含原理圖+電路圖+程序的波形發(fā)生器:在工作中，我們常常會用到波形發(fā)生器，它是使用頻度很高的電子儀器。現(xiàn)在的波形發(fā)生器都采用單片機來構(gòu)成。單片機波形發(fā)生器是以單片機核心，配相應(yīng)的外圍電路和功能軟件，能實現(xiàn)各種波形發(fā)生的應(yīng)用系統(tǒng)，它由硬件部分和軟件部分組成，硬件是系統(tǒng)的基礎(chǔ)，軟件則是在硬件的基礎(chǔ)上，對其合理的調(diào)配和使用，從而完成波形發(fā)生的任務(wù)。
波形發(fā)生器的技術(shù)指標(biāo)：（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(shè)計1、 機器通電后，系統(tǒng)進行初始化，LED在面板上顯示6個0，表示系統(tǒng)處于初始狀態(tài)，等待用戶輸入設(shè)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(shè)置，使系統(tǒng)進入設(shè)置狀態(tài)，相應(yīng)的數(shù)碼管顯示“一”，此時，按其它鍵，無效；3、 在進入某一設(shè)置狀態(tài)后，輸入0~9等數(shù)字鍵，（數(shù)字鍵僅在設(shè)置狀態(tài)時，有效）為欲輸出的波形設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，LED將參數(shù)顯示在面板上；4、 如果在設(shè)置中，要改變已設(shè)定的參數(shù)，可按下“CL”鍵，清除所有已設(shè)定參數(shù)，系統(tǒng)恢復(fù)初始狀態(tài)，LED顯示6個0，等待重新輸入命令；5、 當(dāng)必要的參數(shù)設(shè)定完畢后，所有參數(shù)顯示于LED上，用戶按下“EN”鍵，系統(tǒng)會將各波形參數(shù)傳遞到波形產(chǎn)生模塊中，以便控制波形發(fā)生，實現(xiàn)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(fā)生器開始輸出滿足參數(shù)的波形信號，面板上相應(yīng)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(shù)；7、 波形發(fā)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(shè)置參數(shù)，設(shè)置過程如上所述，如果不改變參數(shù)，可按下“EN”鍵，繼續(xù)輸出原波形信號；8、 要停止波形發(fā)生器的使用，可按下復(fù)位按鈕，將系統(tǒng)復(fù)位，然后關(guān)閉電源。硬件組成部分通過綜合比較，決定選用獲得廣泛應(yīng)用，性能價格高的常用芯片來構(gòu)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(qū)動器 ULN2803A（一塊）,運算放大器 LM324（一塊） 波形發(fā)生器的硬件電路由單片機、鍵盤顯示器接口電路、波形轉(zhuǎn)換（D/ A）電路和電源線路等四部分構(gòu)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(shù)設(shè)置；形成顯示段碼,向LED顯示接口電路輸出；產(chǎn)生定時中斷；形成波形的數(shù)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(shè)，采用存儲器映像方式，外部接口芯片與內(nèi)部存儲器統(tǒng)一編址，89Ｃ51提供16根地址線P0（分時復(fù)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(fù)責(zé)與8255，0832的數(shù)據(jù)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(jīng)過74LS373鎖存后，送到8255的A1、A2作，片內(nèi)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(fā)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(nèi)部有兩個定時器/計數(shù)器，在波形發(fā)生器中使用T0作為中斷源。