介紹用PIC16C73 自帶的八位A/D 轉換器擴展為十二位A/D 轉換器，給出了具體的設計方案和程序流程。它是用以 PIC16C73 為MCU 構成的海水有機磷測控儀A/D 轉換部分的一種解決方案。為監測海洋生態環境，研制了用于海水有機磷農藥現場監測的生物傳感器。為測定生物傳感器的信號，使傳感器可用于船載及臺站的海洋生態環境現場自動監測，需要對整個的采樣和排液裝置進行控制以及對傳感器來的信號進行實時采集處理，形成有機磷的濃度傳給上位機。為此，開發了以PIC16C73 單片機為核心的小型測控儀器，很好的完成了上述功能。PIC1673 單片機自帶8 位的A/D 轉換器，但不能滿足系統對精度的要求，本設計在單片機自帶8 位A/D 基礎上加少量的硬件和軟件開銷，使其擴展為十二位A/D 轉換器，滿足了系統的要求。
上傳時間： 2013-10-30
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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。現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?？刂贫〞r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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新穎實用的單片機雙積分A/D轉換電路和軟件:摘 要: 通過對雙積分A/ D 轉換過程及其原理的分析,結合8031 單片機定時計數器的特點,設計出一種新的A/ D 轉換電路. 詳細介紹了這種轉換電路的硬件原理及工作過程,給出了實用的硬件電路與軟件設計框圖. 通過比較分析,可以看出這種A/ D 轉換電路性能價格比較高,軟件編程簡單,并且轉換速度和精度優于一般的A/ D 轉換電路. 這種設計思路為數模轉換器(A/ D) 的升級提高指出一個明確的方向.關鍵詞:單片機; 定時/ 計數器; A/ D 轉換; 雙積分 雙積分A/ D 及定時計數器原理:我們先分析雙積分A/ D 轉換的工作原理. 如圖1 所示,積分器先以固定時間T 對待測的輸入模擬電壓Vi 進行正向積分,積分電容C 積累的電荷為
上傳時間： 2014-01-18
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18-2. D/A轉換器基本知識18-3. 光導智能小車硬件實現18-4. ADC0832基本應用方法18-5. 光導智能小車軟件實現A/D轉換器的主要技術指標分辨率 使輸出數字量變化一個相鄰數碼所需輸入模擬電壓的變化量。常 用二進制的位數表示。 例如:12位ADC的分辨率就是12位，一個10V滿刻度的12位ADC能分辨 輸入電壓變化最小是: 10V×1/212=2.4mV量化誤差 ADC把模擬量變為數字量，用數字量近似表示模擬量，這個過程稱為量化。量化誤差是ADC的有限位數對模擬量進行量化而引起的誤差。A/D轉換器的主要技術指標偏移誤差 指輸入信號為零時，輸出信號不為零的值，所以有時又稱為零值誤差。滿刻度誤差 滿刻度誤差又稱為增益誤差。指滿刻度輸出數碼所對應的實際輸入電壓與理想輸入電壓之差。線性度 線性度有時又稱為非線性度，指轉換器實際的轉換特性與理想直線的最大偏差。A/D轉換器的主要技術指標絕對精度 在一個轉換器中，任何數碼所對應的實際模擬量輸入與理論模擬輸入之差的最大值，稱為絕對精度。對于ADC而言，可以在每一個階梯的水平中點進行測量，它包括了所有的誤差。轉換速率 指ADC能夠重復進行數據轉換的速度，即每秒轉換的次數。而完成一次A/D轉換所需的時間（包括穩定時間），則是轉換速率的倒數。
上傳時間： 2013-11-25
