本科生毕业设计（论文）
不同的功能模块，分别指定相应的入口参数和出口参数，对于一些要重复调用的程序一般把其编成函数，这样可以减少程序代码的长度，又便于整个程序的管理，还可增强可读性和移植性。
应用C语言的优越性：
(1)不懂得单片机的指令集，也能够编写完美的单片机程序；
(2)无须懂得单片机的具体硬件，也能够编出符合硬件实际的专业水平的程序； (3)不同函数的数据实行覆盖，有效利用片上有限的RAM空间；
(4)程序具有坚固性: 数据被破坏是导致程序运行异常的重要因素。C语言对数据进行了许多专业性的处理，避免了运行中间非异步的破坏；
(5)C语言提供复杂的数据类型 (数组、结构、联合、枚举、指针等)，极大地增强了程序处理能力和灵活性；
(6)中断服务程序的现场保护和恢复，中断向量表的填写，是直接与单片机相关的，都由C编译器代办；
(7)提供常用的标准函数库，以供用户直接使用；
(8)头文件中定义宏、说明复杂数据类型和函数原型，有利于程序的移植和支持单片机的系列化产品的开发；
(9)有严格的句法检查，错误很少，可容易地在高级语言的水平上很快被排除。 2.定时控制部件
定时控制部件起着控制器作用，由定时控制逻辑、指令寄存器（IR）和振荡器（OSC）等电路组成。指令寄存器（IR）用于存放从程序存储器中取出的指令码，定时控制逻辑用于对IR中指令码译码，并在OSC配合下产生指令的时序脉冲，以完成相应指令的执行[18]。
定时控制部件起着控制器作用，由定时控制逻辑、指令寄存器（IR）和振荡器（OSC）等电路组成。指令寄存器（IR）用于存放从程序存储器中取出的指令码，定时控制逻辑用于对IR中指令码译码，并在OSC配合下产生指令的时序脉冲，以完成相应指令的执行。
OSC是控制器的心脏，能为控制器提供时钟脉冲。引脚XTAL1为反向放大管Q4的输入端，XTAL2为Q2的输出端。只要在引脚XTAL1与XTAL2上外接定时反馈回路，OSC振荡器产生矩形时钟脉冲序列，其频率是单片机的重要性能指标之一。时钟频率越高，单片机控制器的控制节拍就越快，运算速度也就越快。而且也决定着系统时钟和定时器时钟与频率。
3.中断系统
计算机中的中断是指CPU暂停原程序执行转而为外部设备服务，并在服务完后回到原程序执行的过程。中断系统是指能够处理上述中断过程所需要的那部分电路。
27
本科生毕业设计（论文）
CIP-51 包含一个扩展的中断系统，支持20 个中断源，每个中断源有两个优先级。中断源在片内外设与外部输入引脚之间的分配随器件的不同而变化。每个中断源可以在一个SFR 中有一个或多个中断标志。当一个外设或外部源满足有效的中断条件时，相应的中断标志被置为逻辑?1‘。
如果中断被允许，在中断标志被置位时将产生中断。一旦当前指令执行完，CPU 产生一个LCALL到一个预定地址，开始执行中断服务程序（ISR）。每个ISR 必须以RETI 指令结束，使程序回到中断前执行完的那条指令的下一条指令。如果中断未被允许，中断标志将被硬件忽略，程序继续正常执行。中断标志置1 与否不受中断允许/禁止状态的影响。
每个中断源都可以用一个SFR （IE-EIE2）中的相关中断允许位允许或禁止，但是必须首先置?1‘EA 位（IE.7）以保证每个单独的中断允许位有效。不管每个中断允许位的设置如何，清?0‘EA 位将禁止所有中断。
注：任何清除EA 位的指令后面应立即跟随一条具有2 或多字节操作码的指令。例如：
// 在?C‘语言程序中： EA = 0 ; // 清除EA 位
EA = 0 ; // … 跟随一条2 字接操作码的指令 // 在汇编语言程序中： CLR EA ; 清除EA 位
CLR EA ; … 跟随一条2 字接操作码的指令
如果在―CLR EA‖操作码（或任何清除EA 位的指令）的执行期间产生了一个中断，并且该指令的后面是一条单周期指令，则中断可能被响应。但是在中断服务程序中读EA 位时将返回?0‘值。当―CLR EA‖操作码后面是一条多周期指令时，则中断不会被响应。
