動和停止的判斷，并根據(jù)該判斷來控制定時器T0，從而保證了單片機(jī)中脈沖寬度測量數(shù)據(jù)的正確性。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種多任務(wù)單片機(jī)系統(tǒng)中保證脈沖寬度正確測量的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。如圖1所示為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種多任務(wù)單片機(jī)系統(tǒng)中保證脈沖寬度正確測量的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，在本實(shí)施例中單片機(jī)選用C8051F020。由圖1可見，該裝置包括反相器D1B、電平轉(zhuǎn)換芯片Ul、電平轉(zhuǎn)換芯片U2，PWM脈沖的一路信號輸入至單片機(jī)的Po. 4管腳作為單片機(jī)系統(tǒng)的INTO外部中斷信號，PWM脈沖的另一路信號輸入至反相器DlB的輸入端3，反相器DlB的輸出端4連接至單片機(jī)的P0. 5 管腳作為單片機(jī)系統(tǒng)的ITm外部中斷信號。需要指出的是，在本實(shí)施例中由于引入了反相器D1B，因此單片機(jī)在利用外部中斷 INTO及INTl執(zhí)行脈沖寬度測量任務(wù)時，只需要將外部中斷INTO及INTl都設(shè)置成下降沿觸發(fā)即可。串口信號UARTO通過電平轉(zhuǎn)換芯片Ul連接至所述單片機(jī)的P0. 1管腳作為第一串口輸入。比如，電平轉(zhuǎn)換芯片Ul采用MAX485芯片，串口信號UARTO連接至MAX485芯片的 6、7管腳，另外MAX485芯片的2、3、4、5管腳接地，8管腳接電源，而1管腳則連接至單片機(jī)的P0. 1管腳。串口信號UARTl通過電平轉(zhuǎn)換芯片U2連接至單片機(jī)的P0. 3管腳作為第二串口輸入。比如，電平轉(zhuǎn)換芯片U2采用MAX485芯片，串口信號UARTl連接至MAX485芯片的6、7管腳，另外MAX485芯片的2、3、4、5管腳接地，8管腳接電源，而1管腳則連接至單片機(jī)的P0. 3管腳。模擬信號ADCO連接至所述單片機(jī)的ΑΙΝΟ. 0管腳，作為模擬輸入。作為本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，還包括設(shè)置在串口信號UARTO端上用于消除串口通信電纜中的信號反射的匹配電阻R1，該匹配電阻Rl的兩端分別連接至串口信號UARTO的兩輸入端。另外還包括設(shè)置在串口信號UARTl端上用于消除串口通信電纜中的信號反射的匹配電阻R2，該匹配電阻R2的兩端分別連接至串口信號UARTl的兩輸入端。作為本實(shí)用新型的一個實(shí)施例，還包括由電容C1、C2、石英晶體Gl和單片機(jī)U3構(gòu)成的振蕩器，電容Cl 一端接地，另一端連接至石英晶體Gl的第一端，電容C2 —端接地，另一端連接至石英晶體Gl的第二端，石英晶體Gl的第一端及第二端則分別連接至所述單片機(jī)的XTALl管腳及XTAL2管腳以為單片機(jī)系統(tǒng)提供時鐘。在本實(shí)施例中，單片機(jī)內(nèi)的中斷服務(wù)程序單元可以在執(zhí)行串口輸入信號采集以及模擬輸入信號采集任務(wù)時，檢測是否遇到外部中斷INTO的中斷標(biāo)志，如果遇到外部中斷 INTO的中斷標(biāo)志，則清除所述外部中斷INTO的中斷標(biāo)志。這樣，在單片機(jī)執(zhí)行其它任務(wù)的過程中如果遇到需要開始脈沖寬度測量任務(wù)的時候，就相當(dāng)于使該脈沖寬度測量任務(wù)暫不執(zhí)行，等待下一個周期再繼續(xù)進(jìn)行執(zhí)行。反之，如果不進(jìn)行上述操作，那么單片機(jī)會在上述其它任務(wù)執(zhí)行完之后再去執(zhí)行INTO的中斷服務(wù)程序，即先清零定時器T0，再啟動定時器TO 開始計數(shù)，從而導(dǎo)致最后所得到的測試結(jié)果會比實(shí)際值小。[0026]單片機(jī)內(nèi)的中斷服務(wù)程序單元還可以在執(zhí)行串口輸入信號采集以及模擬輸入信號采集任務(wù)時，檢測是否遇到外部中斷INTl的中斷標(biāo)志，如果遇到外部中斷INTl的中斷標(biāo)志，則檢測單片機(jī)內(nèi)的定時器TO是否已經(jīng)啟動，如果定時器TO已經(jīng)啟動，則停止定時器TO 計數(shù)。