單片機原理與應用技術 單片機到底是什么呢?就是一個電腦,只不過是微型的,麻雀雖小,五臟俱全:它內部也用和電腦功能類似的模塊,比如CPU,內存,并行總線,還有和硬盤作用相同的存儲器件,不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多,不過價錢也是低的,一般不超過10元即可......用它來做一些控制電器一類不是很復雜的工作足矣了。我們現在用的全自動滾筒洗衣機,排煙罩VCD等等的家電里面都可以看到它的身影!......它主要是作為控制部分的核心部件。 它是一種在線式實時控制計算機,在線式就是現場控制,需要的是有較強的抗干擾能力,較低的成本,這也是和離線式計算機的(比如家用PC)的主要區別。 單片機是靠程序的,并且可以修改。通過不同的程序實現不同的功能,尤其是特殊的獨特的一些功能,這是別的器件需要費很大力氣才能做到的,有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復雜的功能要是用美國50年代開發的74系列,或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話,電路一定是一塊大PCB板!但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機,結果就會有天壤之別!只因為單片機的通過你編寫的程序可以實現高智能,高效率,以及高可靠性! 由于單片機對成本是敏感的,所以目前占統治地位的軟件還是最低級匯編語言,它是除了二進制機器碼以上最低級的語言了,既然這么低級為什么還要用呢?很多高級的語言已經達到了可視化編程的水平為什么不用呢?原因很簡單,就是單片機沒有家用計算機那樣的CPU,也沒有像硬盤那樣的海量存儲設備。一個可視化高級語言編寫的小程序里面即使只有一個按鈕,也會達到幾十K的尺寸!對于家用PC的硬盤來講沒什么,可是對于單片機來講是不能接受的。 單片機在硬件資源方面的利用率必須很高才行,所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。一樣的道理,如果把巨型計算機上的操作系統和應用軟件拿到家用PC上來運行,家用PC的也是承受不了的。 目前最常用的單片機為MCS-51,是由美國INTEL公司(生產CPU的英特爾)生產的,89C51是這幾年在我國非常流行的單片機,它是由美國ATMEL公司開發生產的,其內核兼容MCS-51單片機。 單片機的應用領域 單片機廣泛應用于儀器儀表、家用電器、醫用設備、航空航天、專用設備的智能化管理及過程控制等領域,大致可分如下幾個范疇: 1.在智能儀器儀表上的應用 單片機具有體積小、功耗低、控制功能強、擴展靈活、微型化和使用方便等優點,廣泛應用于儀器儀表中,結合不同類型的傳感器,可實現諸如電壓、功率、頻率、濕度、溫度、流量、速度、厚度、角度、長度、硬度、元素、壓力等物理量的測量。采用單片機控制使得儀器儀表數字化、智能化、微型化,且功能比起采用電子或數字電路更加強大。例如精密的測量設備(功率計,示波器,各種分析儀)。 2.在工業控制中的應用 用單片機可以構成形式多樣的控制系統、數據采集系統。例如工廠流水線的智能化管理,電梯智能化控制、各種報警系統,與計算機聯網構成二級控制系統等。 3.在家用電器中的應用 可以這樣說,現在的家用電器基本上都采用了單片機控制,從電飯褒、洗衣機、電冰箱、空調機、彩電、其他音響視頻器材、再到電子秤量設備,五花八門,無所不在。 4.在計算機網絡和通信領域中的應用 現代的單片機普遍具備通信接口,可以很方便地與計算機進行數據通信,為在計算機網絡和通信設備間的應用提供了極好的物質條件,現在的通信設備基本上都實現了單片機智能控制,從手機,電話機、小型程控交換機、樓宇自動通信呼叫系統、列車無線通信、再到日常工作中隨處可見的移動電話,集群移動通信,無線電對講機等。 5.單片機在醫用設備領域中的應用 單片機在醫用設備中的用途亦相當廣泛,例如醫用呼吸機,各種分析儀,監護儀,超聲診斷設備及病床呼叫系統等等。 此外,單片機在工商,金融,科研、教育,國防航空航天等領域都有著十分廣泛的用途
上傳時間: 2013-11-14
