AVR高速嵌入式單片機原理與應用(修訂版)詳細介紹ATMEL公司開發的AVR高速嵌入式單片機的結構；講述AVR單片機的開發工具和集成開發環境（IDE）,包括Studio調試工具、AVR單片機匯編器和單片機串行下載編程；學習指令系統時,每條指令均有實例,邊學習邊調試,使學習者看得見指令流向及操作結果,真正理解每條指令的功能及使用注意事項；介紹AVR系列多種單片機功能特點、實用程序設計及應用實例；作為提高篇,講述簡單易學、適用AVR單片機的高級語言BASCOMAVR及ICC AVR C編譯器。 AVR高速嵌入式單片機原理與應用(修訂版) 目錄 第一章ATMEL單片機簡介1.1ATMEL公司產品的特點11.2AT90系列單片機簡介21.3AT91M系列單片機簡介2第二章AVR單片機系統結構2.1AVR單片機總體結構42.2AVR單片機中央處理器CPU62.2.1結構概述72.2.2通用寄存器堆92.2.3X、Y、Z寄存器92.2.4ALU運算邏輯單元92.3AVR單片機存儲器組織102.3.1可下載的Flash程序存儲器102.3.2內部和外部的SRAM數據存儲器102.3.3EEPROM數據存儲器112.3.4存儲器訪問和指令執行時序112.3.5I/O存儲器132.4AVR單片機系統復位162.4.1復位源172.4.2加電復位182.4.3外部復位192.4.4看門狗復位192.5AVR單片機中斷系統202.5.1中斷處理202.5.2外部中斷232.5.3中斷應答時間232.5.4MCU控制寄存器 MCUCR232.6AVR單片機的省電方式242.6.1休眠狀態242.6.2空閑模式242.6.3掉電模式252.7AVR單片機定時器／計數器252.7.1定時器／計數器預定比例器252.7.28位定時器／計數器0252.7.316位定時器／計數器1272.7.4看門狗定時器332.8AVR單片機EEPROM讀／寫訪問342.9AVR單片機串行接口352.9.1同步串行接口 SPI352.9.2通用串行接口 UART402.10AVR單片機模擬比較器452.10.1模擬比較器452.10.2模擬比較器控制和狀態寄存器ACSR462．11AVR單片機I/O端口472.11.1端口A472.11.2端口 B482.11.3端口 C542.11.4端口 D552.12AVR單片機存儲器編程612.12.1編程存儲器鎖定位612.12.2熔斷位612.12.3芯片代碼612.12.4編程 Flash和 EEPROM612.12.5并行編程622.12．6串行下載662.12.7可編程特性67第三章AVR單片機開發工具3.1AVR實時在線仿真器ICE200693.2JTAG ICE仿真器693.3AVR嵌入式單片機開發下載實驗器SL?AVR703.4AVR集成開發環境(IDE)753.4.1AVR Assembler編譯器753.4.2AVR Studio773.4.3AVR Prog783.5SL?AVR系列組態開發實驗系統793.6SL?AVR*.ASM源文件說明81第四章AVR單片機指令系統4.1指令格式844.1.1匯編指令844.1.2匯編器偽指令844.1.3表達式874.2尋址方式894.3數據操作和指令類型924.3.1數據操作924.3.2指令類型924.3.3指令集名詞924.4算術和邏輯指令934.4.1加法指令934.4.2減法指令974.4.3乘法指令1014.4.4取反碼指令1014.4.5取補指令1024.4.6比較指令1034.4.7邏輯與指令1054.4.8邏輯或指令1074.4.9邏輯異或指令1104.5轉移指令1114.5.1無條件轉移指令1114.5.2條件轉移指令1144.6數據傳送指令1354.6.1直接數據傳送指令1354.6.2間接數據傳送指令1374.6.3從程序存儲器直接取數據指令1444.6.4I／O口數據傳送指令1454.6.5堆棧操作指令1464.7位指令和位測試指令1474.7.1帶進位邏輯操作指令1474.7.2位變量傳送指令1514.7.3位變量修改指令1524.7.4其它指令1614.8新增指令（新器件）1624.8.1EICALL-- 延長間接調用子程序1624.8.2EIJMP--擴展間接跳轉1634.8.3ELPM--擴展裝載程序存儲器1644.8.4ESPM--擴展存儲程序存儲器1644.8.5FMUL--小數乘法1664.8.6FMULS--有符號數乘法1664.8.7FMULSU--有符號小數和無符號小數乘法1674.8.8MOVW--拷貝寄存器字1684.8.9MULS--有符號數乘法1694.8.10MULSU--有符號數與無符號數乘法1694.8.11SPM--存儲程序存儲器170 第五章AVR單片機AT90系列5.1AT90S12001725.1.1特點1725.1.2描述1735.1.3引腳配置1745.1.4結構縱覽1755.2AT90S23131835.2.1特點1835.2.2描述1845.2.3引腳配置1855.3ATmega8/8L1855.3.1特點1865.3.2描述1875.3.3引腳配置1895.3.4開發實驗工具1905.4AT90S2333/44331915.4.1特點1915.4.2描述1925.4.3引腳配置1945.5AT90S4414/85151955.5.1特點1955.5.2AT90S4414和AT90S8515的比較1965.5.3引腳配置1965.6AT90S4434/85351975.6.1特點1975.6.2描述1985.6.3AT90S4434和AT90S8535的比較1985.6.4引腳配置2005.6.5AVR RISC結構2015.6.6定時器/計數器2125.6.7看門狗定時器 2175.6.8EEPROM讀/寫2175.6.9串行外設接口SPI2175.6.10通用串行接口UART2175.6.11模擬比較器 2175.6.12模數轉換器2185.6.13I/O端口2235.7ATmega83/1632285.7.1特點2285.7.2描述2295.7.3ATmega83與ATmega163的比較2315.7.4引腳配置2315.8ATtiny10/11/122325.8.1特點2325.8.2描述2335.8.3引腳配置2355.9ATtiny15/L2375.9.1特點2375.9.2描述2375.9.3引腳配置2395 .10ATmega128/128L2395.10.1特點2405.10.2描述2415.10.3引腳配置2435.10.4開發實驗工具2455.11ATmega1612465.11.1特點2465.11.2描述2475.11.3引腳配置2475.12AVR單片機替代MCS51單片機249第六章實用程序設計6．