某些中断标志在CPU 进入ISR 时被自动清除。但大多数中断标志不是由硬件清除的，必须在 ISR 返回前用软件清除。如果一个中断标志在CPU 执行完中断返回（RETI）指令后仍然保持置位状态，则会立即产生一个新的中断请求，CPU 将在执行完下一条指令后重新进入该ISR。
(1) MCU 中断源和中断向量
MCU 支持20 个中断源。软件可以通过将任何一个中断标志设置为逻辑?1‘来模拟一个中断。如果中断标志被允许，系统将产生一个中断请求，CPU 将转向与该中断标志对应的ISR 地址。表4.2给出了MCU 中断源、对应的向量地址、优先级和控制位一览表。
(2) 外部中断
28
本科生毕业设计（论文）
两个外部中断源（/INT0和/INT1）可被配置为低电平触发或下降沿触发输入，由 IT0（TCON.0和 IT1（TCON.2）的设置决定。IE0（TCON.1）和 IE1（TCON.3）分别为外部中断/INT0 和/INT1的中断标志。如果/INT0 或/INT1 外部中断被配置为边沿触发，CPU 在转向 ISR 时将自动清除相应的中断标志。当被配置为电平触发时，中断标志将跟随外部中断输入引脚的状态，外部中断源必须一直保持输入有效直到中断请求被响应。在 ISR返回前必须使该中断请求无效，否则将产生另一个中断请求。
中断优先级
每个中断源都可以被独立地编程为两个优先级中的一个：低优先级或高优先级。一个低优先级的中断服务程序可以被高优先级的中断所中断，但高优先级的中断不能被中断。每个中断在 SFR（IP-EIP2）中都有一个配置其优先级的中断优先级设置位，缺省值为低优先级。如果两个中断同时发生，具有高优先级的中断先得到服务。如果这两个中断的优先级相同，则由固定的优先级顺序决定哪一个先得到服务 。
中断响应时间
中断响应时间取决于中断发生时 CPU的状态。 中断系统在每个系统时钟周期对中断标志采样并对优先级译码。最快的响应时间为 5个系统时钟周期：一个周期用于检测中断，4个周期完成对 ISR的长调用（LCALL） 。如果中断标志有效时 CPU 正在执行 RETI 指令，则需要再执行一条指令才能进入中断服务程序。因此，最长的中断响应时间（没有其它中断正被服务或新中断具有较高优先级）发生在 CPU 正在执行 RETI指令，而下一条指令是 DIV 的情况。在这种情况下，响应时间为 18 个系统时钟周期：一个时钟周期用于检测中断，5 个周期执行RETI，8个周期执行DIV 指令，4个周期完成对 ISR的长调用（LCALL） 。如果CPU正在执行一个具有相同或更高优先级的中断的 ISR，则新中断要等到当前ISR 执行完（包括 RETI和下一条指令）才能得到服务。
4.3 系统软件设计框图
根据以上所述系统硬件设计和所完成功能，系统软件需要实现以下功能： 1.信号控制
在系统硬件中，己经完成了超声波发射驱动电路、回波检测电路的设计。在系统软件中，要完成发射脉冲信号、采集回波信号。
2.数据存储
为了得到发射信号与接收回波间的时间差，要读出此刻计数器的计数值，然后存储在RAM中，而且每次发射周期的开始，需要对计数器清零。
3.信号处理
RAM中存储的计数值并不能作为距离值直接显示输出，因为计数值为十六进制
29
本科生毕业设计（论文）
数，先要将十六进制数转换为十进制数，然后根据计数值与实际距离的转换公式计算出距离值。
软件分为两部分，主程序和中断服务程序。如图4.3图4.31,图4.32 所示。主程序完成初始化工作。如图4.3所示为系统的主程序流程。
开始 程序初始化 定时中断子程序 否收到回波 结束
是 外部中断子程序 图4.3 主程序流程图
定时中断服务子程序完成超声波的发射和接收，外部中断服务子程序主要完成时间值的读取、距离计算、结果的输出等工作。程序流程图为图4.4，图4.5
30