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Σ-ΔA/D技術具有高分辨率、高線性度和低成本的特點。本文基于TI公司的MSP430F1121單片機，介紹了采用內置比較器和外圍電路構成類似于Σ-△的高精度A/D實現方案，適合用于對溫度、壓力和電壓等緩慢變化信號的采集應用。 在各種A/D轉換器中，最常用是逐次逼近法(SAR)A/D，該類器件具有轉換時間固定且快速的特點，但難以顯著提高分辨率；積分型A/D 有較強的抗干擾能力，但轉換時間較長；過采樣Σ-ΔA/D由于其高分辨率，高線性度及低成本的特點，正得到越來越多的應用。根據這些特點，本文以TI公司的MSP430F1121單片機實現了一種類似于Σ-ΔA/D技術的高精度轉換器方案。 MSP430F1121是16位RISC結構的FLASH型單片機，該芯片有14個雙向I/O口并兼有中斷功能，一個16位定時器兼有計數和定時功能。I/O口輸出高電平時電壓接近Vcc，低電平時接近Vss，因此，一個I/O口可以看作一位DAC，具有PWM功能。 該芯片具有一個內置模擬電壓比較器，只須外接一只電阻和電容即可構成一個類似于Σ-Δ技術的高精度單斜率A/D。一般而言，比較器在使用過程中會受到兩種因素的影響，一種是比較器輸入端的偏置電壓的積累；另一種是兩個輸入端電壓接近到一程度時，輸出端會產生振蕩。 MSP430F1121單片機在比較器兩輸入端對應的單片機端口與片外輸入信號的連接線路保持不變的情況下，可通過軟件將比較器兩輸入端與對應的單片機端口的連接線路交換，并同時將比較器的輸出極性變換，這樣抵消了比較器的輸入端累積的偏置電壓。通過在內部將輸出連接到低通濾波器后，即使在比較器輸入端兩比較電壓非常接近，經過濾波后也不會出現輸出端的振蕩現象，從而消除了輸出端震蕩的問題。利用內置比較器實現高精度A/D圖1是一個可直接使用的A/D轉換方案，該方案是一個高精度的積分型A/D轉換器。其基本原理是用單一的I/O端口，執行1位的數模轉換，以比較器的輸出作反饋，來維持Vout與Vin相等。圖1：利用MSP430F1121實現的實用A/D轉換器電路方案。
上傳時間： 2013-11-10
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基于多點網絡的水廠自動監控系統設計Design of MPI Based Automatic Monitoring and Control System in Water Works劉 美 俊(湖南工程學院，湘潭411101)摘要針對水廠工作水泵多、現場離控制站距離遠的特點，提出了一種基于MPI多點網絡的自動監控系統的設計方法，分析了系統的工作原理，介紹了系統中數據的采集與處理、主站與從站的通信原理以及系統軟件的設計。由于這種系統的主、從站PLC之間采用MPI網絡通信，具有運行可靠、性能價格比高的特點，所以適用于中小規模水廠的分布式監控場合。關鍵詞多點網絡主站從站監控系統Abstract Ina ccordancew ithth efe atuersof w aterw orks,i. e. ，manyp umpsin o perationa ndth ep umps， farfor mt hec ontrolst ation,th em ethodo fdesigninga na utomati(〕monitoringa ndc ontorlsy stemb asedo nM PIis p resented.Th eo perationalpr incipleo fth esy stemi san alyzed,th ed atac olection,data processing; communication between master station and slave station as wel as design and system software are discussed. Because MPI network communicationis used among master station, slave stations