MCS-51單片機的系統擴展技術:在MCS-51單片機的的內部雖已集成了很多資源，但這類單片機屬于一種“通用”的單片機，單片機內部的各種資源都是折衷配置的，如片內程序存儲器、數據存儲器的容量都不大，并行I/O端口的數量也不很多，此外，在有些應用中，片內定時器、中斷、串行口等也顯得不足，還有一些功能是基本型MCS-51單片機所沒有的，比如A/D轉換，D/A轉換等等。實際應用中的要求是各種各樣的，如果用到了MCS-51單片機內部所沒有資源（如A/D，D/A等），或者單片機內部雖有，但卻不夠使用的資源，就要根據需要，對單片機進行擴展，以增加所需要的功能。MCS-51單片機所可能需要擴展的芯片種類非常多，但這里并不面面俱到，主要是通過對外擴程序存儲器、數據存儲器、I/O接口、A/D和D/A的介紹，使讀者熟悉單片機接口的一般方法。實際上，如果對于這些常規的擴展芯片能夠熟練地掌握和應用，并能理解其擴展的原理，拿到任何一塊需要擴展的芯片，只要有這塊芯片的數據手冊或接口時序之類的資料，就能自行設計芯片的接口電路部份。1． MCS-51單片機擴展的原理MCS-51單片機被設計成具有通用計算機那樣的外部總線結構，所以用MCS-51單片機進行擴展很方便，下面首先了解片外總線的工作原理。
上傳時間： 2014-04-28
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基于單片機的LED漢字顯示屏設計與制作：在大型商場、車站、碼頭、地鐵站以及各類辦事窗口等越來越多的場所需要用LED點陣顯示圖形和漢字。LED行業已成為一個快速發展的新興產業，市場空間巨大，前景廣闊。隨著信息產業的高速發展，LED顯示作為信息傳播的一種重要手段，已廣泛應用于室內外需要進行服務內容和服務宗旨宣傳的公眾場所，例如戶內外公共場所廣告宣傳、機場車站旅客引導信息、公交車輛報站系統、證券與銀行信息顯示、餐館報價信息豆示、高速公路可變情報板、體育場館比賽轉播、樓宇燈飾、交通信號燈、景觀照明等。顯然，LED顯示已成為城市亮化、現代化和信息化社會的一個重要標志。 本文基于單片機(AT89C51)講述了16×16 LED漢字點陣顯示的基本原理、硬件組成與設計、程序編譯與下載等基本環節和相關技術。2 硬件電路組成及工作原理本產品擬采用以AT89C51單片機為核心芯片的電路來實現，主要由AT89C51芯片、時鐘電路、復位電路、列掃描驅動電路(74HC154)、16×16 LED點陣5部分組成，如圖1所示。 其中，AT89C51是一種帶4 kB閃爍可編程可擦除只讀存儲器(Falsh Programmable and Erasable Read OnlyMemory，FPEROM)的低電壓、高性能CMOS型8位微處理器，俗稱單片機。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業標準的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，能夠進行1 000次寫／擦循環，數據保留時間為10年。他是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統提供了一種靈活性高且價廉的方案。因此，在智能化電子設計與制作過程中經常用到AT89C51芯片。時鐘電路由AT89C51的18，19腳的時鐘端(XTALl及XTAL2)以及12 MHz晶振X1、電容C2，C3組成，采用片內振蕩方式。復位電路采用簡易的上電復位電路，主要由電阻R1，R2，電容C1，開關K1組成，分別接至AT89C51的RST復位輸入端。LED點陣顯示屏采用16×16共256個象素的點陣，通過萬用表檢測發光二極管的方法測試判斷出該點陣的引腳分布，如圖2所示。 我們把行列總線接在單片機的IO口，然后把上面分析到的掃描代碼送人總線，就可以得到顯示的漢字了。但是若將LED點陣的行列端口全部直接接入89S51單片機，則需要使用32條IO口，這樣會造成IO資源的耗盡，系統也再無擴充的余地。因此，我們在實際應用中只是將LED點陣的16條行線直接接在P0口和P2口，至于列選掃描信號則是由4-16線譯碼器74HC154來選擇控制，這樣一來列選控制只使用了單片機的4個IO口，節約了很多IO資源，為單片機系統擴充使用功能提供了條件?？紤]到P0口必需設置上拉電阻，我們采用4.7 kΩ排電阻作為上拉電阻。
上傳時間： 2013-10-16
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51單片機動態LED顯示電路編程實例:上一節我們講述了單只LED與單片機的接口電路及編程實例，目的在于讓初學者了解LED在單片機中的應用原理，單只LED顯示在實際應用中并無多大用途，一般都是多位的LED顯示?，F在我們作進一步學習，我們要講解的是8位LED的顯示原理及實際的編程方法。這里我們沒有采用多I/O口的8051系列單片機，而是采用了完全兼容C51指令系統的質優價廉的AT89C2051單片機，它的軟件編程與C51完全一致。 在多數的應用場合中，我們并不希望使用多I/O端口的單片機，原則上是使用盡量少引腳的器件。在沒有富余端口的情況下，怎樣通過擴展電路達到預期的目的呢？我們希望通過此例使設計人員在實際應用中了解一點電路擴展的原理，對實際的應用有所幫助。 