单片机基础之单片机中断、定时器中断、PWM及SG90舵机的初识认知

news2024/9/21 14:27:50

目录

一、初探单片机中断

二、定时器中断相关寄存器

1、中断寄存器

2、中断结构

3、用定时器中断方式控制LED,代码编程测试

三、初识PWM

1、什么是占空比

2、如何输出PWM信号

四、SG90舵机基本认知

1、什么是舵机

2、怎么控制舵机

3、舵机编程实战


一、初探单片机中断

1、什么是中断系统

中断系统是为使CPU具有对外界紧急事件的实时处理能力而设置的

2、什么是中断

当中央处理机CPU正在处理某件事的时候外界发生了紧急事件请求,要求CPU暂停当前的工作,转而去处理这个紧急事件,处理完以后,再回到原来被中断的地方,继续原来的工作,这样的过程为中断。

实现这种功能的部件称为中断系统,请示CPU中断的请求源称为中断源。微型机的中断系统一般允许多个中断源,当几个中断源同时向CPU请求中断,要求为它服务的时候,这就存在CPU优先响应哪一个中断源请求的问题。通常根据中断源的轻重缓急排队,优先处理最紧急事件的中断请求源,即规定每一个中断源有一个优先级别。CPU总是先响应优先级别最高的中断请求

3、如果使用C语言编程,中断查询次序号就是中断号,例如:

voidInt0_Routine(void)                   interrupt0;

voidTimer0_Rountine(void)            interrupt1;

voidInt1_Routine(void)                   interrupt2;

voidTimer1_Rountine(void)            interrupt3;

voidUART_Routine(void)                interrupt4;

voidTimer2_Routine(void)              interrupt5;

voidInt2_Routine(void)                   interrupt6;

voidInt3_Routine(void)                   interrupt7;

中断号:interrupt1;是被硬件调用的

当函数后加入一个interrupt1中断号时;系统产生中断时,程序会去调用这个中断函数,然后在烧写单片机程序的时候,也会把这个中断函数烧录到单片机中的一个特殊位置。

二、定时器中断相关寄存器

1、中断寄存器

 

CPU能响应定时器0中断的条件,需要配置IE寄存器的bit1:ET0  bit7:EA

(1)ET0:中断允许要置一,   即ET0 = 1

(2)EA:总中断允许要置一 ,即EA   = 1

2、中断结构

3、用定时器中断方式控制LED,代码编程测试

#include "reg52.h"

sbit led  = P3^6;
sbit led1 = P3^7;
int cnt = 0;

void Time0Init(){

	//1、配置定时器0工作模式位16位计时
	TMOD = 0x01;
	//2、给定时器一个初值
	TL0 = 0x00;
	TH0 = 0xDC;
	//3、定时器开始计时
	TR0 = 1;
	TF0 = 0;	
	//4、打开中断定时器
	ET0 = 1;
	//5、设置总中断定时器
	EA = 1;	
}

void Delay300ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;	
	i = 3;
	j = 26;
	k = 223;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

void main()
{
	led = 1;	
	Time0Init();
	while(1){
		led1 = 0;
		Delay300ms();
		led1 = 1;
		Delay300ms();					
	}
}

void Time0Handler() interrupt 1   //定时器0的中断号为 interrupt 1
{
	cnt ++;           //统计爆表的次数
	//给定时器重新定义初值
	TL0 = 0x00;      
	TH0 = 0xDC;       
	if(cnt == 100){   //要爆表101次
			led = !led;   //每经过1s,翻转led的状态
			cnt = 0;      //当100次表示1s,重新让cnt从0开始,计算下一次的1s
	}
}

三、初识PWM

PWM ,英文名 Pulse Width Modulation ,是脉冲宽度调制缩写,它是通过对一系列脉冲的宽度进 行调制,等效出所需要的波形(包含形状以及幅值),对模拟信号电平进行数字编码,也就是说通 过调节占空比的变化来调节信号、能量等的变化,占空比就是指在一个周期内,信号处于高电平的 时间占据整个信号周期的百分比,例如方波的占空比就是50%.