and PLC, the system is reliable and high cost-efective. It is， suitable for smal and mediumsized water works for distrbuted monitoring and control.Keywords MPI Masterst ation Slaves tation Monitoringa ndc ontorlsy stem 自來 水 廠 的自動控制系統一般分為兩大部分，一對組態硬件要求較高，投資較大。相對而言，MPI網是水源地深水泵的工作控制，一是水廠區變頻恒壓供絡速度可達187.5 M bps，通過一級中繼器傳輸距離可水控制，兩部分的實際距離通常都比較遠。某廠水源達Ikm 。根據水廠的具體情況，確定以MPI方式組地有3臺深井泵給水廠區的蓄水池供水。水廠區的成網絡，主站PLC為S7-300系列的CPU3121FM，從任務是對水池的水進行消毒處理后，通過加壓泵向管站為S7-200系列的CPU222。這樣既滿足了系統要路恒壓供水。選用Siemens公司的S7系列可編程控求，又相對于Profibus網絡節省了三分之一的成本，制器(PLC)和上位機組成實時數據采集和監控系統， 這種分布式監控系統具有較高的性能價格比。系統對深水泵進行遠程控制，對供水泵采用變頻器進行恒中PLC的物理層采用RS - 485接口，網絡延伸選用壓控制以保證整個水廠的電機設備安全、可靠地運帶防雷保護的中繼器，使系統的安全運行得到了保行。證。MPI網絡的拓撲結構如圖1所示。1 多點網絡(NWI)監控系統的組成Sie me ns 公司S7系列PLC通常有MP」多點網絡與Profibus現場總線網絡兩種組網方式。Profibus現場總線的應用目前較為普遍，通用性較好，它由Profibus一DP, Profibus一FMS, Profibus一PA組成。Profibus - DP型用于分散外設間的數據傳輸，傳輸速率為9.6kbps一12Mbps，主要用于現場控制器與分散1/0之間的通信，可滿足交直流調速系統快速響應的時間要求，特別適合于加工自動化領域的應用;Profibus - FMS主要解決車間級通信問題，完成中等傳輸速度的循環或非循環數據交換任務，適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關等;Profibus - PA型采用了OSI模型的物理層和數據鏈路層，適用于過程自動化的總線類型。
上傳時間： 2013-10-09
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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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單片機原理與應用《課程簡介》：單片機已成為電子系統中進行數據采集、信息處理、通信聯絡和實施控制的重要器件。通常利用單片機技術在各種系統、儀器設備或裝置中，形成嵌入式智能系統或子系統。因此，單片機技術是電類專業特別是電子信息類學生必須具備的基本功。本課程以51系列單片機為模型，主要向學生介紹單片機的基本結構、工作原理、指令系統與程序設計、系統擴展與工程應用。作為微機原理與接口技術的后續課程，本課程強調實踐環節，側重系統構成與應用設計。力求通過實踐環節，軟、硬結合，培養初步的單片機開發能力，并使其前導課程講授的基本概念得到綜合與深化。由于課時的限制，綜合性的應用設計安排在后續課程《微機應用系統設計》中進行。 