不同的頻率值對應(yīng)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(shè)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(qū)動6位數(shù)碼管動態(tài)顯示； 提供響應(yīng)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(qū)動器ULN2803A，6位共陰極數(shù)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(tài)，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(nèi)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(shù)字編碼轉(zhuǎn)換成模擬值；完成單極性向雙極性的波形輸出；構(gòu)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(nèi)的鎖存器送數(shù)字編碼，不同的編碼會產(chǎn)生不同的輸出值，在本發(fā)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(diào)的。0832（2）用于產(chǎn)生各種波形信號，單片機在波形產(chǎn)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(jīng)過D/A轉(zhuǎn)換，得到波形的模擬樣值點，假如N個點就構(gòu)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(fù)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(xù)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(qū)動放大器，使波形信號能帶得起負(fù)載。地址分配：0832（1）：DFFFH ，0832（2）：BFFFH4、電源電路：功能：為波形發(fā)生器提供直流能量；構(gòu)成由變壓器、整流硅堆，穩(wěn)壓塊7805組成。220V的交流電，經(jīng)過開關(guān)，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(wěn)定，使用7805進行穩(wěn)壓。最后，＋5V電源配送到各用電負(fù)載。
標(biāo)簽：
波形發(fā)生器
原理圖
電路圖
源程序
上傳時間：
2013-11-08
上傳用戶：685
九.輸入/輸出保護為了支持多任務(wù)，80386不僅要有效地實現(xiàn)任務(wù)隔離，而且還要有效地控制各任務(wù)的輸入/輸出，避免輸入/輸出沖突。本文將介紹輸入輸出保護。 這里下載本文源代碼。 <一>輸入/輸出保護80386采用I/O特權(quán)級IPOL和I/O許可位圖的方法來控制輸入/輸出，實現(xiàn)輸入/輸出保護。 1.I/O敏感指令輸入輸出特權(quán)級(I/O Privilege Level)規(guī)定了可以執(zhí)行所有與I/O相關(guān)的指令和訪問I/O空間中所有地址的最外層特權(quán)級。IOPL的值在如下圖所示的標(biāo)志寄存器中。
標(biāo) 志寄存器 BIT31—BIT18 BIT17 BIT16 BIT15 BIT14 BIT13—BIT12 BIT11 BIT10 BIT9 BIT8 BIT7 BIT6 BIT5 BIT4 BIT3 BIT2 BIT1 BIT0 00000000000000 VM RF 0 NT IOPL OF DF IF TF SF ZF 0 AF 0 PF 1 CF
I/O許可位圖規(guī)定了I/O空間中的哪些地址可以由在任何特權(quán)級執(zhí)行的程序所訪問。I/O許可位圖在任務(wù)狀態(tài)段TSS中。
I/O敏感指令 指令 功能 保護方式下的執(zhí)行條件 CLI 清除EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL STI 設(shè)置EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL IN 從I/O地址讀出數(shù)據(jù) CPL<=IOPL或I/O位圖許可 INS 從I/O地址讀出字符串 CPL<=IOPL或I/O位圖許可 OUT 向I/O地址寫數(shù)據(jù) CPL<=IOPL或I/O位圖許可 OUTS 向I/O地址寫字符串 CPL<=IOPL或I/O位圖許可