此電路中，74LS273用于驅動LED的8位段碼，8位LED相應的"a"—"g"段連在一起，它們的公共端分別連至由74LS138（點擊芯片型號可瀏覽其詳細的技術手冊）譯碼選通后經74LS04反相驅動的輸出端。這樣當選通某一位LED時，相應的地址線(74LS04輸出端)輸出的是高電平，所以我們的LED選用共陽LED數碼管。 動態掃描的頻率有一定的要求，頻率太低，LED將出現閃爍現象。如頻率太高，由于每個LED點亮的時間太短，LED的亮度太低，肉眼無法看清，所以一般均取幾個ms左右為宜，這就要求在編寫程序時，選通某一位LED使其點亮并保持一定的時間，程序上常采用的是調用延時子程序。在C51指令中，延時子程序是相當簡單的，并且延時時間也很容易更改，可參見程序清單中的DELAY延時子程序。 為簡單起見，我們只是編寫了8位LED同步顯示"00000000"—"11111111"直到"99999999"數字，并且反復循環。程序很簡單，流程圖略去。
上傳時間： 2013-11-18
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對于初學者來說，還有些不直觀，調試過程中看到的是一些數值，并沒有看到這些數值所引起的外圍電路的變化，例如數碼管點亮、發光管發光等。為了讓初學者更好地入門，筆者利用Keil 提供的AGSI 接口開發了兩塊仿真實驗板。這兩塊仿真板將枯燥無味的數字用形象的圖形表達出來，可以使初學者在沒有硬件時就能感受到真實的學習環境，降低單片機的入門門檻。圖1 是鍵盤、LED 顯示實驗仿真板的圖，從圖中可以看出，該板比較簡單，有在P1 口接有8 個發光二極管，在P3 口接有4 個按鈕，圖的右邊給出了原理圖。圖2 是另一個較為復雜的實驗仿真板。在該板上有8 個數碼管，16 個按鍵（接成4＊4 的矩陣式），另外還有P1 口接的8個發光管，兩個外部中斷按鈕，一個帶有計數器的脈沖發生器等資源，顯然，這塊板可以完成更多的實驗。
上傳時間： 2013-10-18
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離散傅里葉變換,(DFT)Direct Fouriet Transformer(PPT課件) 一、序列分類對一個序列長度未加以任何限制，則一個序列可分為： 無限長序列：n=-∞~∞或n=0~∞或n=-∞~ 0 有限長序列：0≤n≤N-1有限長序列在數字信號處理是很重要的一種序列。由于計算機容量的限制，只能對過程進行逐段分析。二、DFT引入由于有限長序列，引入DFT(離散付里葉變換)。DFT它是反映了“有限長”這一特點的一種有用工具。DFT變換除了作為有限長序列的一種付里葉表示，在理論上重要之外，而且由于存在著計算機DFT的有效快速算法--FFT,因而使離散付里葉變換(DFT)得以實現，它使DFT在各種數字信號處理的算法中起著核心的作用。三、本章主要討論 離散付里葉變換的推導離散付里葉變換的有關性質離散付里葉變換逼近連續時間信號的問題第二節 付里葉變換的幾種形式傅 里 葉 變 換 ： 建 立 以 時 間 t 為 自 變 量 的 “ 信 號 ” 與 以 頻 率 f為 自 變 量 的 “ 頻 率 函 數 ”(頻譜) 之 間 的 某 種 變 換 關 系 . 所 以 “ 時 間 ” 或 “ 頻 率 ” 取 連 續 還 是 離 散 值 , 就 形 成 各 種 不 同 形 式 的 傅 里 葉 變 換 對 。, 在 深 入 討 論 離 散 傅 里 葉 變 換 D F T 之 前 , 先 概 述 四種 不 同 形式 的 傅 里 葉 變 換 對 . 一、四種不同傅里葉變換對傅 里 葉 級 數(FS)：連 續 時 間 , 離 散 頻 率 的 傅 里 葉 變 換 。連 續 傅 里 葉 變 換(FT)：連 續 時 間 , 連 續 頻 率 的 傅 里 葉 變 換 。序 列 的 傅 里 葉 變 換(DTFT):離 散 時 間 , 連 續 頻 率 的 傅 里 葉 變 換.離 散 傅 里 葉 變 換(DFT):離 散 時 間 , 離 散 頻 率 的 傅 里 葉 變 換1.傅 里 葉 級 數(FS)周期連續時間信號 非周期離散頻譜密度函數。 周期為Tp的周期性連續時間函數 x(t) 可展成傅里葉級數X(jkΩ0) ,是離散非周期性頻譜 , 表 示為:例子通過以下 變 換 對 可 以 看 出 時 域 的 連 續 函 數 造 成 頻 域 是 非 周 期 的 頻 譜 函 數 , 而 頻 域 的 離 散 頻 譜 就 與 時 域 的 周 期 時 間 函 數 對 應 . (頻域采樣，時域周期延 拓)2.連 續 傅 里 葉 變 換(FT)非周期連續時間信號通過連續付里葉變換(FT)得到非周期連續頻譜密度函數。
上傳時間： 2013-11-19