課 程 內 容：第一章 單片微型計算機概述單片機的發展與應用 MCS-51系列單片機簡介第二章 MCS-51系列單片機結構MCS-51單片機基本結構 CPU 時序簡介 存儲器空間結構 片內RAM與SFR時鐘電路與復位電路 并行I/O口與總線擴展第三章 MCS-51單片機指令系統指令系統簡介數據傳送指令 數據處理指令 位處理指令 程序控制指令匯編語言程序設計方法 程序調試的常用方法第四章 SCB-I 單片單板機SCB-I 單片單板機結構簡介 監控系統簡介SCB-I 單片單板機的基本操作 第五章 單片機常用接口電路的軟、硬件設計LED顯示接口電路與應用編程鍵盤接口電路與應用編程計數器/定時器工作原理及其應用編程MCS-51中斷系統及其應用編程8255擴展并行接口及其應用編程串行通信接口及其應用編程A/D與D/A轉換接口及其應用編程*第六章 單片機應用系統設計舉例第七章 單片機開發工具簡介* 加“*”為選講內容教學要求：1、 了解單片機的一般性概念及單片機技術的發展。2、 掌握51系列單片機的基本結構與工作原理。3、 掌握51系列單片機的指令系統與程序設計的基本方法。4、 以單片單板機為樣板，掌握51系列單片機的系統擴展設計。5、 通過實驗，掌握單片機常用接口電路的軟硬件設計及其應用。6、 以上為本課程的基本要求。作為提高要求，對有能力、有興趣的學生，若能較快地完成基本實驗，可在規定課時內安排有一定難度的綜合性實驗，以提高其應用設計的能力。 課時安排和考核方式：1、 講課40學時，實驗20學時，課內外學時比 1:2 ；（實驗從第七周開始，7個基本實驗，選做1個綜合實驗）2、 考核方式平時考查 20實驗考核 40（含實驗過程、實驗驗收與實驗報告）期末筆試 40參考書：《MCS-51單片機應用設計》 張毅剛 等編 哈爾濱工業大學出版社《MCS-51系列單片機原理及應用》 孫涵芳 徐愛卿 編著 北京航空航天大學出版社《單片微機與測控技術》 趙秀菊 等編 東南大學出版社《單片微型機原理、應用與實驗》 張友德 等編 復旦大學出版社 《單片機實驗》 肖璋 雷兆宜 編 暨南大學講義
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單片機應用系統抗干擾技術:第1章 電磁干擾控制基礎. 1.1 電磁干擾的基本概念1 1.1.1 噪聲與干擾1 1.1.2 電磁干擾的形成因素2 1.1.3 干擾的分類2 1.2 電磁兼容性3 1.2.1 電磁兼容性定義3 1.2.2 電磁兼容性設計3 1.2.3 電磁兼容性常用術語4 1.2.4 電磁兼容性標準6 1.3 差模干擾和共模干擾8 1.3.1 差模干擾8 1.3.2 共模干擾9 1.4 電磁耦合的等效模型9 1.4.1 集中參數模型9 1.4.2 分布參數模型10 1.4.3 電磁波輻射模型11 1.5 電磁干擾的耦合途徑14 1.5.1 傳導耦合14 1.5.2 感應耦合（近場耦合）15 .1.5.3 電磁輻射耦合（遠場耦合）15 1.6 單片機應用系統電磁干擾控制的一般方法16 第2章 數字信號耦合與傳輸機理 2.1 數字信號與電磁干擾18 2.1.1 數字信號的開關速度與頻譜18 2.1.2 開關暫態電源尖峰電流噪聲22 2.1.3 開關暫態接地反沖噪聲24 2.1.4 高速數字電路的EMI特點25 2.2 導線阻抗與線間耦合27 2.2.1 導體交直流電阻的計算27 2.2.2 導體電感量的計算29 2.2.3 導體電容量的計算31 2.2.4 電感耦合分析32 2.2.5 電容耦合分析35 2.3 信號的長線傳輸36 2.3.1 長線傳輸過程的數學描述36 2.3.2 均勻傳輸線特性40 2.3.3 傳輸線特性阻抗計算42 2.3.4 傳輸線特性阻抗的重復性與阻抗匹配44 2.4 數字信號傳輸過程中的畸變45 2.4.1 信號傳輸的入射畸變45 2.4.2 信號傳輸的反射畸變46 2.5 信號傳輸畸變的抑制措施49 2.5.1 最大傳輸線長度的計算49 2.5.2 端點的阻抗匹配50 2.6 數字信號的輻射52 2.6.1 差模輻射52 2.6.2 共模輻射55 2.6.3 差模和共模輻射比較57 第3章 常用元件的可靠性能與選擇 3.1 元件的選擇與降額設計59 3.1.1 元件的選擇準則59 3.1.2 元件的降額設計59 3.2 電阻器60 3.2.1 