1程序設計方法2506.1.1程序設計步驟2506．1．2程序設計技術2506.2應用程序舉例2516.2.1內部寄存器和位定義文件2516.2.2訪問內部 EEPROM2546.2.3數據塊傳送2546.2.4乘法和除法運算應用一2556.2.5乘法和除法運算應用二2556.2.616位運算2556.2.7BCD運算2556.2.8冒泡分類算法2556.2.9設置和使用模擬比較器2556.2.10半雙工中斷方式UART應用一2556.2.11半雙工中斷方式UART應用二2566.2.128位精度A／D轉換器2566.2.13裝載程序存儲器2566.2.14安裝和使用相同模擬比較器2566.2.15CRC程序存儲的檢查2566.2.164×4鍵區休眠觸發方式2576.2.17多工法驅動LED和4×4鍵區掃描2576.2.18I2C總線2576.2.19I2C工作2586.2.20SPI軟件2586.2.21驗證SLAVR實驗器及AT90S1200的口功能12596.2.22驗證SLAVR實驗器及AT90S1200的口功能22596.2.23驗證SLAVR實驗器及具有DIP40封裝的口功能第七章AVR單片機的應用7.1通用延時子程序2607.2簡單I/O口輸出實驗2667.2.1SLAVR721.ASM 2667.2.2SLAVR722.ASM2677.2.3SLAVR723.ASM2687.2.4SLAVR724.ASM2707.2.5SLAVR725.ASM2717.2.6SLAVR726.ASM2727.2.7SLAVR727.ASM2737.3綜合程序2747.3.1LED/LCD/鍵盤掃描綜合程序2747.3.2LED鍵盤掃描綜合程序2757.3.3在LED上實現字符8的循環移位顯示程序2757.3.4電腦放音機2777.3.5鍵盤掃描程序2857.3.6十進制計數顯示2867.3.7廉價的A/D轉換器2897.3.8高精度廉價的A/D轉換器2947.3.9星星燈2977.3.10按鈕猜數程序2987.3.11漢字的輸入3047.4復雜實用程序3067.4.110位A/D轉換3067.4.2步進電機控制程序3097.4.3測脈沖寬度3127.4.4LCD顯示8字循環3187.4.5LED電腦時鐘3247.4.6測頻率3307.4.7測轉速3327.4.8AT90S8535的A/D轉換334第八章BASCOMAVR的應用8.1基于高級語言BASCOMAVR的單片機開發平臺3408.2BASCOMAVR軟件平臺的安裝與使用3418.3AVR I/O口的應用3458.3.1LED發光二極管的控制3458.3.2簡易手控廣告燈3468.3.3簡易電腦音樂放音機3478.4LCD顯示器3498.4.1標準LCD顯示器的應用3498.4.2簡單游戲機--按鈕猜數3518.5串口通信UART3528.5.1AVR系統與PC的簡易通信3538.5.2PC控制的簡易廣告燈3548.6單總線接口和溫度計3568.7I2C總線接口和簡易IC卡讀寫器359第九章ICC AVR C編譯器的使用9.1ICC AVR的概述3659.1.1介紹ImageCraft的ICC AVR3659.1.2ICC AVR中的文件類型及其擴展名3659.1.3附注和擴充3669.2ImageCraft的ICC AVR編譯器安裝3679.2.1安裝SETUP.EXE程序3679.2.2對安裝完成的軟件進行注冊3679.3ICC AVR導游3689.3.1起步3689.3.2C程序的剖析3699.4ICC AVR的IDE環境3709.4.1編譯一個單獨的文件3709.4.2創建一個新的工程3709.4.3工程管理3719.4.4編輯窗口3719.4.5應用構筑向導3719.4.6狀態窗口3719.4.7終端仿真3719.5C庫函數與啟動文件3729.5.1啟動文件3729.5.2常用庫函數3729.5.3字符類型庫3739.5.4浮點運算庫3749.5.5標準輸入/輸出庫3759.5.6標準庫和內存分配函數3769.5.7字符串函數3779.5.8變量參數函數3799.5.9堆棧檢查函數3799.6AVR硬件訪問的編程3809.6.1訪問AVR的底層硬件3809.6.2位操作3809.6.3程序存儲器和常量數據3819.6.4字符串3829.6.5堆棧3839.6.6在線匯編3839.6.7I/O寄存器3849.6.8絕對內存地址3849.6.9C任務3859.6.10中斷操作3869.6.11訪問UART3879.6.12訪問EEPROM3879.6.13訪問SPI3889.6.14相對轉移/調用的地址范圍3889.6.15C的運行結構3889.6.16匯編界面和調用規則3899.6.17函數返回非整型值3909.6.18程序和數據區的使用3909.6.19編程區域3919.6.20調試3919.7應用舉例*3929.7.1讀/寫口3929.7.2延時函數3929.7.3讀/寫EEPROM3929.7.4AVR的PB口變速移位3939.7.5音符聲程序3939.7.68字循環移位顯示程序3949.7.7鋸齒波程序3959.7.8正三角波程序3969.7.9梯形波程序396附錄1AT89系列單片機簡介398附錄2AT94K系列現場可編程系統標準集成電路401附錄3指令集綜合404附錄4AVR單片機選型表408參 考 文 獻412