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含原理圖+電路圖+程序的波形發生器:在工作中，我們常常會用到波形發生器，它是使用頻度很高的電子儀器?，F在的波形發生器都采用單片機來構成。單片機波形發生器是以單片機核心，配相應的外圍電路和功能軟件，能實現各種波形發生的應用系統，它由硬件部分和軟件部分組成，硬件是系統的基礎，軟件則是在硬件的基礎上，對其合理的調配和使用，從而完成波形發生的任務。 波形發生器的技術指標：（1） 波形類型：方型、正弦波、三角波、鋸齒波；（2） 幅值電壓：1V、2V、3V、4V、5V；（3） 頻率值：10HZ、20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ；（4） 輸出極性：雙極性操作設計1、 機器通電后，系統進行初始化，LED在面板上顯示6個0，表示系統處于初始狀態，等待用戶輸入設置命令，此時，無任何波形信號輸出。2、 用戶按下“F”、“V”、“W”，可以分別進入頻率，幅值波形設置，使系統進入設置狀態，相應的數碼管顯示“一”，此時，按其它鍵，無效；3、 在進入某一設置狀態后，輸入0~9等數字鍵，（數字鍵僅在設置狀態時，有效）為欲輸出的波形設置相應參數，LED將參數顯示在面板上；4、 如果在設置中，要改變已設定的參數，可按下“CL”鍵，清除所有已設定參數，系統恢復初始狀態，LED顯示6個0，等待重新輸入命令；5、 當必要的參數設定完畢后，所有參數顯示于LED上，用戶按下“EN”鍵，系統會將各波形參數傳遞到波形產生模塊中，以便控制波形發生，實現不同頻率，不同電壓幅值，不同類型波形的輸出；6、 用戶按下“EN”鍵后，波形發生器開始輸出滿足參數的波形信號，面板上相應類型的運行指示燈閃爍，表示波形正在輸出，LED顯示波形類型編號，頻率值、電壓幅值等波形參數；7、 波形發生器在輸出信號時，按下任意一個鍵，就停止波形信號輸出，等待重新設置參數，設置過程如上所述，如果不改變參數，可按下“EN”鍵，繼續輸出原波形信號；8、 要停止波形發生器的使用，可按下復位按鈕，將系統復位，然后關閉電源。硬件組成部分通過綜合比較，決定選用獲得廣泛應用，性能價格高的常用芯片來構成硬件電路。單片機采用MCS-51系列的89C51（一塊）,74LS244和74LS373（各一塊）,反相驅動器 ULN2803A（一塊）,運算放大器 LM324（一塊） 波形發生器的硬件電路由單片機、鍵盤顯示器接口電路、波形轉換（D/ A）電路和電源線路等四部分構成。1.單片機電路功能：形成掃描碼，鍵值識別，鍵功能處理，完成參數設置；形成顯示段碼,向LED顯示接口電路輸出；產生定時中斷；形成波形的數字編碼,并輸出到D/A接口電路；如電路原理圖所示： 89C51的P0口和P2口作為擴展I/O口，與8255、0832、74LS373相連接，可尋址片外的寄存器。單片機尋址外設，采用存儲器映像方式，外部接口芯片與內部存儲器統一編址，89Ｃ51提供16根地址線P0（分時復用）和P2，P2口提供高8位地址線，P0口提供低8位地址線。P0口同時還要負責與8255，0832的數據傳遞。P2.7是8255的片選信號，P2.6是0832（1）的片選，P2.5是0832（2）的片選，低電平有效，P0.0、P0.1經過74LS373鎖存后，送到8255的A1、A2作，片內A口，B口，C口，控制口等寄存器的字選。89C51的P1口的低4位連接4只發光三極管，作為波形類型指示燈，表示正在輸出的波形是什么類型。單片機89C51內部有兩個定時器/計數器，在波形發生器中使用T0作為中斷源。不同的頻率值對應不同的定時初值，定時器的溢出信號作為中斷請求。控制定時器中斷的特殊功能寄存器設置如下：定時控制寄存器TCON＝（０００１００００）工作方式選擇寄存器（TMOD）＝（００００００００）中斷允許控制寄存器（IE）＝（１０００００１０）2、鍵盤顯示器接口電路功能：驅動6位數碼管動態顯示； 提供響應界面； 掃面鍵盤； 提供輸入按鍵。由并口芯片8255，鎖存器74LS273，74LS244，反向驅動器ULN2803A，6位共陰極數碼管（LED）和4×4行列式鍵盤組成。8255的C口作為鍵盤的I/O接口，C口的低4位輸出到掃描碼，高4位作為輸入行狀態，按鍵的分布如圖所示。8255的A口作為LED段碼輸出口，與74LS244相連接，B口作為LED的位選信號輸出口，與ULN2803A相連接。8255內部的4個寄存器地址分配如下：控制口:7FFFH , A口:7FFFCH , B口:7FFDH , C口:7FFEH 3、D/A電路功能：將波形樣值的數字編碼轉換成模擬值；完成單極性向雙極性的波形輸出；構成由兩片0832和一塊LM324運放組成。0832（1）是參考電壓提供者，單片機向0832（1）內的鎖存器送數字編碼，不同的編碼會產生不同的輸出值，在本發生器中，可輸出1V、2V、3V、4V、5V等五個模擬值，這些值作為0832（2）的參考電壓，使0832（2）輸出波形信號時，其幅度是可調的。0832（2）用于產生各種波形信號，單片機在波形產生程序的控制下，生成波形樣值編碼，并送到0832（2）中的鎖存器，經過D/A轉換，得到波形的模擬樣值點，假如N個點就構成波形的一個周期，那么0832（2）輸出N個樣值點后，樣值點形成運動軌跡，就是波形信號的一個周期。重復輸出N個點后，由此成第二個周期，第三個周期……。這樣0832（2）就能連續的輸出周期變化的波形信號。運放A1是直流放大器，運放A2是單極性電壓放大器，運放A3是雙極性驅動放大器，使波形信號能帶得起負載。地址分配：0832（1）：DFFFH ，0832（2）：BFFFH4、電源電路：功能：為波形發生器提供直流能量；構成由變壓器、整流硅堆，穩壓塊7805組成。220V的交流電，經過開關，保險管（1.5A/250V），到變壓器降壓，由220V降為10V，通過硅堆將交流電變成直流電，對于諧波，用4700μF的電解電容給予濾除。為保證直流電壓穩定，使用7805進行穩壓。最后，＋5V電源配送到各用電負載。