這種做法是在執(zhí)行其它任務(wù)之前，如果已經(jīng)開始執(zhí)行了脈沖寬度測量任務(wù)，且該脈沖寬度測量任務(wù)是在執(zhí)行其它任務(wù)的過程中停止的，則需要在其它任務(wù)的中斷服務(wù)程序中強(qiáng)制停止定時器TO計數(shù)，取出此時定時器TO的計數(shù)值然后乘以定時器TO的時鐘滴答周期即為脈沖寬度，從而可以保證最后獲取數(shù)據(jù)的正確性。反之，如果不進(jìn)行上述操作，那么單片機(jī)會在上述其它任務(wù)執(zhí)行完之后再去停止執(zhí)行脈沖寬度測量任務(wù)，從而導(dǎo)致最后所得到的測試結(jié)果會比實(shí)際值大。作為本實(shí)用新型的另一個實(shí)施例，單片機(jī)內(nèi)的中斷服務(wù)程序單元在檢測到外部中斷INTO的中斷標(biāo)志時，也可以先清零定時器TO再啟動定時器TO計數(shù)，最后清除外部中斷 INTO的中斷標(biāo)志，應(yīng)用這種方式的時候，需要脈沖寬度不是太短，即需要在其它任務(wù)執(zhí)行完畢后才能遇到下一脈沖的上升沿，這樣即使在其它任務(wù)執(zhí)行過程中啟動了定時器T0，也能保證最后測量結(jié)果的正確性。下面基于上述裝置對本實(shí)用新型如何保證脈沖寬度任務(wù)正確測量進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述首先，程序初始化設(shè)置外部中斷INTO和INTl均為下降沿觸發(fā)，定時器TO為定時方式；其中PWM脈沖的下降沿(t0)由INTO捕捉，下一個脈沖的上升沿(tl)由INTl捕捉。 在INTO的中斷服務(wù)程序中置定時器TO的計數(shù)為0 (ΤΗ0 = 0，且TLO = 0，其中THO為定時器 TO的高8位，而TLO為定時器TO的低8位)，同時啟動定時器開始計數(shù)(TRO = 1)；在INTl 的中斷服務(wù)程序中先判斷定時器TO是否已經(jīng)開啟，如果開啟則停止定時器TO計數(shù)(TR0 = 0)，取出此時定時器TO的計數(shù)值然后乘以定時器TO的時鐘滴答周期即為脈沖寬度。為了保證PWM脈沖寬度的正確測量，本實(shí)用新型實(shí)施例在UART0，UARTl，ADCO中斷服務(wù)程序中增加了以下兩種檢測判斷a、如果遇到外部中斷INTO的中斷標(biāo)志(ΙΕ0 = 1)，即遇到脈沖的下降沿，則清除外部中斷INTO的中斷標(biāo)志(ΙΕ0 = 0)，或者先清零定時器TO再啟動定時器T0，最后清除外部中斷INTO的中斷標(biāo)志(ΙΕ0 = 0)；b、如果遇到外部中斷INTl的中斷標(biāo)志(IEl = 1)，即遇到下一個脈沖的上升沿，并且定時器TO已經(jīng)開始計數(shù)(TR = 1)時，則停止定時器TO計數(shù)(TR0 = 0)。本實(shí)用新型實(shí)施例通過在除脈沖寬度測量任務(wù)以外的其它任務(wù)的中斷服務(wù)程序中引入對脈沖寬度測量任務(wù)啟動和停止的判斷，并根據(jù)該判斷來控制定時器T0，從而保證了單片機(jī)中脈沖寬度測量數(shù)據(jù)的正確性。以上所述的具體實(shí)施例，對本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種多任務(wù)單片機(jī)系統(tǒng)中保證脈沖寬度正確測量的裝置，所述單片機(jī)為 C8051F020，其特征在于，包括反相器、第一電平轉(zhuǎn)換芯片、第二電平轉(zhuǎn)換芯片，PWM脈沖的一路信號輸入至所述單片機(jī)的P0. 4管腳作為所述單片機(jī)系統(tǒng)的INTO外部中斷，PWM脈沖的另一路信號輸入至所述反相器的輸入端，所述反相器的輸出端連接至所述單片機(jī)的P0. 5 管腳作為所述單片機(jī)系統(tǒng)的INTl外部中斷，串口信號UARTO通過所述第一電平轉(zhuǎn)換芯片連接至所述單片機(jī)的P0. 1管腳作為第一串口輸入，串口信號UARTl通過所述第二電平轉(zhuǎn)換芯片連接至所述單片機(jī)的P0. 3管腳作為第二串口輸入，模擬信號ADCO連接至所述單片機(jī)的 ΑΙΝΟ. 0管腳，作為模擬輸入，所述單片機(jī)內(nèi)的中斷服務(wù)程序單元用于在執(zhí)行串口輸入信號采集以及模擬輸入信號采集任務(wù)時，檢測是否遇到外部中斷INTO的中斷標(biāo)志，如果遇到外部中斷INTO的中斷標(biāo)志，則清除所述外部中斷INTO的中斷標(biāo)志；以及檢測是否遇到外部中斷INTl的中斷標(biāo)志，如果遇到外部中斷INTl的中斷標(biāo)志，則檢測單片機(jī)內(nèi)的定時器TO是否已經(jīng)啟動，如果定時器TO已經(jīng)啟動，則停止定時器TO計數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的多任務(wù)單片機(jī)系統(tǒng)中保證脈沖寬度正確測量的裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在第一串口輸入端上用于消除串口通信電纜中的信號反射的第一匹配電阻，以及設(shè)置在第二串口輸入端上用于消除串口通信電纜中的信號反射的第二匹配電阻。