上傳時間： 2013-11-08
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單片機原理及系統設計8×C552是Philips公司的8位高性能增強型單片機，是在MCS-51單片機基礎上增加了A／D、D／A、捕捉輸入／定時輸出、I2C總線接口和監視定時器（Watchdog Timer）等功能，是目前世界上最新型的8位單片機之一。8×C552和MCS-51有相同的指令系統，并在其他功能上與MCS-51完全兼容。本書仍以MCS-51為主線組織教學內容，在MCS-51的組成原理、指令系統、匯編語言程序設計、系統擴張、中斷系統和接口等方面保留了第1版的特點，同時也對8×C552的新增功能做了詳細敘述和分析，并伴以應用實例。全書共分11章，每章末尾都附有一定數量習題與思考題。本書內容自成體系、結構緊湊、前后呼應、語言通俗，因而具有一定的先進性、系統性和實用性。第1章 微型計算機基礎 1．1 微型計算機數制及其轉換 1．1．1 微型計算機的數制 1．1．2 微型計算機數制間數的轉換 1．2 微型計算機的二進制數運算 1．2．1 算術運算 1．2．2 邏輯運算 1．3 微型計算機碼制和編碼 1．3．1 微型計算機中數的表示方法 1．3．2 微型計算機的原碼、反碼和補碼 1．3．3 微型計算機的二進制編碼 1．4 微型計算機組成原理 1．4．1 微型計算機的基本結構 1．4．2 微型計算機的基本原理 1．4．3 微型計算機系統的組成 1．5 單片微型計算機概述 1．5．1 單片機的分類和發展 1．5．2 單片機的內部結構
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ATmega8屬于ATmega系列單片機（ATmega16/32/64/128）的一個子集，指令系統完全兼容。本書深入而細致地介紹了ATmega8單片機的硬件結構以及一些特殊功能的應用和設計，對掌握和使用其他ATmega系列的單片機具有極高的參考價值。書中的程序均在廣州市天河雙龍電子有限公司的SL-MEGA8開發實驗器上驗證通過。本書有較強的系統性和實用性，可作為高等院校自動化、計算機、儀器儀表、電子等專業的教學參考書以及有關工程技術人員和硬件工程師的應用手冊。
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STC 定時器2 的操作定時器2 是一個16 位定時/ 計數器。通過設置特殊功能寄存器T2CON 中的C/T2 位，可將其作為定時器或計數器（特殊功能寄存器T2CON 的描述如表1 所列）。定時器2 有3 種操作模式：捕獲、自動重新裝載（遞增或遞減計數）和波特率發生器，這3 種模式由T2CON 中的位進行選擇（如表2 所列）。表1 特殊功能寄存器T2CON 的描述 1.捕獲模式2. 自動重裝模式（遞增/ 遞減計數器）3.波特率發生器模式4.波特率公式匯總5.定時器/ 計數器2 的設置6.可編程時鐘輸出
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九.輸入/輸出保護為了支持多任務，80386不僅要有效地實現任務隔離，而且還要有效地控制各任務的輸入/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特權級IPOL和I/O許可位圖的方法來控制輸入/輸出，實現輸入/輸出保護。 1.I/O敏感指令輸入輸出特權級(I/O Privilege Level)規定了可以執行所有與I/O相關的指令和訪問I/O空間中所有地址的最外層特權級。IOPL的值在如下圖所示的標志寄存器中。 標 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許可位圖規定了I/O空間中的哪些地址可以由在任何特權級執行的程序所訪問。I/O許可位圖在任務狀態段TSS中。 I/O敏感指令 指令 功能 保護方式下的執行條件 CLI 清除EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL STI 設置EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL IN 從I/O地址讀出數據 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地址寫數據 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，并且只有在滿足所列條件時才可以執行，所以把它們稱為I/O敏感指令。從表中可見，當前特權級不在I/O特權級外層時，可以正常執行所列的全部I/O敏感指令；當特權級在I/O特權級外層時，執行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行要根據訪問的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行，那么將引起出錯碼為0的通用保護異常。 由于每個任務使用各自的EFLAGS值和擁有自己的TSS，所以每個任務可以有不同的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行的。 2.I/O許可位圖如果只用IOPL限制I/O指令的執行是很不方便的，不能滿足實際要求需要。