上傳時間： 2013-11-08
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單片機音樂中音調和節拍的確定方法:調號-音樂上指用以確定樂曲主音高度的符號。很明顯一個八度就有12個半音。A、B、C、D、E、F、G。經過聲學家的研究，全世界都用這些字母來表示固定的音高。比如，A這個音，標準的音高為每秒鐘振動440周。 升C調：1＝#C，也就是降D調：1＝BD；277（頻率）升D調：1＝#D，也就是降E調：1＝BE；311升F調：1＝#F，也就是降G調：1＝BG；369升G調：1＝#G，也就是降A調：1＝BA；415升A調：1＝#A，也就是降B調：1＝BB。466,C 262 #C277 D 294 #D(bE)311 E 330 F 349 #F369 G 392 #G415A 440. #A466 B 494 所謂1＝A，就是說，這首歌曲的“導”要唱得同A一樣高，人們也把這首歌曲叫做A調歌曲，或叫“唱A調”。1＝C，就是說，這首歌曲的“導”要唱得同C一樣高，或者說“這歌曲唱C調”。同樣是“導”，不同的調唱起來的高低是不一樣的。各調的對應的標準頻率為： 單片機演奏音樂時音調和節拍的確定方法 經?？吹揭恍﹦倢W單片機的朋友對單片機演奏音樂比較有興趣，本人也曾是這樣。在此，本人將就這方面的知識做一些簡介，但愿能對單片機演奏音樂比較有興趣而又不知其解的朋友能有所啟迪。 一般說來，單片機演奏音樂基本都是單音頻率，它不包含相應幅度的諧波頻率，也就是說不能象電子琴那樣能奏出多種音色的聲音。因此單片機奏樂只需弄清楚兩個概念即可，也就是“音調”和“節拍”。音調表示一個音符唱多高的頻率，節拍表示一個音符唱多長的時間。 在音樂中所謂“音調”，其實就是我們常說的“音高”。在音樂中常把中央C上方的A音定為標準音高，其頻率f=440Hz。當兩個聲音信號的頻率相差一倍時，也即f2=2f1時，則稱f2比f1高一個倍頻程, 在音樂中1（do）與 ，2（來）與 ……正好相差一個倍頻程，在音樂學中稱它相差一個八度音。在一個八度音內，有12個半音。以1—i八音區為例， 12個半音是：1—＃1、＃1—2、2—＃2、＃2—3、3—4、4—＃4，＃4—5、5一＃5、＃5—6、6—＃6、＃6—7、7—i。這12個音階的分度基本上是以對數關系來劃分的。如果我們只要知道了這十二個音符的音高，也就是其基本音調的頻率，我們就可根據倍頻程的關系得到其他音符基本音調的頻率。 知道了一個音符的頻率后，怎樣讓單片機發出相應頻率的聲音呢？一般說來，常采用的方法就是通過單片機的定時器定時中斷，將單片機上對應蜂鳴器的I/O口來回取反，或者說來回清零，置位，從而讓蜂鳴器發出聲音，為了讓單片機發出不同頻率的聲音，我們只需將定時器予置不同的定時值就可實現。那么怎樣確定一個頻率所對應的定時器的定時值呢？以標準音高A為例： A的頻率f = 440 Hz,其對應的周期為：T = 1/ f = 1/440 =2272μs 由上圖可知,單片機上對應蜂鳴器的I/O口來回取反的時間應為：t = T/2 = 2272/2 = 1136μs這個時間t也就是單片機上定時器應有的中斷觸發時間。一般情況下，單片機奏樂時，其定時器為工作方式1，它以振蕩器的十二分頻信號為計數脈沖。設振蕩器頻率為f0，則定時器的予置初值由下式來確定： t = 12 *（TALL – THL）/ f0 式中TALL = 216 = 65536,THL為定時器待確定的計數初值。因此定時器的高低計數器的初值為： TH = THL / 256 = ( TALL – t* f0/12) / 256 TL = THL % 256 = ( TALL – t* f0/12) %256 將t=1136μs代入上面兩式（注意：計算時應將時間和頻率的單位換算一致），即可求出標準音高A在單片機晶振頻率f0=12Mhz，定時器在工作方式1下的定時器高低計數器的予置初值為 ： TH440Hz = (65536 – 1136 * 12/12) /256 = FBH TL440Hz = (65536 – 1136 * 12/12)%256 = 90H根據上面的求解方法，我們就可求出其他音調相應的計數器的予置初值。 音符的節拍我們可以舉例來說明。在一張樂譜中，我們經常會看到這樣的表達式，如1=C 、1=G …… 等等，這里1=C,1=G表示樂譜的曲調，和我們前面所談的音調有很大的關聯， 、 就是用來表示節拍的。以 為例加以說明，它表示樂譜中以四分音符為節拍，每一小結有三拍。比如： 其中1 、2 為一拍，3、4、5為一拍，6為一拍共三拍。1 、2的時長為四分音符的一半，即為八分音符長，3、4的時長為八分音符的一半，即為十六分音符長，5的時長為四分音符的一半，即為八分音符長，6的時長為四分音符長。那么一拍到底該唱多長呢？一般說來，如果樂曲沒有特殊說明，一拍的時長大約為400—500ms 。我們以一拍的時長為400ms為例，則當以四分音符為節拍時，四分音符的時長就為400ms，八分音符的時長就為200ms，十六分音符的時長就為100ms。可見，在單片機上控制一個音符唱多長可采用循環延時的方法來實現。首先，我們確定一個基本時長的延時程序，比如說以十六分音符的時長為基本延時時間，那么，對于一個音符，如果它為十六分音符，則只需調用一次延時程序，如果它為八分音符，則只需調用二次延時程序，如果它為四分音符，則只需調用四次延時程序，依次類推。