3.如權(quán)利要求1所述的多任務(wù)單片機(jī)系統(tǒng)中保證脈沖寬度正確測量的裝置，其特征在于，還包括由電容C1、C2、石英晶體Gl和單片機(jī)U3構(gòu)成的振蕩器，所述石英晶體Gl的兩端分別連接至所述單片機(jī)的XTALl管腳及XTAL2管腳以為所述單片機(jī)系統(tǒng)提供時鐘。
4.一種多任務(wù)單片機(jī)系統(tǒng)中保證脈沖寬度正確測量的裝置，所述單片機(jī)為 C8051F020，其特征在于，包括反相器、第一電平轉(zhuǎn)換芯片、第二電平轉(zhuǎn)換芯片，PWM脈沖的一路信號輸入至所述單片機(jī)的P0. 4管腳作為所述單片機(jī)系統(tǒng)的INTO外部中斷，PWM脈沖的另一路信號輸入至所述反相器的輸入端，所述反相器的輸出端連接至所述單片機(jī)的P0. 5 管腳作為所述單片機(jī)系統(tǒng)的ITm外部中斷，串口信號UARTO通過所述第一電平轉(zhuǎn)換芯片連接至所述單片機(jī)的P0. 1管腳作為第一串口輸入，串口信號UARTl通過所述第二電平轉(zhuǎn)換芯片連接至所述單片機(jī)的P0. 3管腳作為第二串口輸入，模擬信號ADCO連接至所述單片機(jī)的 ΑΙΝ0. 0管腳，作為模擬輸入，所述單片機(jī)內(nèi)的中斷服務(wù)程序單元用于在執(zhí)行串口輸入信號采集以及模擬輸入信號采集任務(wù)時，檢測是否遇到外部中斷INTO的中斷標(biāo)志，如果遇到外部中斷INTO的中斷標(biāo)志，則先清零定時器TO再開啟定時器TO進(jìn)行計數(shù)，最后清除所述外部中斷INTO的中斷標(biāo)志；以及檢測是否遇到外部中斷INTl的中斷標(biāo)志，如果遇到外部中斷 INTl的中斷標(biāo)志，則檢測定時器TO是否已經(jīng)啟動，如果定時器TO已經(jīng)啟動，則停止定時器 TO計數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的多任務(wù)單片機(jī)系統(tǒng)中保證脈沖寬度正確測量的裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在第一串口輸入端上用于消除串口通信電纜中的信號反射的第一匹配電阻，以及設(shè)置在第二串口輸入端上用于消除串口通信電纜中的信號反射的第二匹配電阻。
6.如權(quán)利要求4所述的多任務(wù)單片機(jī)系統(tǒng)中保證脈沖寬度正確測量的裝置，其特征在于，還包括由電容C1、C2、石英晶體Gl和單片機(jī)U3構(gòu)成的振蕩器，所述石英晶體Gl的兩端分別連接至所述單片機(jī)的XTALl管腳及XTAL2管腳以為所述單片機(jī)系統(tǒng)提供時鐘。
專利摘要本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種多任務(wù)單片機(jī)系統(tǒng)中保證脈沖寬度正確測量的裝置，包括反相器、第一電平轉(zhuǎn)換芯片、第二電平轉(zhuǎn)換芯片，PWM脈沖的一路信號輸入至所述單片機(jī)的P0.4管腳作為所述單片機(jī)系統(tǒng)的INT0外部中斷，PWM脈沖的另一路信號輸入至所述反相器的輸入端，所述反相器的輸出端連接至所述單片機(jī)的P0.5管腳作為所述單片機(jī)系統(tǒng)的INT1外部中斷，串口信號UART0通過所述第一電平轉(zhuǎn)換芯片連接至所述單片機(jī)的P0.1管腳作為第一串口輸入，串口信號UART1通過所述第二電平轉(zhuǎn)換芯片連接至所述單片機(jī)的P0.3管腳作為第二串口輸入，模擬信號ADC0連接至所述單片機(jī)的AIN0.0管腳，利用外部中斷INT0和INT1來進(jìn)行脈沖寬度測量任務(wù)；在執(zhí)行其它任務(wù)時，利用這些任務(wù)的中斷服務(wù)程序檢測是否遇到外部中斷INT0的中斷標(biāo)志。
文檔編號G01R29/00GK202102054SQ20112022026
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者孟祥聰, 李建生, 樊巧玲 申請人:中國國土資源航空物探遙感中心