因為這樣做會使得在特權級3執行的應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，只允許任務甲的應用程序訪問部分I/O地址，只允許任務乙的應用程序訪問另一部分I/O地址，以避免任務甲和任務乙在訪問I/O地址時發生沖突，從而避免任務甲和任務乙使用使用獨享設備時發生沖突。 因此，在IOPL的基礎上又采用了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一個I/O地址，位串的第0位對應I/O地址0，位串的第n位對應I/O地址n。如果位串中的第位為0，那么對應的I/O地址m可以由在任何特權級執行的程序訪問；否則對應的I/O地址m只能由在IOPL特權級或更內層特權級執行的程序訪問。如果在I/O外層特權級執行的程序訪問位串中位值為1的位所對應的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I/O位圖決定是否可訪問I/O地址的情況下，當一條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指令才能被正常執行，如果對應位中任一位為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。一個任務實際需要使用的I/O許可位圖大小通常要遠小于這個數目。 當前任務使用的I/O許可位圖存儲在當前任務TSS中低端的64K字節內。I/O許可位圖總以字節為單位存儲，所以位串所含的位數總被認為是8的倍數。從前文中所述的TSS格式可見，TSS內偏移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，所以開始偏移應小于56K，但必須大于等于104，因為TSS中前104字節為TSS的固定格式，用于保存任務的狀態。 1.I/O訪問許可檢查細節保護模式下處理器在執行I/O指令時進行許可檢查的細節如下所示。 (1)若CPL<=IOPL，則直接轉步驟(8)；(2)取得I/O位圖開始偏移；(3)計算I/O地址對應位所在字節在I/O許可位圖內的偏移；(4)計算位偏移以形成屏蔽碼值，即計算I/O地址對應位在字節中的第幾位；(5)把字節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，則從位圖中讀對應字節及下一個字節；(7)把讀出的兩個字節與屏蔽碼進行與運算，若結果不為0表示檢查未通過，則產生出錯碼為0的通用保護故障；(8)進行I/O訪問。設某一任務的TSS段如下： TSSSEG SEGMENT PARA USE16 TSS <> ;TSS低端固定格式部分 DB 8 DUP(0) ;對應I/O端口00H—3FH DB 10000000B ;對應I/O端口40H—47H DB 01100000B ;對用I/O端口48H—4FH DB 8182 DUP(0ffH) ;對應I/O端口50H—0FFFFH DB 0FFH ;位圖結束字節TSSLen = $TSSSEG ENDS 再假設IOPL=1，CPL=3。那么如下I/O指令有些能正常執行，有些會引起通用保護異常： in al,21h ;(1)正常執行 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)正常執行 out 20h,eax ;(6)正常執行 out 4ch,ax ;(7)引起異常 in ax,46h ;(8)引起異常 in eax,42h ;(9)正常執行 由上述I/O許可檢查的細節可見，不論是否必要，當進行許可位檢查時，80386總是從I/O許可位圖中讀取兩個字節。目的是為了盡快地執行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。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，其低位是某個字節的最高位，高位是下一個字節的最低位?？梢娂词怪灰獧z查兩個位，也可能需要讀取兩個字節。另一方面，最多檢查四個連續的位，即最多也只需讀取兩個字節。所以每次要讀取兩個字節。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時產生越界，必須在I/O許可位圖的最后填加一個全1的字節，即0FFH。此全1的字節應填加在最后一個位圖字節之后，TSS界限范圍之前，即讓填加的全1字節在TSS界限之內。 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，I/O許可檢查全部根據全部根據該位圖進行。當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，于是對較小I/O地址訪問的許可檢查根據位圖進行，而對較大I/O地址訪問的許可檢查總被認為不可訪問而引起通用保護故障。因為這時會發生字節越界而引起通用保護異常，所以在這種情況下，可認為不足的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>重要標志保護輸入輸出的保護與存儲在標志寄存器EFLAGS中的IOPL密切相關，顯然不能允許隨便地改變IOPL，否則就不能有效地實現輸入輸出保護。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，只有在較高特權級執行的程序才能執行IRET、POPF、CLI和STI等指令改變它們。下表列出了不同特權級下對這三個字段的處理情況。 不同特權級對標志寄存器特殊字段的處理 特權級 VM標志字段 IOPL標志字段 IF標志字段 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，只有在特權級0執行的程序才可以修改IOPL位及VM位；只能由相對于IOPL同級或更內層特權級執行的程序才可以修改IF位。