上表所列指令稱為I/O敏感指令，由于這些指令與I/O有關(guān)，并且只有在滿足所列條件時才可以執(zhí)行，所以把它們稱為I/O敏感指令。從表中可見，當(dāng)前特權(quán)級不在I/O特權(quán)級外層時，可以正常執(zhí)行所列的全部I/O敏感指令；當(dāng)特權(quán)級在I/O特權(quán)級外層時，執(zhí)行CLI和STI指令將引起通用保護異常，而其它四條指令是否能夠被執(zhí)行要根據(jù)訪問的I/O地址及I/O許可位圖情況而定(在下面論述)，如果條件不滿足而執(zhí)行，那么將引起出錯碼為0的通用保護異常。 由于每個任務(wù)使用各自的EFLAGS值和擁有自己的TSS，所以每個任務(wù)可以有不同的IOPL，并且可以定義不同的I/O許可位圖。注意，這些I/O敏感指令在實模式下總是可執(zhí)行的。 2.I/O許可位圖如果只用IOPL限制I/O指令的執(zhí)行是很不方便的，不能滿足實際要求需要。因為這樣做會使得在特權(quán)級3執(zhí)行的應(yīng)用程序要么可訪問所有I/O地址，要么不可訪問所有I/O地址。實際需要與此剛好相反，只允許任務(wù)甲的應(yīng)用程序訪問部分I/O地址，只允許任務(wù)乙的應(yīng)用程序訪問另一部分I/O地址，以避免任務(wù)甲和任務(wù)乙在訪問I/O地址時發(fā)生沖突，從而避免任務(wù)甲和任務(wù)乙使用使用獨享設(shè)備時發(fā)生沖突。 因此，在IOPL的基礎(chǔ)上又采用了I/O許可位圖。I/O許可位圖由二進制位串組成。位串中的每一位依次對應(yīng)一個I/O地址，位串的第0位對應(yīng)I/O地址0，位串的第n位對應(yīng)I/O地址n。如果位串中的第位為0，那么對應(yīng)的I/O地址m可以由在任何特權(quán)級執(zhí)行的程序訪問；否則對應(yīng)的I/O地址m只能由在IOPL特權(quán)級或更內(nèi)層特權(quán)級執(zhí)行的程序訪問。如果在I/O外層特權(quán)級執(zhí)行的程序訪問位串中位值為1的位所對應(yīng)的I/O地址，那么將引起通用保護異常。 I/O地址空間按字節(jié)進行編址。一條I/O指令最多可涉及四個I/O地址。在需要根據(jù)I/O位圖決定是否可訪問I/O地址的情況下，當(dāng)一條I/O指令涉及多個I/O地址時，只有這多個I/O地址所對應(yīng)的I/O許可位圖中的位都為0時，該I/O指令才能被正常執(zhí)行，如果對應(yīng)位中任一位為1，就會引起通用保護異常。 80386支持的I/O地址空間大小是64K，所以構(gòu)成I/O許可位圖的二進制位串最大長度是64K個位，即位圖的有效部分最大為8K字節(jié)。一個任務(wù)實際需要使用的I/O許可位圖大小通常要遠小于這個數(shù)目。 當(dāng)前任務(wù)使用的I/O許可位圖存儲在當(dāng)前任務(wù)TSS中低端的64K字節(jié)內(nèi)。I/O許可位圖總以字節(jié)為單位存儲，所以位串所含的位數(shù)總被認(rèn)為是8的倍數(shù)。從前文中所述的TSS格式可見，TSS內(nèi)偏移66H的字確定I/O許可位圖的開始偏移。由于I/O許可位圖最長可達8K字節(jié)，所以開始偏移應(yīng)小于56K，但必須大于等于104，因為TSS中前104字節(jié)為TSS的固定格式，用于保存任務(wù)的狀態(tài)。 1.I/O訪問許可檢查細(xì)節(jié)保護模式下處理器在執(zhí)行I/O指令時進行許可檢查的細(xì)節(jié)如下所示。 (1)若CPL<=IOPL，則直接轉(zhuǎn)步驟(8)；(2)取得I/O位圖開始偏移；(3)計算I/O地址對應(yīng)位所在字節(jié)在I/O許可位圖內(nèi)的偏移；(4)計算位偏移以形成屏蔽碼值，即計算I/O地址對應(yīng)位在字節(jié)中的第幾位；(5)把字節(jié)偏移加上位圖開始偏移，再加1，所得值與TSS界限比較，若越界，則產(chǎn)生出錯碼為0的通用保護故障；(6)若不越界，則從位圖中讀對應(yīng)字節(jié)及下一個字節(jié)；(7)把讀出的兩個字節(jié)與屏蔽碼進行與運算，若結(jié)果不為0表示檢查未通過，則產(chǎn)生出錯碼為0的通用保護故障；(8)進行I/O訪問。設(shè)某一任務(wù)的TSS段如下： TSSSEG SEGMENT PARA USE16 TSS <> ;TSS低端固定格式部分 DB 8 DUP(0) ;對應(yīng)I/O端口00H—3FH DB 10000000B ;對應(yīng)I/O端口40H—47H DB 01100000B ;對用I/O端口48H—4FH DB 8182 DUP(0ffH) ;對應(yīng)I/O端口50H—0FFFFH DB 0FFH ;位圖結(jié)束字節(jié)TSSLen = $TSSSEG ENDS
