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
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單片機系統常用軟件抗干擾措施:可靠性設計是一項系統工程，單片機系統的可靠性必須從軟件、硬件以及結構設計等方面全面考慮。硬件系統的可靠性設計是單片機系統可靠性的根本，而軟件系統的可靠性設計起到抑制外來干擾的作用。軟件系統的可靠性設計的主要方法有：開機自檢、軟件陷阱(進行程序“跑飛”檢測)、設置程序運行狀態標記、輸出端口刷新、輸入多次采樣、軟件“看門狗”等。通過軟件系統的可靠性設計，達到最大限度地降低干擾對系統工作的影響，確保單片機及時發現因干擾導致程序出現的錯誤，并使系統恢復到正常工作狀態或及時報警的目的。一、開機自檢開機后首先對單片機系統的硬件及軟件狀態進行檢測，一旦發現不正常，就進行相應的處理。開機自檢程序通常包括對RAM、ROM、I/O口狀態等的檢測。1 檢測RAM檢查RAM讀寫是否正常，實際操作是向RAM單元寫“00H”，讀出也應為“00H”，再向其寫“FFH”，讀出也應為“FFH”。如果RAM單元讀寫出錯，應給出RAM出錯提示(聲光或其它形式)，等待處理。2 檢查ROM單元的內容對ROM單元的檢測主要是檢查ROM單元的內容的校驗和。所謂ROM的校驗和是將ROM的內容逐一相加后得到一個數值，該值便稱校驗和。ROM單元存儲的是程序、常數和表格。一旦程序編寫完成，ROM中的內容就確定了，其校驗和也就是唯一的。若ROM校驗和出錯，應給出ROM出錯提示(聲光或其它形式)，等待處理。3 檢查I/O口狀態首先確定系統的I/O口在待機狀態應處的狀態，然后檢測單片機的I/O口在待機狀態下的狀態是否正常(如是否有短路或開路現象等)。若不正常，應給出出錯提示(聲光或其它形式)，等待處理。4 其它接口電路檢測除了對上述單片機內部資源進行檢測外，對系統中的其它接口電路，比如擴展的E2PROM、A/D轉換電路等，又如數字測溫儀中的555單穩測溫電路，均應通過軟件進行檢測，確定是否有故障。只有各項檢查均正常，程序方能繼續執行，否則應提示出錯。
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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。
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《現代微機原理與接口技術》實驗指導書 TPC-H實驗臺C語言版 1.實驗臺結構1）I / O 地址譯碼電路如上圖1所示地址空間280H～2BFH共分8條譯碼輸出線：Y0～Y7 其地址分別是280H～287H、288H～28FH、290H～297H、298H～29FH、2A0H～2A7H、2A8H～2AFH、2B0H～2B7H、2B8H～2BFH，8根譯碼輸出線在實驗臺I/O地址處分別由自鎖緊插孔引出供實驗選用（見圖2）。 2) 總線插孔采用“自鎖緊”插座在標有“總線”區引出數據總線D7～D0；地址總線A9～A0，讀、寫信號IOR、IOW；中斷請求信號IRQ ；DMA請求信號DRQ1；DMA響應信號DACK1 及AEN信號，供學生搭試各種接口實驗電路使用。3) 時鐘電路如圖-3所示可以輸出1MHZ 2MHZ兩種信號供A/D轉換器定時器/計數器串行接口實驗使用。圖34) 邏輯電平開關電路如圖-4所示實驗臺右下方設有8個開關K7～K0，開關撥到“1”位置時開關斷開，輸出高電平。向下打到“0”位置時開關接通，輸出低電平。電路中串接了保護電阻使接口電路不直接同＋5V 、GND相連，可有效地防止因誤操作誤編程損壞集成電路現象。圖 4 圖 55) L E D 顯示電路如圖-5所示實驗臺上設有8個發光二極管及相關驅動電路（輸入端L7～L0），當輸入信號為“1” 時發光，為“0”時滅6) 七段數碼管顯示電路如圖-6所示實驗臺上設有兩個共陰極七段數碼管及驅動電路，段碼為同相驅動器，位碼為反相驅動器。從段碼與位碼的驅動器輸入端（段碼輸入端a、b、c、d、e、f、g、dp，位碼輸入端s1、 s2）輸入不同的代碼即可顯示不同數字或符號。
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[學習要求] 掌握MCS-51單片機的基本應用。[重點與難點]重點：動態掃描LED顯示電路編程范例；定時/計數器軟件編程范例；A/D接口電路；矩陣式鍵盤接口技術及編程。難點：動態掃描LED顯示電路編程范例；定時/計數器軟件編程范例。[理論內容]一、并行I/O口編程范例單片機I/O的應用最典型的是通過I/O口與7段LED數碼管構成顯示電路，下面從常用的LED顯示原理開始，詳盡講解利用單片機驅動LED數碼管的電路及編程原理，目的在于通過這一編程范例，讓初學者了解I/O口的編程原理，意在起舉一反三，拋磚引玉的作用。LED的發光原理，稍有電子技術基礎的人士都很清楚，這里不想作過多的介紹，7段LED數碼管，則在一定形狀的絕緣材料上，利用單只LED組合排列成“8”字型的數碼管，分別引出它們的電極，點亮相應的點劃來顯示出0-9的數字。LED數碼管根據LED的接法不同分為共陰和共陽兩類，了解LED的這些特性，對編程是很重要的，因為不同類型的數碼管，除了它們的硬件電路有差異外，編程方法也是不同的。圖1是共陰和共陽極數碼管的內部電路，它們的發光原理是一樣的，只是它們的電源極性不同而已。