與CLI和STI指令不同，在特權級不滿足上述條件的情況下，當執行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指令引起的異常；使用段間調用指令CALL通過任務門調用任務，實現任務嵌套。 1.演示步驟實例演示的內容比較豐富，具體演示步驟如下：(1)在實模式下做必要準備后，切換到保護模式；(2)進入保護模式的臨時代碼段后，把演示任務的TSS段描述符裝入TR，并設置演示任務的堆棧；(3)進入演示代碼段，演示代碼段的特權級是0；(4)通過任務門調用測試任務1。測試任務1能夠順利進行；(5)通過任務門調用測試任務2。測試任務2演示由于違反I/O許可位圖規定而導致通用保護異常；(6)通過任務門調用測試任務3。測試任務3演示I/O敏感指令如何引起通用保護異常；(7)通過任務門調用測試任務4。測試任務4演示特權指令如何引起通用保護異常；(8)從演示代碼轉臨時代碼，準備返回實模式；(9)返回實模式，并作結束處理。
上傳時間： 2013-12-11
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用單片機實現溫度遠程顯示摘 要：文章介紹了用AT89S8252單片機的串行接口與智能溫度巡回檢測儀（XJ-08S）通過RS—485總線相互通訊實現熱水溫度遠程顯示的一種低成本解決方案，內容涉及RS—485總線通訊、單片機驅動數碼管顯示、數據轉換以及鍵盤處理軟硬件設計等內容。關鍵詞：單片機 RS—485總線 數碼管顯示 數據轉換 鍵盤處理一、前 言目前檢測溫度一般采用熱電偶或熱敏電阻作為傳感器，這種傳感器至儀表之間一般都要用專用的溫度補償導線，而溫度補償導線價格很貴，并且線路太長也會影響測量精度。在實際應用中往往需要對較遠處（1KM左右）的溫度信號進行監視。現有的解決方案有很多，例如：1、 在現場用智能儀表對溫度信號進行測量，用計算機作上位機與智能儀表進行通訊來實現遠程溫度監測（采用這種方案要增加計算機設備及相關計算機軟件）。2、 NCU+DDC實現遠程溫度監測。用兩個DDC，一個安裝在現場測量溫度，另一個安裝在監視地，兩個DDC通過NCU進行通訊從而實現遠程溫度監測。但以上方案都存在成本高的問題，有沒有低成本的解決方案呢？其實，在單片機應用日益廣泛的今天，完全可以用單片機以極低的成本來實現遠程溫度監測。二、問題的提出我單位管理的鍋爐房同時給兩棟建筑物內的兩家酒店供應蒸汽，由安裝在兩棟建筑物地下室的熱交換器進行熱交換后產生熱水送給客房。從鍋爐房至兩個熱交換站的距離分別約600米，值班人員要不停地奔波于兩個熱交換站與鍋爐房之間進行設備巡視，檢查熱水溫度是否控制在規定的范圍，這樣不僅增加了值班人員的勞動強度，同時也使鍋爐房經常無人(因每班1人值班)。如果能在鍋爐房顯示兩個熱交換站內各熱交換器的熱水溫度，則值班人員僅在熱水溫度異常時才需到各熱交換站檢查設備，這樣便可解決上述問題。我公司曾就此問題找專業公司作過方案，其報價在人民幣１０萬元左右，后因種種原因該項目未實施。經過分析，本人發現可以用單片機+智能儀表以低成本實現溫度遠程顯示，并且經過實驗取得了成功，現將設計方案簡述如下：三、控制要求及解決方案選擇 1、 兩個熱交換站分高低區共安裝有8個熱交換器，正常水溫在45oC至65oC之間；兩個熱交換站與鍋爐房的距離分別為500米和600米左右。2、 要求在鍋爐房能以巡回及定點兩種方式顯示8個熱交換器的熱水溫度，巡回方式以3秒為周期輪流更新及顯示各熱交換器熱水溫度。定點方式時每按上鍵或下鍵一次則顯示上或下一個熱交換器熱水溫度，每3秒自動更新數據一次。3、 根據控制要求選擇單片機+智能儀表的解決方案：用帶通訊接口的智能儀表安裝在現場測量溫度，設計制作一個單片機裝置完成與智能儀表的通訊及數據顯示。四、通訊協議、智能儀表選擇及其參數介紹因熱水溫度信號變化較慢，因而對通信的速度要求不高，對于這種低速率遠距離的通訊選用RS-485總線適宜。RS-485是EIA（美國電子工業聯合會）在1983年公布的新的平衡傳輸標準，是工業界使用最為廣泛的雙向、平衡傳輸線標準接口，它以半雙工方式通信，支持多點連接，傳統驅動器允許創建多達32個節點的網絡，且其具有傳輸距離遠（最大傳輸距離為1200M），傳輸速度快（1200M時為100KBPS）等優點。其連接方法如下圖所示。
上傳時間： 2013-10-12
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RS-232-C 是PC 機常用的串行接口,由于信號電平值較高,易損壞接口電路的芯片,與TTL電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL 電路連接。本產品(轉接器),可以實現任意電平下(0.8~15)的UART串行接口到RS-232-C/E接口的無源電平轉接, 使用非常方便可靠。 什么是RS-232-C 接口？采用RS-232-C 接口有何特點？傳輸電纜長度如何考慮？答： 計算機與計算機或計算機與終端之間的數據傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。 在串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標準接口，使不同 的設備可以方便地連接起來進行通訊。 RS-232-C接口（又稱 EIA RS-232-C）是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970 年由美國電子工業協會（EIA）聯合貝爾系統、 調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是“數據終端設備（DTE）和數據通訊設備（DCE）之間串行二進制數據交換接口技術標準”該標準規定采用一個25 個腳的 DB25 連接器，對連接器的每個引腳的信號內容加以規定，還對各種信號的電平加以規定。