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ARM處理器的工作模式 ARM處理器狀態 ARM微處理器的工作狀態一般有兩種,并可在兩種狀態之間切換:第一種為ARM狀態,此時處理器執行32位的字對齊的ARM指令;第二種為Thumb狀態,此時處理器執行16位的、半字對齊的Thumb指令。在程序的執行過程中,微處理器可以隨時在兩種工作狀態之間切換,并且,處理器工作狀態的轉變并不影響處理器的工作模式和相應寄存器中的內容。但ARM微處理器在開始執行代碼時,應該處于ARM狀態。 ARM處理器狀態 進入Thumb狀態:當操作數寄存器的狀態位(位0)為1時,可以采用執行BX指令的方法,使微處理器從ARM狀態切換到Thumb狀態。此外,當處理器處于Thumb狀態時發生異常(如IRQ、FIQ、Undef、Abort、SWI等),則異常處理返回時,自動切換到Thumb狀態。 進入ARM狀態:當操作數寄存器的狀態位為0時,執行BX指令時可以使微處理器從Thumb狀態切換到ARM狀態。此外,在處理器進行異常處理時,把PC指針放入異常模式鏈接寄存器中,并從異常向量地址開始執行程序,也可以使處理器切換到ARM狀態。ARM處理器模式 ARM微處理器支持7種運行模式,分別為:用戶模式(usr):ARM處理器正常的程序執行狀態。快速中斷模式(fiq):用于高速數據傳輸或通道處理。外部中斷模式(irq):用于通用的中斷處理。管理模式(svc):操作系統使用的保護模式。數據訪問終止模式(abt):當數據或指令預取終止時進入該模式,可用于虛擬存儲及存儲保護。系統模式(sys):運行具有特權的操作系統任務。定義指令中止模式(und):當未定義的指令執行時進入該模式,可用于支持硬件協處理器的軟件仿真。ARM處理器模式 ARM微處理器的運行模式可以通過軟件改變,也可以通過外部中斷或異常處理改變。大多數的應用程序運行在用戶模式下,當處理器運行在用戶模式下時,某些被保護的系統資源是不能被訪問的。 除用戶模式以外,其余的所有6種模式稱之為非用戶模式,或特權模式;其中除去用戶模式和系統模式以外的5種又稱為異常模式,常用于處理中斷或異常,以及需要訪問受保護的系統資源等情況。ARM寄存器 ARM處理器共有37個寄存器。其中包括:31個通用寄存器,包括程序計數器(PC)在內。這些寄存器都是32位寄存器。以及6個32位狀態寄存器。 關于寄存器這里就不詳細介紹了,有興趣的人可以上網找找,很多這方面的資料。異常處理 當正常的程序執行流程發生暫時的停止時,稱之為異常,例如處理一個外部的中斷請求。在處理異常之前,當前處理器的狀態必須保留,這樣當異常處理完成之后,當前程序可以繼續執行。處理器允許多個異常同時發生,它們將會按固定的優先級進行處理。當一個異常出現以后,ARM微處理器會執行以下幾步操作:進入異常處理的基本步驟:將下一條指令的地址存入相應連接寄存器LR,以便程序在處理異常返回時能從正確的位置重新開始執行。將CPSR復制到相應的SPSR中。根據異常類型,強制設置CPSR的運行模式位。強制PC從相關的異常向量地址取下一條指令執行,從而跳轉到相應的異常處理程序處。如果異常發生時,處理器處于Thumb狀態,則當異常向量地址加載入PC時,處理器自動切換到ARM狀態。 ARM微處理器對異常的響應過程用偽碼可以描述為: R14_ = Return LinkSPSR_= CPSRCPSR[4:0] = Exception Mode NumberCPSR[5] = 0 ;當運行于 ARM 工作狀態時If == Reset or FIQ then;當響應 FIQ 異常時,禁止新的 FIQ 異常CPSR[6] = 1PSR[7] = 1PC = Exception Vector Address異常處理完畢之后,ARM微處理器會執行以下幾步操作從異常返回:將連接寄存器LR的值減去相應的偏移量后送到PC中。將SPSR復制回CPSR中。若在進入異常處理時設置了中斷禁止位,要在此清除。
上傳時間: 2013-11-15
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EDA技術課程設計:可控計數器的設計 設計要求:1.設計一個五進制計數器,由兩個控制鍵sel控制不同的計數方式;2.當sel=00時,按0、1、2、3、4、0、1、2、3、4......順序計數;3.當sel=01時,按0、2、4、6、8、0、2、4、6、8......順序計數4.當sel=10時,按1、3、5、7、9、1、3、5、7、9......順序計數5.當sel=11時,按5、4、3、2、1、5、4、3、2、1......順序計數6.由數碼管分別譯碼顯示控制信號和計數狀態,分別用3位數碼管動態顯示;7.給出VHDL設計的源程序。
上傳時間: 2013-12-16
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可編程計數器陳列PCA原理及應用設計P89C51Rx2的可編程計數器陳列是由5個相同的、以計數器為主的模塊組成。每個模塊除為主的計數器外,還輔之以比較器/沿捕捉器。
上傳時間: 2013-10-12