PWM主要是通过占空比编码模拟信号

1、什么是占空比

占空比是指一个波形周期内,高电平占据时长的百分比(面试考点)

比如,一个4ms的周期里,低电平时长为3ms,高电平时长为1ms,那么这个周期的占空比为25%

2、如何输出PWM信号

(1)通过芯片内部模块输出,一般观察手册或者芯片IO口都会标明这个是否是PWM口

(2)如果没有集成PWM功能,可以通过IO口软件模拟,相对硬件PWM来说精准度略差

怎么模拟:

        搞个50Hz频率的PWM

四、SG90舵机基本认知

1、什么是舵机

如下图所示,最便宜的舵机SG90,常用三根线或者四根线

用处(学习的项目):垃圾桶项目开盖用 、智能小车的全比例转向,摄像头云台,机械臂等

常见的有0-90°、0-180°、0-360°

黄线:PWM信号控制线

红线:VCC(电源线正极)

灰线:GND(电源线负极)

2、怎么控制舵机

向黄色信号线灌入PWM信号

PWM波的频率不能太高,大约50Hz,即周期 = 1/频率 = 1/50 = 0.02s,20ms左右

数据:

0.5ms------------------------0度;2.5%对应函数中占空比为250

1.0ms------------------------45度;5.0%对应函数中占空比为500

1.5ms------------------------90度;7.5%对应函数中占空比为750

2.0ms------------------------135度;10.0%对应函数中占空比为1000

2.5ms------------------------180度;12.5%对应函数中占空比为1250

编程思路:

定时器需要定时20ms,关心的单位0.5ms,40个的0.5ms,初值0.5ms,cnt++

3、舵机编程实战

#include "reg52.h"

sbit sg90_con = P1^1;
int cnt = 0;
int jd;
void Time0Init(){

	//1、配置定时器0工作模式位16位计时
	TMOD = 0x01;
	//2、给定时器一个初值,每个周期都等于0.5ms
	TL0 = 0x33;
	TH0 = 0xFE;
	//3、定时器开始计时
	TR0 = 1;
	TF0 = 0;
	
	//4、打开中断定时器
	ET0 = 1;
	//5、设置总中断定时器
	EA = 1;
	
}

void Delay300ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;	
	i = 3;
	j = 26;
	k = 223;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

void Delay2000ms()		//@11.0592MHz
{
	unsigned char i, j, k;

	i = 15;
	j = 2;
	k = 235;
	do
	{
		do
		{
			while (--k);
		} while (--j);
	} while (--i);
}

void main()
{
	Delay300ms();  //系统上电后先延时300ms,确保系统的稳定
	Time0Init();   //初始化定时器及开启中断
	jd = 1;        //初始角度是0度,什么时候0度,刚好是0.5ms的高电平,也是定时器溢出1次
	cnt = 0;
	sg90_con = 1;  //刚开始给PWM信号一个高电平
	//每隔两秒切换一次角度
	while(1){
		jd = 3;      //90度,1.5ms的高电平
		cnt = 0;     //每切换一次角度,都要重置cnt的值
		Delay2000ms();
		jd = 1;      //0度,1.5ms的高电平
		cnt = 0;     //每切换一次角度,都要重置cnt的值
		Delay2000ms();
	}
}

void Time0Handler() interrupt 1   //定时器0的中断号为 interrupt 1
{
	
	cnt ++;           //统计爆表的次数
	//给定时器重新定义初值,每个周期都等于0.5ms
	TL0 = 0x33;      
	TH0 = 0xFE;
	//控制PWM波形
	if(cnt < jd){
		sg90_con = 1;
	}else{
		sg90_con = 0;
	}
	
	if(cnt == 40){   //要爆表40次,经过了20ms
			cnt = 0;      //当100次表示1s,重新让cnt从0开始,计算下一次的1s
			sg90_con = 1;
	}
}

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