(1) 接口的信號內容實際上RS-232-C 的25 條引線中有許多是很少使用的，在計算機與終端通訊中一般只使用3-9 條引線。(2) 接口的電氣特性 在RS-232-C 中任何一條信號線的電壓均為負邏輯關系。即：邏輯“1”，-5— -15V；邏輯“0” +5— +15V 。噪聲容限為2V。即 要求接收器能識別低至+3V 的信號作為邏輯“0”，高到-3V的信號 作為邏輯“1”(3) 接口的物理結構 RS-232-C 接口連接器一般使用型號為DB-25 的25 芯插頭座,通常插頭在DCE 端,插座在DTE端. 一些設備與PC 機連接的RS-232-C 接口,因為不使用對方的傳送控制信號,只需三條接口線,即“發送數據”、“接收數據”和“信號地”。所以采用DB-9 的9 芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。(4) 傳輸電纜長度由RS-232C 標準規定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長度應為50 英尺，其實這個4%的碼元畸變是很保守的，在實際應用中，約有99%的用戶是按碼元畸變10-20%的范圍工作的，所以實際使用中最大距離會遠超過50 英尺，美國DEC 公司曾規定允許碼元畸變為10%而得出附表2 的實驗結果。其中1 號電纜為屏蔽電纜，型號為DECP.NO.9107723 內有三對雙絞線，每對由22# AWG 組成，其外覆以屏蔽網。2 號電纜為不帶屏蔽的電纜。 2. 什么是RS-485 接口？它比RS-232-C 接口相比有何特點？答： 由于RS-232-C 接口標準出現較早，難免有不足之處，主要有以下四點：（1） 接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL 電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL 電路連接。（2） 傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps。（3） 接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式， 這種共地傳輸容易產生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。（4） 傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50 英尺，實際上也只能 用在50 米左右。針對RS-232-C 的不足，于是就不斷出現了一些新的接口標準，RS-485 就是其中之一，它具有以下特點：1. RS-485 的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6） V 表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V 表示。接口信號電平比RS-232-C 降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與TTL 電平兼容，可方便與TTL 電路連接。2. RS-485 的數據最高傳輸速率為10Mbps3. RS-485 接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好。4. RS-485 接口的最大傳輸距離標準值為4000 英尺，實際上可達 3000 米，另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1 個收發器， 即單站能力。而RS-485 接口在總線上是允許連接多達128 個收發器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485 接口方便地建立起設備網絡。因RS-485 接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等上述優點就使其成為首選的串行接口。 因為RS485 接口組成的半雙工網絡，一般只需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。 RS485 接口連接器采用DB-9 的9 芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485 采用DB-9（針）。3. 采用RS485 接口時，傳輸電纜的長度如何考慮？答： 在使用RS485 接口時，對于特定的傳輸線經，從發生器到負載其數據信號傳輸所允許的最大電纜長度是數據信號速率的函數，這個 長度數據主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。下圖所示的最大電纜長度與信號速率的關系曲線是使用24AWG 銅芯雙絞電話電纜（線 徑為0.51mm），線間旁路電容為52.5PF/M，終端負載電阻為100 歐 時所得出。（曲線引自GB11014-89 附錄A）。由圖中可知，當數據信 號速率降低到90Kbit/S 以下時，假定最大允許的信號損失為6dBV 時， 則電纜長度被限制在1200M。實際上，圖中的曲線是很保守的，在實 用時是完全可以取得比它大的電纜長度。 當使用不同線徑的電纜。則取得的最大電纜長度是不相同的。例 如：當數據信號速率為600Kbit/S 時，采用24AWG 電纜，由圖可知最 大電纜長度是200m，若采用19AWG 電纜（線徑為0。91mm）則電纜長 度將可以大于200m； 若采用28AWG 電纜（線徑為0。32mm）則電纜 長度只能小于200m。