再假設(shè)IOPL=1，CPL=3。那么如下I/O指令有些能正常執(zhí)行，有些會引起通用保護異常： in al,21h ;(1)正常執(zhí)行 in al,47h ;(2)引起異常 out 20h,al ;(3)正常實行 out 4eh,al ;(4)引起異常 in al,20h ;(5)正常執(zhí)行 out 20h,eax ;(6)正常執(zhí)行 out 4ch,ax ;(7)引起異常 in ax,46h ;(8)引起異常 in eax,42h ;(9)正常執(zhí)行
由上述I/O許可檢查的細(xì)節(jié)可見，不論是否必要，當(dāng)進行許可位檢查時，80386總是從I/O許可位圖中讀取兩個字節(jié)。目的是為了盡快地執(zhí)行I/O許可檢查。一方面，常常要讀取I/O許可位圖的兩個字節(jié)。例如，上面的第(8)條指令要對I/O位圖中的兩個位進行檢查，其低位是某個字節(jié)的最高位，高位是下一個字節(jié)的最低位。可見即使只要檢查兩個位，也可能需要讀取兩個字節(jié)。另一方面，最多檢查四個連續(xù)的位，即最多也只需讀取兩個字節(jié)。所以每次要讀取兩個字節(jié)。這也是在判別是否越界時再加1的原因。為此，為了避免在讀取I/O許可位圖的最高字節(jié)時產(chǎn)生越界，必須在I/O許可位圖的最后填加一個全1的字節(jié)，即0FFH。此全1的字節(jié)應(yīng)填加在最后一個位圖字節(jié)之后，TSS界限范圍之前，即讓填加的全1字節(jié)在TSS界限之內(nèi)。 I/O許可位圖開始偏移加8K所得的值與TSS界限值二者中較小的值決定I/O許可位圖的末端。當(dāng)TSS的界限大于I/O許可位圖開始偏移加8K時，I/O許可位圖的有效部分就有8K字節(jié)，I/O許可檢查全部根據(jù)全部根據(jù)該位圖進行。當(dāng)TSS的界限不大于I/O許可位圖開始偏移加8K時，I/O許可位圖有效部分就不到8K字節(jié)，于是對較小I/O地址訪問的許可檢查根據(jù)位圖進行，而對較大I/O地址訪問的許可檢查總被認(rèn)為不可訪問而引起通用保護故障。因為這時會發(fā)生字節(jié)越界而引起通用保護異常，所以在這種情況下，可認(rèn)為不足的I/O許可位圖的高端部分全為1。利用這個特點，可大大節(jié)約TSS中I/O許可位圖占用的存儲單元，也就大大減小了TSS段的長度。 <二>重要標(biāo)志保護輸入輸出的保護與存儲在標(biāo)志寄存器EFLAGS中的IOPL密切相關(guān)，顯然不能允許隨便地改變IOPL，否則就不能有效地實現(xiàn)輸入輸出保護。類似地，對EFLAGS中的IF位也必須加以保護，否則CLI和STI作為敏感指令對待是無意義的。此外，EFLAGS中的VM位決定著處理器是否按虛擬8086方式工作。 80386對EFLAGS中的這三個字段的處理比較特殊，只有在較高特權(quán)級執(zhí)行的程序才能執(zhí)行IRET、POPF、CLI和STI等指令改變它們。下表列出了不同特權(quán)級下對這三個字段的處理情況。
不同特權(quán)級對標(biāo)志寄存器特殊字段的處理 特權(quán)級 VM標(biāo)志字段 IOPL標(biāo)志字段 IF標(biāo)志字段 CPL=0 可變(初POPF指令外) 可變 可變 0 不變 不變 可變 CPL>IOPL 不變 不變 不變
從表中可見，只有在特權(quán)級0執(zhí)行的程序才可以修改IOPL位及VM位；只能由相對于IOPL同級或更內(nèi)層特權(quán)級執(zhí)行的程序才可以修改IF位。與CLI和STI指令不同，在特權(quán)級不滿足上述條件的情況下，當(dāng)執(zhí)行POPF指令和IRET指令時，如果試圖修改這些字段中的任何一個字段，并不引起異常，但試圖要修改的字段也未被修改，也不給出任何特別的信息。此外，指令POPF總不能改變VM位，而PUSHF指令所壓入的標(biāo)志中的VM位總為0。 <三>演示輸入輸出保護的實例(實例九)下面給出一個用于演示輸入輸出保護的實例。演示內(nèi)容包括：I/O許可位圖的作用、I/O敏感指令引起的異常和特權(quán)指令引起的異常；使用段間調(diào)用指令CALL通過任務(wù)門調(diào)用任務(wù)，實現(xiàn)任務(wù)嵌套。 