電阻器的等效電路60 3.2.2 電阻器的內部噪聲60 3.2.3 電阻器的溫度特性61 3.2.4 電阻器的分類與主要參數62 3.2.5 電阻器的正確選用66 3.3 電容器67 3.3.1 電容器的等效電路67 3.3.2 電容器的種類與型號68 3.3.3 電容器的標志方法70 3.3.4 電容器引腳的電感量71 3.3.5 電容器的正確選用71 3.3.6 電容器使用注意事項73 3.4 電感器73 3.4.1 電感器的等效電路74 3.4.2 電感器使用的注意事項74 3.5 數字集成電路的抗干擾性能75 3.5.1 噪聲容限與抗干擾能力75 3.5.2 施密特集成電路的噪聲容限77 3.5.3 TTL數字集成電路的抗干擾性能78 3.5.4 CMOS數字集成電路的抗干擾性能79 3.5.5 CMOS電路使用中注意事項80 3.5.6 集成門電路系列型號81 3.6 高速CMOS 54/74HC系列接口設計83 3.6.1 54/74HC 系列芯片特點83 3.6.2 74HC與TTL接口85 3.6.3 74HC與單片機接口85 3.7 元器件的裝配工藝對可靠性的影響86 第4章 電磁干擾硬件控制技術 4.1 屏蔽技術88 4.1.1 電場屏蔽88 4.1.2 磁場屏蔽89 4.1.3 電磁場屏蔽91 4.1.4 屏蔽損耗的計算92 4.1.5 屏蔽體屏蔽效能的計算99 4.1.6 屏蔽箱的設計100 4.1.7 電磁泄漏的抑制措施102 4.1.8 電纜屏蔽層的屏蔽原理108 4.1.9 屏蔽與接地113 4.1.10 屏蔽設計要點113 4.2 接地技術114 4.2.1 概述114 4.2.2 安全接地115 4.2.3 工作接地117 4.2.4 接地系統的布局119 4.2.5 接地裝置和接地電阻120 4.2.6 地環路問題121 4.2.7 浮地方式122 4.2.8 電纜屏蔽層接地123 4.3 濾波技術126 4.3.1 濾波器概述127 4.3.2 無源濾波器130 4.3.3 有源濾波器138 4.3.4 鐵氧體抗干擾磁珠143 4.3.5 貫通濾波器146 4.3.6 電纜線濾波連接器149 4.3.7 PCB板濾波器件154 4.4 隔離技術155 4.4.1 光電隔離156 4.4.2 繼電器隔離160 4.4.3 變壓器隔離 161 4.4.4 布線隔離161 4.4.5 共模扼流圈162 4.5 電路平衡結構164 4.5.1 雙絞線在平衡電路中的使用164 4.5.2 同軸電纜的平衡結構165 4.5.3 差分放大器165 4.6 雙絞線的抗干擾原理及應用166 4.6.1 雙絞線的抗干擾原理166 4.6.2 雙絞線的應用168 4.7 信號線間的串擾及抑制169 4.7.1 線間串擾分析169 4.7.2 線間串擾的抑制173 4.8 信號線的選擇與敷設174 4.8.1 信號線型式的選擇174 4.8.2 信號線截面的選擇175 4.8.3 單股導線的阻抗分析175 4.8.4 信號線的敷設176 4.9 漏電干擾的防止措施177 4.10 抑制數字信號噪聲常用硬件措施177 4.10.1 數字信號負傳輸方式178 4.10.2 提高數字信號的電壓等級178 4.10.3 數字輸入信號的RC阻容濾波179 4.10.4 提高輸入端的門限電壓181 4.10.5 輸入開關觸點抖動干擾的抑制方法181 4.10.6 提高器件的驅動能力184 4.11 靜電放電干擾及其抑制184 第5章 主機單元配置與抗干擾設計 5.1 單片機主機單元組成特點186 5.1.1 80C51最小應用系統186 5.1.2 低功耗單片機最小應用系統187 5.2 總線的可靠性設計191 5.2.1 總線驅動器191 5.2.2 總線的負載平衡192 5.2.3 總線上拉電阻的配置192 5.3 芯片配置與抗干擾193 5.3.1去耦電容配置194 5.3.2 數字輸入端的噪聲抑制194 5.3.3 數字電路不用端的處理195 