上傳時間： 2013-10-11
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微處理器及微型計算機的發展概況 第一代微處理器是以Intel公司1971年推出的4004，4040為代表的四位微處理機。 第二代微處理機（1973年~1977年），典型代表有：Intel 公司的8080、8085；Motorola公司的M6800以及Zlog公司的Z80。 第三代微處理機 第三代微機是以16位機為代表，基本上是在第二代微機的基礎上發展起來的。其中Intel公司的8088。8086是在8085的基礎發展起來的；M68000是Motorola公司在M6800 的基礎發展起來的； 第四代微處理機 以Intel公司1984年10月推出的80386CPU和1989年4月推出的80486CPU為代表， 第五代微處理機的發展更加迅猛，1993年3月被命名為PENTIUM的微處理機面世，98年PENTIUM 2又被推向市場。 INTEL CPU 發展歷史Intel第一塊CPU 4004,4位主理器,主頻108kHz,運算速度0.06MIPs(Million Instructions Per Second, 每秒百萬條指令),集成晶體管2,300個,10微米制造工藝,最大尋址內存640 bytes,生產曰期1971年11月. 8085,8位主理器,主頻5M,運算速度0.37MIPs,集成晶體管6,500個,3微米制造工藝,最大尋址內存64KB,生產曰期1976年 8086,16位主理器,主頻4.77/8/10MHZ,運算速度0.75MIPs,集成晶體管29,000個,3微米制造工藝,最大尋址內存1MB,生產曰期1978年6月. 80486DX,DX2,DX4,32位主理器,主頻25/33/50/66/75/100MHZ,總線頻率33/50/66MHZ,運算速度20~60MIPs,集成晶體管1.2M個,1微米制造工藝,168針PGA,最大尋址內存4GB,緩存8/16/32/64KB,生產曰期1989年4月 Celeron一代, 主頻266/300MHZ(266/300MHz w/o L2 cache, Covington芯心 (Klamath based),300A/333/366/400/433/466/500/533MHz w/128kB L2 cache, Mendocino核心 (Deschutes-based), 總線頻率66MHz,0.25微米制造工藝,生產曰期1998年4月) Pentium 4 (478針),至今分為三種核心:Willamette核心(主頻1.5G起,FSB400MHZ,0.18微米制造工藝),Northwood核心(主頻1.6G~3.0G,FSB533MHZ,0.13微米制造工藝, 二級緩存512K),Prescott核心(主頻2.8G起,FSB800MHZ,0.09微米制造工藝,1M二級緩存,13條全新指令集SSE3),生產曰期2001年7月. 更大的緩存、更高的頻率、 超級流水線、分支預測、亂序執行超線程技術 微型計算機組成結構單片機簡介單片機即單片機微型計算機，是將計算機主機(CPU、 內存和I/O接口)集成在一小塊硅片上的微型機。 三、計算機編程語言的發展概況 機器語言 機器語言就是0，1碼語言，是計算機唯一能理解并直接執行的語言。匯編語言 用一些助記符號代替用0，1碼描述的某種機器的指令系統，匯編語言就是在此基礎上完善起來的。高級語言 BASIC，PASCAL，C語言等等。用高級語言編寫的程序稱源程序，它們必須通過編譯或解釋，連接等步驟才能被計算機處理。 面向對象語言 C++，Java等編程語言是面向對象的語言。 1.3 微型計算機中信息的表示及運算基礎（一） 十進制ND有十個數碼：0～9，逢十進一。 例 1234.5=1×103 +2×102 +3×101 +4×100 +5×10-1加權展開式以10稱為基數，各位系數為0～9，10i為權。 一般表達式：ND= dn-1×10n-1+dn-2×10n-2 +…+d0×100 +d-1×10-1+… （二） 二進制NB兩個數碼：0、1, 逢二進一。 例 1101.101=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-3 加權展開式以2為基數，各位系數為0、1， 2i為權。 一般表達式： NB = bn-1×2n-1 + bn-2×2n-2 +…+b0×20 +b-1×2-1+… （三）十六進制NH十六個數碼0～9、A～F，逢十六進一。 例：DFC.8=13×162 +15×161 +12×160 +8×16-1 展開式以十六為基數，各位系數為0～9，A～F，16i為權。 一般表達式： NH= hn-1×16n-1+ hn-2×16n-2+…+ h0×160+ h-1×16-1+… 二、不同進位計數制之間的轉換 （二）二進制與十六進制數之間的轉換 24=16 ，四位二進制數對應一位十六進制數。舉例：（三）十進制數轉換成二、十六進制數整數、小數分別轉換 1.整數轉換法“除基取余”：十進制整數不斷除以轉換進制基數，直至商為0。每除一次取一個余數，從低位排向高位。舉例： 2. 小數轉換法“乘基取整”：用轉換進制的基數乘以小數部分，直至小數為0或達到轉換精度要求的位數。每乘一次取一次整數，從最高位排到最低位。舉例： 三、帶符號數的表示方法 機器數：機器中數的表示形式。真值： 機器數所代表的實際數值。舉例:一個8位機器數與它的真值對應關系如下： 真值： X1=+84=+1010100B X2=-84= -1010100B 機器數：[X1]機= 01010100 [X2]機= 11010100(二)原碼、反碼、補碼最高位為符號位，0表示 “+”，1表示“－”。 數值位與真值數值位相同。 