通過上面關于一個音符音調和節拍的確定方法，我們就可以在單片機上實現演奏音樂了。具體的實現方法為：將樂譜中的每個音符的音調及節拍變換成相應的音調參數和節拍參數，將他們做成數據表格，存放在存儲器中，通過程序取出一個音符的相關參數，播放該音符，該音符唱完后，接著取出下一個音符的相關參數……，如此直到播放完畢最后一個音符，根據需要也可循環不停地播放整個樂曲。另外，對于樂曲中的休止符，一般將其音調參數設為FFH，FFH，其節拍參數與其他音符的節拍參數確定方法一致，樂曲結束用節拍參數為00H來表示。下面給出部分音符（三個八度音）的頻率以及以單片機晶振頻率f0=12Mhz，定時器在工作方式1下的定時器高低計數器的予置初值 ： C調音符 頻率Hz 262 277 293 311 329 349 370 392 415 440 466 494TH/TL F88B F8F2 F95B F9B7 FA14 FA66 FAB9 FB03 FB4A FB8F FBCF FC0BC調音符 1 1# 2 2# 3 4 4# 5 5# 6 6# 7頻率Hz 523 553 586 621 658 697 739 783 830 879 931 987TH/TL FC43 FC78 FCAB FCDB FD08 FD33 FD5B FD81 FDA5 FDC7 FDE7 FE05C調音符 頻率Hz 1045 1106 1171 1241 1316 1393 1476 1563 1658 1755 1860 1971TH/TL FB21 FE3C FE55 FE6D FE84 FE99 FEAD FEC0 FE02 FEE3 FEF3 FF02
上傳時間： 2013-10-20
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PC機之間串口通信的實現一、實驗目的 １．熟悉微機接口實驗裝置的結構和使用方法。 ２．掌握通信接口芯片8251和8250的功能和使用方法。 ３．學會串行通信程序的編制方法。 二、實驗內容與要求 １．基本要求主機接收開關量輸入的數據（二進制或十六進制），從鍵盤上按“傳輸”鍵（可自行定義），就將該數據通過8251A傳輸出去。終端接收后在顯示器上顯示數據。具體操作說明如下：（１）出現提示信息“start with R in the board!”，通過調整乒乓開關的狀態，設置8位數據；（２）在小鍵盤上按“R”鍵，系統將此時乒乓開關的狀態讀入計算機I中，并顯示出來，同時顯示經串行通訊后，計算機II接收到的數據；（３）完成后，系統提示“do you want to send another data? Y/N”，根據用戶需要，在鍵盤按下“Y”鍵，則重復步驟（1），進行另一數據的通訊；在鍵盤按除“Y”鍵外的任意鍵，將退出本程序。２．提高要求 能夠進行出錯處理，例如采用奇偶校驗，出錯重傳或者采用接收方回傳和發送方確認來保證發送和接收正確。 三、設計報告要求 １．設計目的和內容 ２．總體設計 ３．硬件設計：原理圖（接線圖）及簡要說明 ４．軟件設計框圖及程序清單５．設計結果和體會（包括遇到的問題及解決的方法） 四、8251A通用串行輸入/輸出接口芯片由于CPU與接口之間按并行方式傳輸，接口與外設之間按串行方式傳輸，因此，在串行接口中，必須要有“接收移位寄存器”（串→并）和“發送移位寄存器”（并→串）。能夠完成上述“串←→并”轉換功能的電路，通常稱為“通用異步收發器”（UART：Universal Asynchronous Receiver and Transmitter）,典型的芯片有：Intel 8250/8251。8251A異步工作方式：如果8251A編程為異步方式，在需要發送字符時，必須首先設置TXEN和CTS#為有效狀態，TXEN(Transmitter Enable)是允許發送信號，是命令寄存器中的一位；CTS#(Clear To Send)是由外設發來的對CPU請求發送信號的響應信號。然后就開始發送過程。在發送時，每當CPU送往發送緩沖器一個字符，發送器自動為這個字符加上1個起始位，并且按照編程要求加上奇／偶校驗位以及1個、1.5個或者2個停止位。串行數據以起始位開始，接著是最低有效數據位，最高有效位的后面是奇／偶校驗位，然后是停止位。按位發送的數據是以發送時鐘TXC的下降沿同步的，也就是說這些數據總是在發送時鐘TXC的下降沿從8251A發出。數據傳輸的波特率取決于編程時指定的波特率因子，為發送器時鐘頻率的1、1/16或1/64。當波特率指定為16時，數據傳輸的波特率就是發送器時鐘頻率的1/16。CPU通過數據總線將數據送到8251A的數據輸出緩沖寄存器以后，再傳輸到發送緩沖器，經移位寄存器移位，將并行數據變為串行數據，從TxD端送往外部設備。在8251A接收字符時，命令寄存器的接收允許位RxE(Receiver Enable)必須為1。8251A通過檢測RxD引腳上的低電平來準備接收字符，在沒有字符傳送時RxD端為高電平。8251A不斷地檢測RxD引腳，從RxD端上檢測到低電平以后，便認為是串行數據的起始位，并且啟動接收控制電路中的一個計數器來進行計數，計數器的頻率等于接收器時鐘頻率。計數器是作為接收器采樣定時，當計數到相當于半個數位的傳輸時間時再次對RxD端進行采樣，如果仍為低電平，則確認該數位是一個有效的起始位。