5.3.4 存儲器的布線196 5.4 譯碼電路的可靠性分析197 5.4.1 過渡干擾與譯碼選通197 5.4.2 譯碼方式與抗干擾200 5.5 時鐘電路配置200 5.6 復位電路設計201 5.6.1 復位電路RC參數的選擇201 5.6.2 復位電路的可靠性與抗干擾分析202 5.6.3 I/O接口芯片的延時復位205 5.7 單片機系統的中斷保護問題205 5.7.1 80C51單片機的中斷機構205 5.7.2 常用的幾種中斷保護措施205 5.8 RAM數據掉電保護207 5.8.1 片內RAM數據保護207 5.8.2 利用雙片選的外RAM數據保護207 5.8.3 利用DS1210實現外RAM數據保護208 5.8.4 2 KB非易失性隨機存儲器DS1220AB/AD211 5.9 看門狗技術215 5.9.1 由單穩態電路實現看門狗電路216 5.9.2 利用單片機片內定時器實現軟件看門狗217 5.9.3 軟硬件結合的看門狗技術219 5.9.4 單片機內配置看門狗電路221 5.10 微處理器監控器223 5.10.1 微處理器監控器MAX703～709/813L223 5.10.2 微處理器監控器MAX791227 5.10.3 微處理器監控器MAX807231 5.10.4 微處理器監控器MAX690A/MAX692A234 5.10.5 微處理器監控器MAX691A/MAX693A238 5.10.6 帶備份電池的微處理器監控器MAX1691242 5.11 串行E2PROM X25045245 第6章 測量單元配置與抗干擾設計 6.1 概述255 6.2 模擬信號放大器256 6.2.1 集成運算放大器256 6.2.2 測量放大器組成原理260 6.2.3 單片集成測量放大器AD521263 6.2.4 單片集成測量放大器AD522265 6.2.5 單片集成測量放大器AD526266 6.2.6 單片集成測量放大器AD620270 6.2.7 單片集成測量放大器AD623274 6.2.8 單片集成測量放大器AD624276 6.2.9 單片集成測量放大器AD625278 6.2.10 單片集成測量放大器AD626281 6.3 電壓/電流變換器（V/I）283 6.3.1 V/I變換電路..283 6.3.2 集成V/I變換器XTR101284 6.3.3 集成V/I變換器XTR110289 6.3.4 集成V/I變換器AD693292 6.3.5 集成V/I變換器AD694299 6.4 電流/電壓變換器（I/V）302 6.4.1 I/V變換電路302 6.4.2 RCV420型I/V變換器303 6.5 具有放大、濾波、激勵功能的模塊2B30/2B31305 6.6 模擬信號隔離放大器313 6.6.1 隔離放大器ISO100313 6.6.2 隔離放大器ISO120316 6.6.3 隔離放大器ISO122319 6.6.4 隔離放大器ISO130323 6.6.5 隔離放大器ISO212P326 6.6.6 由兩片VFC320組成的隔離放大器329 6.6.7 由兩光耦組成的實用線性隔離放大器333 6.7 數字電位器及其應用336 6.7.1 非易失性數字電位器x9221336 6.7.2 非易失性數字電位器x9241343 6.8 傳感器供電電源的配置及抗干擾346 6.8.1 傳感器供電電源的擾動補償347 6.8.2 單片集成精密電壓芯片349 6.8.3 A/D轉換器芯片提供基準電壓350 6.9 測量單元噪聲抑制措施351 6.9.1 外部噪聲源的干擾及其抑制351 6.9.2 輸入信號串模干擾的抑制352 6.9.3 輸入信號共模干擾的抑制353 6.9.4 儀器儀表的接地噪聲355 第7章 D/A、A/D單元配置與抗干擾設計 7.1 D/A、A/D轉換器的干擾源357 7.2 D/A轉換原理及抗干擾分析358 7.2.1 T型電阻D/A轉換器359 7.2.2 基準電源精度要求361 