例 8位原碼機器數： 真值： x1 = +1010100B x2 =－ 1010100B 機器數： [x1]原 = 01010100 [x2]原 = 11010100原碼表示簡單直觀,但0的表示不唯一，加減運算復雜。 正數的反碼與原碼表示相同。 負數反碼符號位為 1，數值位為原碼數值各位取反。 例 8位反碼機器數： x= +4： [x]原= 00000100 [x]反= 00000100 x= -4： [x]原= 10000100 [x]反= 111110113、補碼（Two’s Complement）正數的補碼表示與原碼相同。 負數補碼等于2n－abs（x）8位機器數表示的真值四、 二進制編碼例：求十進制數876的BCD碼 876= 1000 0111 0110 BCD 876= 36CH = 1101101100B 2、字符編碼 美國標準信息交換碼ASCII碼，用于計算 機與計算機、計算機與外設之間傳遞信息。 3、漢字編碼 “國家標準信息交換用漢字編碼”（GB2312-80標準），簡稱國標碼。 用兩個七位二進制數編碼表示一個漢字 例如“巧”字的代碼是39H、41H漢字內碼例如“巧”字的代碼是0B9H、0C1H1·4 運算基礎 一、二進制數的運算加法規則：“逢2進1” 減法規則：“借1當2” 乘法規則：“逢0出0，全1出1”二、二—十進制數的加、減運算 BCD數的運算規則 循十進制數的運算規則“逢10進1”。但計算機在進行這種運算時會出現潛在的錯誤。為了解決BCD數的運算問題，采取調整運算結果的措施：即“加六修正”和“減六修正”例：10001000(BCD)+01101001(BCD) =000101010111(BCD) 1 0 0 0 1 0 0 0 ＋ 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 0 0 1 ＋ 0 1 1 0 0 1 1 0 ……調整 1 0 1 0 1 0 1 1 1 進位 例： 10001000(BCD)－ 01101001(BCD)= 00011001(BCD) 1 0 0 0 1 0 0 0 － 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 1 － 0 1 1 0 ……調整 0 0 0 1 1 0 0 1 三、 帶符號二進制數的運算 1.5 幾個重要的數字邏輯電路編碼器譯碼器計數器微機自動工作的條件程序指令順序存放自動跟蹤指令執行1.6 微機基本結構微機結構各部分組成連接方式1、以CPU為中心的雙總線結構；2、以內存為中心的雙總線結構；3、單總線結構CPU結構管腳特點 1、多功能；2、分時復用內部結構 1、控制; 2、運算; 3、寄存器; 4、地址程序計數器堆棧定義 1、定義；2、管理；3、堆棧形式
上傳時間： 2013-10-17
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具有梯形反電動勢的永磁同步電動機通常被稱為無刷直流電動機，它具有結構簡單、體積小、重量輕、效率高、高功率密度、啟動扭矩大、慣量小和響應快等其它種類直流電機無法比擬的特性。采用電子換向器替代了傳統直流電動機的機械換向裝置，從而克服了電刷和換向器所引起的噪聲、火花、電磁干擾、壽命短等一系列弊病。由于無刷直流電動機既具備交流電動機的結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列優點，又具 有直流電動機的運行效率高、無勵磁損耗以及調速性能好等諸多優點，故其在在家用消費類產品（空調、冰箱、洗衣機）和IT周邊產品（打印機、軟驅、硬驅）中得到廣泛的應用。 C8051F單片機是美國Silabs公司推出的一種與51系列單片機內核兼容的單片機，具有高速、高性能、高集成度。以C8051F020為例，具有如下特點： C8051F020片上系統單片機片內資源： 一、模塊外設 (1)逐次逼近型8路12位ADC0 轉換速率最大100ksps 可編程增益放大器PGA 溫度傳感器 (2)8路8位ADC1輸入與P1口復用 轉換速率500ksps 可編程增益放大器PGA (3)兩個12 位DAC (4)兩個模擬電壓比較器 (5)電壓基準內部提供2.43V 外部基準可輸入 (6)精確的VDD監視器 二、高速8051微控制器內核 流水線式指令結構速度可達25MIPS 22個矢量中斷源 三、存儲器 片內4352字節數據RAM 64KBFlash程序存儲器可作非易失性存儲
上傳時間： 2013-12-21
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I2C 總線包括了兩條串行總線（時鐘線SCL 和數據線SDA），通過這兩條總線能實現多個芯片之間的通信。在互相連接的芯片中，至少有一個芯片作為總線控制器，而其它芯片則作為從控制器。在本應用說明中，介紹了用Holtek 的八位RISC 結構的單片機作為單總線控制器的軟件實現的方法。在本文的示例中，采用了一片EEPROM（型號HT24LC02，2Kbit）作為從控制器參與測試。電路說明：HT24LC02 的A0、A1、A2、VSS、WP 引腳接地，VCC 接+5V，SCL 接PA3，SDA 接PA2使用說明：例程中先向eeprom 中寫數據，寫完后，再將eeprom 中內容讀出來，并將讀出數據進行比較，若數據不相等程序跳到fail_out 中；若相等，最后程序跳到ok_end 中。本說明中提供了一個源文件OP_HT24.ASM 和一個包含文件HT24.ASM。在應用時，要將OP_HT24.ASM 文件添加到用戶的project 中，并修改HT24.INC 文件中的變量設置，以建立SCL/SDA引腳來與用戶的應用電路相匹配。
上傳時間： 2013-10-19
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