若傳輸一個字符需要16個時鐘，那么就是要在計數8個時鐘后采樣到低電平。之后，8251A每隔一個數位的傳輸時間對RxD端采樣一次，依次確定串行數據位的值。串行數據位順序進入接收移位寄存器，通過校驗并除去停止位，變成并行數據以后通過內部數據總線送入接收緩沖器，此時發出有效狀態的RxRDY信號通知CPU，通知CPU8251A已經收到一個有效的數據。一個字符對應的數據可以是5～8位。如果一個字符對應的數據不到8位，8251A會在移位轉換成并行數據的時候，自動把他們的高位補成0。 五、系統總體設計方案根據系統設計的要求，對系統設計的總體方案進行論證分析如下：1．獲取8位開關量可使用實驗臺上的8255A可編程并行接口芯片，因為只要獲取8位數據量，只需使用基本輸入和8位數據線，所以將8255A工作在方式0，PA0-PA7接實驗臺上的8位開關量。2．當使用串口進行數據傳送時，雖然同步通信速度遠遠高于異步通信，可達500kbit/s，但由于其需要有一個時鐘來實現發送端和接收端之間的同步，硬件電路復雜，通常計算機之間的通信只采用異步通信。3．由于8251A本身沒有時鐘，需要外部提供，所以本設計中使用實驗臺上的8253芯片的計數器2來實現。4：顯示和鍵盤輸入均使用DOS功能調用來實現。設計思路框圖，如下圖所示： 六、硬件設計硬件電路主要分為8位開關量數據獲取電路，串行通信數據發送電路，串行通信數據接收電路三個部分。1．8位開關量數據獲取電路該電路主要是利用8255并行接口讀取8位乒乓開關的數據。此次設計在獲取8位開關數據量時采用8255令其工作在方式0，A口輸入8位數據，CS#接實驗臺上CS1口，對應端口為280H-283H，PA0-PA7接8個開關。2．串行通信電路串行通信電路本設計中8253主要為8251充當頻率發生器，接線如下圖所示。
上傳時間： 2013-12-19
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P C B 可測性設計布線規則之建議― ― 從源頭改善可測率PCB 設計除需考慮功能性與安全性等要求外，亦需考慮可生產與可測試。這里提供可測性設計建議供設計布線工程師參考。1. 每一個銅箔電路支點，至少需要一個可測試點。如無對應的測試點，將可導致與之相關的開短路不可檢出，并且與之相連的零件會因無測試點而不可測。2. 雙面治具會增加制作成本，且上針板的測試針定位準確度差。所以Layout 時應通過Via Hole 盡可能將測試點放置于同一面。這樣就只要做單面治具即可。3. 測試選點優先級：A.測墊(Test Pad) B.通孔(Through Hole) C.零件腳(Component Lead) D.貫穿孔(Via Hole)(未Mask)。而對于零件腳，應以AI 零件腳及其它較細較短腳為優先，較粗或較長的引腳接觸性誤判多。4. PCB 厚度至少要62mil(1.35mm)，厚度少于此值之PCB 容易板彎變形，影響測點精準度，制作治具需特殊處理。5. 避免將測點置于SMT 之PAD 上，因SMT 零件會偏移，故不可靠，且易傷及零件。6. 避免使用過長零件腳(>170mil(4.3mm))或過大的孔(直徑>1.5mm)為測點。7. 對于電池(Battery)最好預留Jumper，在ICT 測試時能有效隔離電池的影響。8. 定位孔要求：(a) 定位孔(Tooling Hole)直徑最好為125mil(3.175mm)及其以上。(b) 每一片PCB 須有2 個定位孔和一個防呆孔(也可說成定位孔,用以預防將PCB反放而導致機器壓破板)，且孔內不能沾錫。(c) 選擇以對角線，距離最遠之2 孔為定位孔。(d) 各定位孔(含防呆孔)不應設計成中心對稱,即PCB 旋轉180 度角后仍能放入PCB,這樣,作業員易于反放而致機器壓破板)9. 測試點要求：(e) 兩測點或測點與預鉆孔之中心距不得小于50mil(1.27mm)，否則有一測點無法植針。以大于100mil(2.54mm)為佳，其次是75mil(1.905mm)。(f) 測點應離其附近零件(位于同一面者)至少100mil，如為高于3mm 零件，則應至少間距120mil，方便治具制作。(g) 測點應平均分布于PCB 表面，避免局部密度過高，影響治具測試時測試針壓力平衡。(h) 測點直徑最好能不小于35mil(0.9mm)，如在上針板，則最好不小于40mil(1.00mm)，圓形、正方形均可。小于0.030”(30mil)之測點需額外加工，以導正目標。(i) 測點的Pad 及Via 不應有防焊漆(Solder Mask)。(j) 測點應離板邊或折邊至少100mil。(k) 錫點被實踐證實是最好的測試探針接觸點。因為錫的氧化物較輕且容易刺穿。以錫點作測試點，因接觸不良導致誤判的機會極少且可延長探針使用壽命。錫點尤其以PCB 光板制作時的噴錫點最佳。PCB 裸銅測點，高溫后已氧化，且其硬度高，所以探針接觸電阻變化而致測試誤判率很高。如果裸銅測點在SMT 時加上錫膏再經回流焊固化為錫點，雖可大幅改善，但因助焊劑或吃錫不完全的緣故，仍會出現較多的接觸誤判。
上傳時間： 2014-01-14