7.2.3 D/A轉換器的尖峰干擾362 7.3 典型D/A轉換器與單片機接口363 7.3.1 并行12位D/A轉換器AD667363 7.3.2 串行12位D/A轉換器MAX5154370 7.4 D/A轉換器與單片機的光電接口電路377 7.5 A/D轉換器原理與抗干擾性能378 7.5.1 逐次比較式ADC原理378 7.5.2 余數反饋比較式ADC原理378 7.5.3 雙積分ADC原理380 7.5.4 V/F ADC原理382 7.5.5 ∑Δ式ADC原理384 7.6 典型A/D轉換器與單片機接口387 7.6.18 位并行逐次比較式MAX 118387 7.6.28 通道12位A/D轉換器MAX 197394 7.6.3 雙積分式A/D轉換器5G14433399 7.6.4 V/F轉換器AD 652在A/D轉換器中的應用403 7.7 采樣保持電路與抗干擾措施408 7.8 多路模擬開關與抗干擾措施412 7.8.1 CD4051412 7.8.2 AD7501413 7.8.3 多路開關配置與抗干擾技術413 7.9 D/A、A/D轉換器的電源、接地與布線416 7.10 精密基準電壓電路與噪聲抑制416 7.10.1 基準電壓電路原理417 7.10.2 引腳可編程精密基準電壓源AD584418 7.10.3 埋入式齊納二極管基準AD588420 7.10.4 低漂移電壓基準MAX676/MAX677/MAX678422 7.10.5 低功率低漂移電壓基準MAX873/MAX875/MAX876424 7.10.6 MC1403/MC1403A、MC1503精密電壓基準電路430 第8章 功率接口與抗干擾設計 8.1 功率驅動元件432 8.1.1 74系列功率集成電路432 8.1.2 75系列功率集成電路433 8.1.3 MOC系列光耦合過零觸發雙向晶閘管驅動器435 8.2 輸出控制功率接口電路438 8.2.1 繼電器輸出驅動接口438 8.2.2 繼電器—接觸器輸出驅動電路439 8.2.3 光電耦合器—晶閘管輸出驅動電路439 8.2.4 脈沖變壓器—晶閘管輸出電路440 8.2.5 單片機與大功率單相負載的接口電路441 8.2.6 單片機與大功率三相負載間的接口電路442 8.3 感性負載電路噪聲的抑制442 8.3.1 交直流感性負載瞬變噪聲的抑制方法442 8.3.2 晶閘管過零觸發的幾種形式445 8.3.3 利用晶閘管抑制感性負載的瞬變噪聲447 8.4 晶閘管變流裝置的干擾和抑制措施448 8.4.1 晶閘管變流裝置電氣干擾分析448 8.4.2 晶閘管變流裝置的抗干擾措施449 8.5 固態繼電器451 8.5.1 固態繼電器的原理和結構451 8.5.2 主要參數與選用452 8.5.3 交流固態繼電器的使用454 第9章 人機對話單元配置與抗干擾設計 9.1 鍵盤接口抗干擾問題456 9.2 LED顯示器的構造與特點458 9.3 LED的驅動方式459 9.3.1 采用限流電阻的驅動方式459 9.3.2 采用LM317的驅動方式460 9.3.3 串聯二極管壓降驅動方式462 9.4 典型鍵盤/顯示器接口芯片與單片機接口463 9.4.1 8位LED驅動器ICM 7218B463 9.4.2 串行LED顯示驅動器MAX 7219468 9.4.3 并行鍵盤/顯示器專用芯片8279482 9.4.4 串行鍵盤/顯示器專用芯片HD 7279A492 9.5 LED顯示接口的抗干擾措施502 9.5.1 LED靜態顯示接口的抗干擾502 9.5.2 LED動態顯示接口的抗干擾506 9.6 打印機接口與抗干擾技術508 9.6.1 并行打印機標準接口信號508 9.6.2 打印機與單片機接口電路509 9.6.3 打印機電磁干擾的防護設計510 9.6.4 提高數據傳輸可靠性的措施512 第10章 供電電源的配置與抗干擾設計 10.1 電源干擾問題概述513 10.1.1 電源干擾的類型513 