核心提示：　　單片機進入中國十余年以來，以其體積小、功能強、擴展靈活、使用方便等特點，逐漸應用到各行業的工程實際應用中。目前，大多數系統以51系列的8位單片機為首選，但在一些較復雜且性能要求較高的系統中，則必須

　　單片機進入中國十余年以來，以其體積小、功能強、擴展靈活、使用方便等特點，逐漸應用到各行業的工程實際應用中。目前，大多數系統以51系列的8位單片機為首選，但在一些較復雜且性能要求較高的系統中，則必須讓位于16位單片機。MCS- 96系列的16位單片機特別適用于各類自動控制系統，如交直流調速機、工業過程控制系統、伺服系統等。現以一直流伺服控制系統裝置為例，介紹了系統的結構，加強了有關算法。，采用雙極性的H橋構成，用大功率桂管整流橋將交流整流成直流，采用電壓穩壓方式（并入大容量電容）提供主電源，用IPM中的IGBT構成H橋，采用PWM進行調速，其中富士通的IPM技術較為成熟，并具有多種保護功能，只需加人一定的周邊電路便可進行驅動。

　　主電路原理框。2單片機系統位總線的單片機系統，與MCS-51系列相比，此類型的單片機提高了系統的實時性，主要表現在：CPU中的算術邏輯單元不采用常規的累加器結構，改用寄存器-寄存器結構，CPU的操作直接面向256字節的寄存器，消除了CPU結構中存在的累加器瓶頸效應，提高了操作速度和數據吞吐能力；256字節寄存器中，24字節是專用寄存器，其余232字節均為通用寄存器。其通用寄存器的數量遠比一般CPU的寄存器數量多，這樣可以為各中斷服務程序中的局部變量指定專門的寄存器，免除了中斷服務過程中保護和恢復現場所支付的軟件開銷，并大大方便了程序設計；③形發生器（WG），不用外ft元器件即可生成PWM波形，而波形發生器（WG）具有靈活的死區調節功能。這對實用PWM功率放大器很關鍵，它能防止雙極H型主電路4個IGBT*共態穿通“。所謂”共態穿通“即橋臂中的一個IGBT沒有退出飽和而另一個IGBT已導通而形成電源短路的現象；④有一套效率更高、執行速度更快的指令系統，可采用20MHz的時鐘，并新增加了EPA（事件處理器陣列）、PTS（外設事務服務器），再加上其內帶的10位A/D轉換器，從而可以快速完成電流和轉換的轉換過程，滿足對系統動態響應時間的要求。

　　由于伺服系統電流控制調節器采樣周期短、計算量大，因此80C196MC系統采用16位系統總線以提高系統的吞吐能力。二片EPROM 27C256地址分配為：2000H~7FFFH；二片RAM62256地址分配為：A000H~FFFFH.由于采用16位地址數據總線，二片存儲器共用同一地址，具體聯接如下：系統地址總線A.不用，A，與EPROM、RAM的A.連接，A2與A，連接，……依此類推，A15與A14連接。當CPU讀存儲器高位地址時，同時選中高、低位的存儲器，高8位、低8位的數據同時讀人CPU，由CPU正確選擇高8位的數據作為操作數，舍去低I位的數據，讀低8位時情況也相同。RAM的片選信號由INST和八15通過與非門構成（1河=0' +人|5），其中要注意的是INST在讀程序存儲器時為低電平，但要避開2000-2080的地址，因為在讀取中斷向量時，INST引腳為高電平。其系統原理框圖如所示。

　　單片機系統原理軟件系統3.1C程序與匯編程序的協同開發匯編語言的難點在于數據處理。由于匯編語言不直接支持單精度的浮點運算，而目前單片機開發日趨復雜，在許多地方必須應用高精度的復雜算法。C96直接支持單精度的浮點運算，對于大多數場合已經夠用，并且可以方便地通過算法擴展到雙精度。算法的設計上已有大量的C程序可供選用，基本不用重新開發。在這些模塊應用C96可以盡快解決問題，而要完成同樣功能，C96程序經編譯連接生成的代碼比匯編生成的代碼稍長。在需要實時響應的場合，開發者往往從執行速度的角度出發，將這些模塊用匯編代碼實現。據最新資料，新版的C96編譯器的效率可以達到1.1.在單片機項目中輸入輸出驅動保護電路復位電路應用C96，更重要的是開發周期可以大大縮短。一般地，一個資深程序員只要花費匯編程序員一半不到的時間即可完成開發任務，而兩者的執行速度相程序將是事半功倍。

　　例如：顯然，C96寫出來的程序具有良好的可讀性，并方便日后的修改和維護，而匯編大多數則要靠注釋來解讀，而且個人注釋風格不同，會帶來調試工作和日后軟件升級的困難，加長了開發時間和人力投入。開發單片機的項目時，經常會遇到關于匯編模塊和C模塊相互調用的問題。

　　（1）如果不涉及參數傳遞，則可采用在程序中嵌人ASMf……偽指令實現（適用于C96和C51），以C96的實例進行說明：（2）當涉及參數傳遞時，以C語言作主程序為例，說明一個相互調用的實例。（只適用于C51）主程序：但在AFUNC.A51文件中則需按照C51與匯編語言的接口規則進行書寫，完成相應的功能。

　　NAMEA.FUNC；聲明函數名稱；聲明外部函數代碼段名PUBLICA―FUNC；外部公共符號；可覆蓋局部數據段X00：DS2；定義傳遞參數字節……：程序代碼體END；AFUNC函數結束因此，可以很方便地在程序代碼體處加人所期望的匯編程序。