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有兩種方式可以讓設備和應用程序之間聯系：1. 通過為設備創建的一個符號鏈；2. 通過輸出到一個接口WDM驅動程序建議使用輸出到一個接口而不推薦使用創建符號鏈的方法。這個接口保證PDO的安全，也保證安全地創建一個惟一的、獨立于語言的訪問設備的方法。一個應用程序使用Win32APIs來調用設備。在某個Win32 APIs和設備對象的分發函數之間存在一個映射關系。獲得對設備對象訪問的第一步就是打開一個設備對象的句柄。 用符號鏈打開一個設備的句柄為了打開一個設備，應用程序需要使用CreateFile。如果該設備有一個符號鏈出口，應用程序可以用下面這個例子的形式打開句柄：hDevice = CreateFile("\\\\.\\OMNIPORT3", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,FILE_SHARE_READ, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL ,NULL);文件路徑名的前綴“\\.\”告訴系統本調用希望打開一個設備。這個設備必須有一個符號鏈，以便應用程序能夠打開它。有關細節查看有關Kdevice和CreateLink的內容。在上述調用中第一個參數中前綴后的部分就是這個符號鏈的名字。注意：CreatFile中的第一個參數不是Windows 98/2000中驅動程序(.sys文件)的路徑。是到設備對象的符號鏈。如果使用DriverWizard產生驅動程序，它通常使用類KunitizedName來構成設備的符號鏈。這意味著符號鏈名有一個附加的數字，通常是0。例如：如果鏈接名稱的主干是L“TestDevice”那么在CreateFile中的串就該是“\\\\.\\TestDevice0”。如果應用程序需要被覆蓋的I/O，第六個參數(Flags)必須或上FILE_FLAG_OVERLAPPED。 使用一個輸出接口打開句柄用這種方式打開一個句柄會稍微麻煩一些。DriverWorks庫提供兩個助手類來使獲得對該接口的訪問容易一些，這兩個類是CDeviceInterface, 和 CdeviceInterfaceClass。CdeviceInterfaceClass類封裝了一個設備信息集，該信息集包含了特殊類中的所有設備接口信息。應用程序能有用CdeviceInterfaceClass類的一個實例來獲得一個或更多的CdeviceInterface類的實例。CdeviceInterface類是一個單一設備接口的抽象。它的成員函數DevicePath()返回一個路徑名的指針，該指針可以在CreateFile中使用來打開設備。下面用一個小例子來顯示這些類最基本的使用方法：extern GUID TestGuid;HANDLE OpenByInterface( GUID* pClassGuid, DWORD instance, PDWORD pError){ CDeviceInterfaceClass DevClass(pClassGuid, pError); if (*pError != ERROR_SUCCESS) return INVALID_HANDLE_VALUE; CDeviceInterface DevInterface(&DevClass, instance, pError); if (*pError != ERROR_SUCCESS) return INVALID_HANDLE_VALUE; cout << "The device path is " << DevInterface.DevicePath() << endl; HANDLE hDev; hDev = CreateFile( DevInterface.DevicePath(), GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL, NULL ); if (hDev == INVALID_HANDLE_VALUE) *pError = GetLastError(); return hDev;} 在設備中執行I/O操作一旦應用程序獲得一個有效的設備句柄，它就能使用Win32 APIs來產生到設備對象的IRPs。下面的表顯示了這種對應關系。Win32 API DRIVER_FUNCTION_xxxIRP_MJ_xxx KDevice subclass member function CreateFile CREATE Create ReadFile READ Read WriteFile WRITE Write DeviceIoControl DEVICE_CONTROL DeviceControl CloseHandle CLOSECLEANUP CloseCleanUp 需要解釋一下設備類成員的Close和CleanUp：CreateFile使內核為設備創建一個新的文件對象。這使得多個句柄可以映射同一個文件對象。當這個文件對象的最后一個用戶級句柄被撤銷后，I/O管理器調用CleanUp。當沒有任何用戶級和核心級的對文件對象的訪問的時候，I/O管理器調用Close。如果被打開的設備不支持指定的功能，則調用相應的Win32將引起錯誤（無效功能）。以前為Windows95編寫的VxD的應用程序代碼中可能會在打開設備的時候使用FILE_FLAG_DELETE_ON_CLOSE屬性。在Windows NT/2000中，建議不要使用這個屬性，因為它將導致沒有特權的用戶企圖打開這個設備，這是不可能成功的。