10.1.2 電源干擾的耦合途徑514 10.1.3 電源的共模和差模干擾515 10.1.4 電源抗干擾的基本方法516 10.2 EMI電源濾波器517 10.2.1 實用低通電容濾波器518 10.2.2 雙繞組扼流圈的應用518 10.3 EMI濾波器模塊519 10.3.1 濾波器模塊基礎知識519 10.3.2 電源濾波器模塊521 10.3.3 防雷濾波器模塊531 10.3.4 脈沖群抑制模塊532 10.4 瞬變干擾吸收器件532 10.4.1 金屬氧化物壓敏電阻（MOV）533 10.4.2 瞬變電壓抑制器（TVS）537 10.5 電源變壓器的屏蔽與隔離552 10.6 交流電源的供電抗干擾方案553 10.6.1 交流電源配電方式553 10.6.2 交流電源抗干擾綜合方案555 10.7 供電直流側抑制干擾措施555 10.7.1 整流電路的高頻濾波555 10.7.2 串聯型直流穩壓電源配置與抗干擾556 10.7.3 集成穩壓器使用中的保護557 10.8 開關電源干擾的抑制措施559 10.8.1 開關噪聲的分類559 10.8.2 開關電源噪聲的抑制措施560 10.9 微機用不間斷電源UPS561 10.10 采用晶閘管無觸點開關消除瞬態干擾設計方案564 第11章 印制電路板的抗干擾設計 11.1 印制電路板用覆銅板566 11.1.1 覆銅板材料566 11.1.2 覆銅板分類568 11.1.3 覆銅板的標準與電性能571 11.1.4 覆銅板的主要特點和應用583 11.2 印制板布線設計基礎585 11.2.1 印制板導線的阻抗計算585 11.2.2 PCB布線結構和特性阻抗計算587 11.2.3 信號在印制板上的傳播速度589 11.3 地線和電源線的布線設計590 11.3.1 降低接地阻抗的設計590 11.3.2 減小電源線阻抗的方法591 11.4 信號線的布線原則592 11.4.1 信號傳輸線的尺寸控制592 11.4.2 線間串擾控制592 11.4.3 輻射干擾的抑制593 11.4.4 反射干擾的抑制594 11.4.5 微機自動布線注意問題594 11.5 配置去耦電容的方法594 11.5.1 電源去耦595 11.5.2 集成芯片去耦595 11.6 芯片的選用與器件布局596 11.6.1 芯片選用指南596 11.6.2 器件的布局597 11.6.3 時鐘電路的布置598 11.7 多層印制電路板599 11.7.1 多層印制板的結構與特點599 11.7.2 多層印制板的布局方案600 11.7.3 20H原則605 11.8 印制電路板的安裝和板間配線606 第12章 軟件抗干擾原理與方法 12.1 概述607 12.1.1 測控系統軟件的基本要求607 12.1.2 軟件抗干擾一般方法607 12.2 指令冗余技術608 12.2.1 NOP的使用609 12.2.2 重要指令冗余609 12.3 軟件陷阱技術609 12.3.1 軟件陷阱609 12.3.2 軟件陷阱的安排610 12.4 故障自動恢復處理程序613 12.4.1 上電標志設定614 12.4.2 RAM中數據冗余保護與糾錯616 12.4.3 軟件復位與中斷激活標志617 12.4.4 程序失控后恢復運行的方法618 12.5 數字濾波619 12.5.1 程序判斷濾波法620 12.5.2 中位值濾波法620 12.5.3 算術平均濾波法621 12.5.4 遞推平均濾波法623 12.5.5 防脈沖干擾平均值濾波法624 12.5.6 一階滯后濾波法626 12.6 干擾避開法627 12.7 開關量輸入/輸出軟件抗干擾設計629 12.7.1 開關量輸入軟件抗干擾措施629 12.7.2 開關量輸出軟件抗干擾措施629 12.8 編寫軟件的其他注意事項630 附錄 電磁兼容器件選購信息632
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