　　最后，全部程序編譯鏈接通后，應仔細看生成的M96或M51文件，有無溢出或沖突的情況，數據存儲區與程序存儲區是否定位恰當。對于C196來說，C96程序的代碼段、參數段可以設成是浮動定位還是絕對定位的，當C96代碼段、參數段與匯編程序沖突時，應用RL196的一譯控制選項ram（……），rom（……），romcode（……），romdata（……）來精確定位代碼數據段解決沖突。

　　例如：以上定義了模塊MOD2的代碼和常量數據，MOD3 -FFFFH）中，MODI的常量數據放在（4000- 5FFFH）的ROM中。STACK堆棧段的值應根據最后的M96文件顯示的總共占用的內存RAM，設為最大可用的堆棧段（用STACKSEE控制項），C96的子程序調用最好不要超過三級，以免堆棧溢出。實踐證明，這些C96程序與匯編語言做到了真正意義上（WGJ的電平，輸出PWM波形。當WG-COUNT復位為1時，引發一次WG中斷，CPU響應WG中斷時，根據電流環算得出新的WG-COMP，的值，改寫WG-COMPx的值，改變輸出波形的占空比，實現調節電機轉速的目的。④WG-CON：控制、死區時間寄存器，決定WG的工作方式和死區時間。

　　上述V型PWM電路中的一個橋臂，當其中一個IGBT沒有退出飽和時，另一個IGBT又開始導通，會造成電源直接短路的“共態導通”現象，這是絕對不能出現的故障。要避免這一現象的發生就的“無縫鏈接”。

　　3.2算法的改進3.2.1波形發生器工作原理波形工作器WG是80C196MC單片機最具特色的外設，在PWM伺服系統中起關鍵作用。80C196MC的WG可產生三相（三路）正弦PWM（SPWM）波形用于三相交流同步電機的變頻調速，這種情況的WG工作方式稱為中心對準方式；也可產生斬波調壓的PWM用于直流電機調壓調速，稱是設置合適的死區時間，即當一個IGBT關斷后，經歷一個死區時間，另一個IGBT接著導通，這樣就可以避免“共態導通”現象出現。

　　3.2.2算法改進思路實際上，在轉速和電流環的計算中并不是全部計算都需要用到浮點運算的方式，為簡單起見，只考慮轉速環（電流環當成一比例環節）。

　　由于采用的是轉速編碼器采樣轉速信號，而80C196MC系列的單片機用相移計數器的方式即可為邊沿對準方式。

　　工作于邊沿對準方式，如所示為不考慮死區時間影響的工作波形。其相關的寄存器意義為：①WG-RELOAD：重裝載寄存器，決定載波周期；②1，2，3）：相位比較寄存器，決定波形占空比；③WG-COUNT：雙向計數器，為WG的時基（邊沿對準時，只向上計數）JG-COUNT的值一直與WG―RELOAD的值比較，當位到1，又重新開始計數。同時WG一COUNT的值也一直與WG*COMP，獲得時間內的轉速值，而這個值一定是整數，因此轉速的跟蹤精度實際上取決于轉速編碼器的精度。當r時間取一較小的時間間隔，完全可以用時間r內獲得的脈沖數PL作為轉速值，實際上此時的轉速為：PL/r，以時間r作為速度環控制回路采樣周期。當給定速度同樣在整數值給出時，如所示，由于輸出PWM周期一定（WG*RELOAD取的值比較，當WGCQUNT的值等于WG+COMPx的值時改變輸出引腳不考慮死區時間的邊沿對準方式的工作波形轉速環原理框圖為100以），輸出比較寄存器1―（：01\51也只能在整數范圍變化，PI控制器的輸人為整數SP-GIV-EN*SP*N0W，輸出同樣為整數，所以只需調整PI的參數就可達到對轉速環的控制。

　　不難證明給定轉速如果換算成在71時間內脈沖數不是整數的話，其控制作用同整數值的效果是一樣的。但是PI參數經常以浮點數的方式出現，在調試過程中先用浮點數計算定下P、I參數的值后，再利用C96的賦值運算符賦予一整型變量，這樣既充分利用了C96的浮點運算庫，又精筒了代碼，提高了運算速度。對于電流環同樣可以依照以上方系統程序結構框圖法確定電流環的P、I參數并進行電流控制。

　　3.2.3程序框圖和。

　　4系統頭文件的應用多個型號的芯片，80年代中期，INTEL公司將8051內核使用權以專利互換或出售的形式轉給世界上眾多者名1C制造廠商，如Philips、Simens、Atmel、Lg等，這些廠商在自身‘技術基礎上又發展出各具特色的51系列單片機。開發者必須會定制所用單片機的系統頭文件，以充分發揮各種單片機的功能。系統頭文件（……h）實際上定義的是各端n、各功能寄存器對應的物理地址。對于51系列單片機，當單片機的型號改變時，只需轉換相應的頭文件，即可實現CM程序的移植性，同樣對于96系列的單片機，分成隊、0、！《（、1、肘11、10'、呢、財等型號，不同的型號對應不同的功能。對應不同的96芯片，需要包含不同的頭文件，以期可以達到快速開發的目的，并可方便以后的移植和再開發。

　　通過將C96程序與頭文件分離，也正是C96程序移植性的魅力所在。這些頭文件也可由開發廠提供，也可以自己動手定制。對于96MC系列的單片機主要包含以下兩個頭文丨牛：，mc-sfrs.h（包含各功能寄存器、端口的定義）；me一flmc.h（包含各特殊功能函數的定義和有并特殊結構的定義，例如PTS中斷向量的結構定義）。

　　5結論本文以80C196單片機構成一直流伺服控制系統為例，介紹了其硬件結構和軟件編程方法，重點討論了C96程序與匯編程序的協同開發，以及對算法的一些改進。物理系統實驗表明，此系統具有良好的調速特性。