1.演示步驟實例演示的內(nèi)容比較豐富，具體演示步驟如下：(1)在實模式下做必要準(zhǔn)備后，切換到保護模式；(2)進入保護模式的臨時代碼段后，把演示任務(wù)的TSS段描述符裝入TR，并設(shè)置演示任務(wù)的堆棧；(3)進入演示代碼段，演示代碼段的特權(quán)級是0；(4)通過任務(wù)門調(diào)用測試任務(wù)1。測試任務(wù)1能夠順利進行；(5)通過任務(wù)門調(diào)用測試任務(wù)2。測試任務(wù)2演示由于違反I/O許可位圖規(guī)定而導(dǎo)致通用保護異常；(6)通過任務(wù)門調(diào)用測試任務(wù)3。測試任務(wù)3演示I/O敏感指令如何引起通用保護異常；(7)通過任務(wù)門調(diào)用測試任務(wù)4。測試任務(wù)4演示特權(quán)指令如何引起通用保護異常；(8)從演示代碼轉(zhuǎn)臨時代碼，準(zhǔn)備返回實模式；(9)返回實模式，并作結(jié)束處理。
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微電腦型單相交流集合式電表（單相二線系統(tǒng)） 特點： 精確度0.25%滿刻度±1位數(shù) 可同時量測與顯示交流電壓,電流,頻率,瓦特,(功率因數(shù)/視在功率) 交流電壓,電流,瓦特皆為真正有效值(TRMS) 交流電流,瓦特之小數(shù)點可任意設(shè)定 瓦特單位W或KW可任意設(shè)定 CT比可任意設(shè)定(1至999) 輸入與輸出絕緣耐壓 2仟伏特/1分鐘( 突波測試強度4仟伏特(1.2x50us) 數(shù)位RS-485界面 (Optional) 主要規(guī)格： 精確度: 0.1% F.S.±1 digit (Frequency) 0.25% F.S.±1 digit(ACA,ACV,Watt,VA) 0.25% F.S. ±0.25o(Power Factor) (-.300~+.300) 輸入負(fù)載: <0.2VA (Voltage) <0.2VA (Current) 最大過載能力: Current related input: 3 x rated continuous 10 x rated 30 sec. 25 x rated 3sec. 50 x rated 1sec. Voltage related input: maximum 2 x rated continuous 過載顯示: "doFL" 顯示值范圍: 0~600.0V(Voltage) 0~999.9Hz(Frequency)(<20% for voltage input) 0~19999 digit adjustable(Current,Watt,VA) 取樣時間: 2 cycles/sec. RS-485通訊位址: "01"-"FF" RS-485傳輸速度: 19200/9600/4800/2400 selective RS-485通信協(xié)議: Modbus RTU mode 溫度系數(shù): 100ppm/℃ (0-50℃) 顯示幕: Red high efficiency LEDs high 10.16 mm(0.4") 參數(shù)設(shè)定方式: Touch switches 記憶型式: Non-volatile E²PROM memory 絕緣抗阻: >100Mohm with 500V DC 絕緣耐壓能力: 2KVac/1 min. (input/output/power) 1600 Vdc (input/output) 突波測試: ANSI c37.90a/1974,DIN-IEC 255-4 impulse voltage 4KV(1.2x50us) 使用環(huán)境條件: 0-50℃(20 to 90% RH non-condensed) 存放環(huán)境條件: 0-70℃(20 to 90% RH non-condensed) CE認(rèn)證: EN 55022:1998/A1:2000 Class A EN 61000-3-2:2000 EN 61000-3-3:1995/A1:2001 EN 55024:1998/A1:2001
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微電腦
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上傳時間：
2015-01-03
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