I/O管理器將ReadFile和WriteFile的buff參數轉換成IRP域的方法依賴于設備對象的屬性。當設備設置DO_DIRECT_IO標志，I/O管理器將buff鎖住在存儲器中，并且創建了一個存儲在IRP中的MDL域。一個設備可以通過調用Kirp::Mdl來存取MDL。當設備設置DO_BUFFERED_IO標志，設備對象分別通過KIrp::BufferedReadDest或 KIrp::BufferedWriteSource為讀或寫操作獲得buff地址。當設備不設置DO_BUFFERED_IO標志也不設置DO_DIRECT_IO，內核設置IRP 的UserBuffer域來對應ReadFile或WriteFile中的buff參數。然而，存儲區并沒有被鎖住而且地址只對調用進程有效。驅動程序可以使用KIrp::UserBuffer來存取IRP域。對于DeviceIoControl調用，buffer參數的轉換依賴于特殊的I/O控制代碼，它不在設備對象的特性中。宏CTL_CODE（在winioctl.h中定義）用來構造控制代碼。這個宏的其中一個參數指明緩沖方法是METHOD_BUFFERED, METHOD_IN_DIRECT, METHOD_OUT_DIRECT, 或METHOD_NEITHER。下面的表顯示了這些方法和與之對應的能獲得輸入緩沖與輸出緩沖的KIrp中的成員函數：Method Input Buffer Parameter Output Buffer Parameter METHOD_BUFFERED KIrp::IoctlBuffer KIrp::IoctlBuffer METHOD_IN_DIRECT KIrp::IoctlBuffer KIrp::Mdl METHOD_OUT_DIRECT KIrp::IoctlBuffer KIrp::Mdl METHOD_NEITHER KIrp::IoctlType3InputBuffer KIrp::UserBuffer 如果控制代碼指明METHOD_BUFFERED，系統分配一個單一的緩沖來作為輸入與輸出。驅動程序必須在向輸出緩沖放數據之前拷貝輸入數據。驅動程序通過調用KIrp::IoctlBuffer獲得緩沖地址。在完成時，I/O管理器從系統緩沖拷貝數據到提供給Ring 3級調用者使用的緩沖中。驅動程序必須在結束前存儲拷貝到IRP的Information成員中的數據個數。如果控制代碼不指明METHOD_IN_DIRECT或METHOD_OUT_DIRECT，則DeviceIoControl的參數呈現不同的含義。參數InputBuffer被拷貝到一個系統緩沖，這個緩沖驅動程序可以通過調用KIrp::IoctlBuffer。參數OutputBuffer被映射到KMemory對象，驅動程序對這個對象的訪問通過調用KIrp::Mdl來實現。對于METHOD_OUT_DIRECT，調用者必須有對緩沖的寫訪問權限。注意，對METHOD_NEITHER，內核只提供虛擬地址；它不會做映射來配置緩沖。虛擬地址只對調用進程有效。這里是一個用METHOD_BUFFERED的例子：首先，使用宏CTL_CODE來定義一個IOCTL代碼：#define IOCTL_MYDEV_GET_FIRMWARE_REV \CTL_CODE (FILE_DEVICE_UNKNOWN,0,METHOD_BUFFERED,FILE_ANY_ACCESS)現在使用一個DeviceIoControl調用：BOOLEAN b;CHAR FirmwareRev[60];ULONG FirmwareRevSize;b = DeviceIoControl(hDevice, IOCTL_MYDEV_GET_VERSION_STRING, NULL, // no input 注意，這里放的是包含有執行操作命令的字符串指針 0, FirmwareRev, //這里是output串指針，存放從驅動程序中返回的字符串。sizeof(FirmwareRev),& FirmwareRevSize, NULL // not overlapped I/O );如果輸出緩沖足夠大，設備拷貝串到里面并將拷貝的資結束設置到FirmwareRevSize中。在驅動程序中，代碼看起來如下所示：const char* FIRMWARE_REV = "FW 16.33 v5";NTSTATUS MyDevice::DeviceControl( KIrp I ){ ULONG fwLength=0; switch ( I.IoctlCode() ) { case IOCTL_MYDEV_GET_FIRMWARE_REV: fwLength = strlen(FIRMWARE_REV)+1; if (I.IoctlOutputBufferSize() >= fwLength) { strcpy((PCHAR)I.IoctlBuffer(),FIRMWARE_REV); I.Information() = fwLength; return I.Complete(STATUS_SUCCESS); } else { } case . . . } }
上傳時間： 2013-10-17
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