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EDA9060開關量I/O 模塊在電氣控制柜中的典型應用—— EDA9060結合交流接觸器實現遠程控制EDA9060開關量I/O模塊是山東力創科技自主研發的一款分布式DI/DO工控模塊,主要功能特點:◎4路開關量輸入,4路繼電器輸出。繼電器兩組常開2觸點,兩組常開常閉3觸點。輸出觸點容量為8A 125VAC(5A 250VAC5A30VDC),由于觸點容量較大,可以直接用在很多的常見電氣控制電路中。輸出有兩種方式,一種電平式,一種脈沖式,可以靈活配置。◎標準的RS485接口,方便組網,結合GPRS DTU無線模塊可以實現無線遠程控制功能。◎靈活的協議,兼容研華協議,支持標準MODBUS RTU協議,方便上位機的系統組建。EDA9060在電氣控制柜中有著廣泛的應用,通過增加EDA9060遠程控制線路,改變了原來必須依靠人工到現場啟停電氣線路的狀況,實現無人值守,節省資源。線路改造主要通過EDA9060的繼電器輸出控制交流接觸器,從而實現遠程控制現場用電設備(如常見的工業泵)的啟停。同時增加一個轉換開關,將手動控制線路和EDA9060遠程控制線路隔離開,以保證現場操作優先的要求,同時增強操作的可靠性。下面以交流接觸器控制線路在220V電壓等級以內的常見控制電路為例,簡要說明其控制過程,線路容量大的情況只需要通過增加合適容量的中間繼電器,擴大EDA9060的觸點容量即可解決,示意圖:
上傳時間: 2013-11-15
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介招用AT8 9 c5 單片機構成微型可鳊程控制器PLc的設計思路一系統硬件配置和軟件設計方法,最后給出此微型可鳊程控制器在水塔水位控制中應用的實例。
上傳時間: 2013-11-19
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μC/OS-II調試插件支持μC/OS-II各種設施的觀察。包含任務、信號量、互斥量、郵箱、消息隊列、標志、定時器和存儲區等。同時可自定義刷新時間,動態的刷新各設施的數據顯示,還可以將任務信息保存到日志文件中
上傳時間: 2014-12-28
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RSM-6505可同時對5路的熱電偶進行測量,且通道具有周期自校準功能;模塊還具有5路數字量輸出通道,可以設置為用戶控制輸出或對測量溫度值進行超限狀態指示——“超限報警”輸出。RSM-6505對輸入輸出端口采用電氣隔離,并采用帶隔離的RS-485總線接口及看門狗技術,有效保障設備安全可靠運行
上傳時間: 2014-12-28
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利用TPM2定時器產生一通道語音信號輸出,語音數據為PCM格式:PCM的概念脈沖編碼調制(Pulse Code Modulation,PCM)是概念上最簡單、理論上最完善的編碼系統,是最早研制成功、使用最為廣泛的編碼系統,但也是數據量最大的編碼系統。PCM的編碼原理比較直觀和簡單,它的原理框圖如圖1-1所示。在這個編碼框圖中,它的輸入是模擬聲音信號,它的輸出是PCM樣本。圖中的“防失真濾波器”是一個低通濾波器,用來濾除聲音頻帶以外的信號;“波形編碼器”可暫時理解為“采樣器”,“量化器”可理解為“量化階大小(step-size)”生成器或者稱為“量化間隔”生成器。
上傳時間: 2013-11-21
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量熱儀是能源生產和能耗企業必備的重要測量儀器,其測量精度和效率直接影響著經濟效益。為了提高量熱儀的測量精度,整個量熱系統的測溫精度、準確性、穩定性等諸多方面都需要得到改善和提高。本文給出了采用單片機及鉑電阻PT1000 為核心器件的高精度恒溫式自動量熱儀設計。燃料的價值就在于燃燒過程中能夠發熱,因此燃燒熱量就成為評估燃料質量最重要的指標,而燃燒熱量通常是由量熱儀來測量的。因此,量熱儀是能源生產和能耗企業必備的重要儀器,其測量精度和效率直接影響著經濟效益。量熱儀可分別用于電力、煤炭、焦炭、石油、化工、水泥、軍工、糧食、飼料、木材、木炭以及科研等行業測量固體、液體等可燃物資的發熱量。由于其應用范圍很廣,因此研制出更高測量精度和效率的量熱儀具有很好的發展前景及經濟效益。我國是產煤大國,而衡量煤炭質量的最重要指標之一是其燃燒發熱量。因而,目前國內普遍采用以發熱量作為動力煤計價的主要依據。由于煤炭的發熱量主要是利用量熱儀來測定,因此,目前恒溫式自動量熱儀在包括煤炭生產以及用煤單位如電力等系統廣泛應用。但由于其在測溫過程中不可避免地會受到客觀和人為干擾,準確性受到一定影響。為了解決這一問題并根據現有量熱儀存在的其它缺點,本文所設計的量熱儀采用了以單片機為控制單元,選用更高精度的鉑電阻PT1000 作為溫度傳感器,精心設計相關電路,增加信號處理單元,采用LabVIEW 設計操作界面等,不僅提升了量熱儀的測量精度,而且具有良好的性價比。
上傳時間: 2013-12-29
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