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pic單片機實用教程(提高篇)以介紹PIC16F87X型號單片機為主，并適當兼顧PIC全系列，共分9章，內容包括：存儲器；I/O端口的復位功能；定時器/計數器TMR1；定時器TMR2；輸入捕捉/輸出比較/脈寬調制CCP；模/數轉換器ADC；通用同步/異步收發器USART；主控同步串行端口MSSP：SPI模式和I2C模式。突出特點：通俗易懂、可讀性強、系統全面、學練結合、學用并重、實例豐富、習題齊全。＜br＞本書作為Microchip公司大學計劃選擇用書，可廣泛適用于初步具備電子技術基礎和計算機知識基礎的學生、教師、單片機愛好者、電子制作愛好者、電器維修人員、電子產品開發設計者、工程技術人員閱讀。本教程全書共分2篇，即基礎篇和提高篇，分2冊出版，以適應不同課時和不同專業的需要，也為教師和讀者增加了一種可選方案。 第1章 EEPROM數據存儲器和FIASH程序存儲器1.1 背景知識1.1.1 通用型半導體存儲器的種類和特點1.1.2 PIC單片機內部的程序存儲器1.1.3 PIC單片機內部的EEPROM數據存儲器1.1.4 PIC16F87X內部EEPROM和FIASH操作方法1.2 與EEPROM相關的寄存器1.3 片內EEPROM數據存儲器結構和操作原理1.3.1 從EEPROM中讀取數據1.3.2 向EEPROM中燒寫數據1.4 與FLASH相關的寄存器1.5 片內FLASH程序存儲器結構和操作原理1.5.1 讀取FLASH程序存儲器1.5.2 燒寫FLASH程序存儲器1.6 寫操作的安全保障措施1.6.1 寫入校驗方法1.6.2 預防意外寫操作的保障措施1.7 EEPROM和FLASH應用舉例1.7.1 EEPROM的應用1.7.2 FIASH的應用思考題與練習題第2章 輸入/輸出端口的復合功能2.1 RA端口2.1.1 與RA端口相關的寄存器2.1.2 電路結構和工作原理2.1.3 編程方法2.2 RB端口2.2.1 與RB端口相關的寄存器2.2.2 電路結構和工作原理2.2.3 編程方法2.3 RC端口2.3.1 與RC端口相關的寄存器2.3.2 電路結構和工作原理2.3.3 編程方法2.4 RD端口2.4.1 與RD端口相關的寄存器2.4.2 電路結構和工作原理2.4.3 編程方法2.5 RE端口2.5.1 與RE端口相關的寄存器2.5.2 電路結構和工作原理2.5.3 編程方法2.6 PSP并行從動端口2.6.1 與PSP端口相關的寄存器2.6.2 電路結構和工作原理2.7 應用舉例思考題與練習題第3章 定時器/計數器TMR13.1 定時器/計數器TMR1模塊的特性3.2 定時器/計數器TMR1模塊相關的寄存器3.3 定時器/計數器TMR1模塊的電路結構3.4 定時器/計數器TMR1模塊的工作原理3.4.1 禁止TMR1工作3.4.2 定時器工作方式3.4.3 計數器工作方式3.4.4 TMR1寄存器的賦值與復位3.5 定時器/計數器TMR1模塊的應用舉例思考題與練習題第4章 定時器TMR24.1 定時器TMR2模塊的特性4.2 定時器TMR2模塊相關的寄存器4.3 定時器TMR2模塊的電路結構4.4 定時器TMR2模塊的工作原理4.4.1 禁止TMR2工作4.4.2 定時器工作方式4.4.3 寄存器TMR2和PR2以及分頻器的復位4.4.4 TMR2模塊的初始化編程4.5 定時器TMR2模塊的應用舉例思考題與練習題第5章 輸入捕捉/輸出比較/脈寬調制CCP5.1 輸入捕捉工作模式5.1.1 輸入捕捉摸式相關的寄存器5.1.2 輸入捕捉模式的電路結構5.1.3 輸入捕捉摸式的工作原理5.1.4 輸入捕捉摸式的應用舉例5.2 輸出比較工作模式5.2.1 輸出比較模式相關的寄存器5.2.2 輸出比較模式的電路結構5.2.3 輸出比較模式的工作原理5.2.4 輸出比較模式的應用舉例5.3 脈寬調制輸出工作模式5.3.1 脈寬調制模式相關的寄存器5.3.2 脈寬調制模式的電路結構5.3.3 脈寬調制模式的工作原理5.3.4 脈定調制模式的應用舉例5.4 兩個CCP模塊之間相互關系思考題與練習題第6章 模/數轉換器ADC6.1 背景知識6.1.1 ADC種類與特點6.1.2 ADC器件的工作原理6.2 PIC16F87X片內ADC模塊6.2.1 ADC模塊相關的寄存器6.2.2 ADC模塊結構和操作原理6.2.3 ADC模塊操作時間要求6.2.4 特殊情況下的A/D轉換6.2.5 ADC模塊的轉換精度和分辨率6.2.6 ADC模塊的內部動作流程和傳遞函數6.2.7 ADC模塊的操作編程6.3 PIC16F87X片內ADC模塊的應用舉例思考題與練習題第7章 通用同步/異步收發器USART7.1 串行通信的基本概念7.1.1 串行通信的兩種基本方式7.1.2 串行通信中數據傳送方向7.1.3 串行通信中的控制方式7.1.4 串行通信中的碼型、編碼方式和幀結構7.1.5 串行通信中的檢錯和糾錯方式7.1.6 串行通信組網方式7.1.7 串行通信接口電路和參數7.1.8 串行通信的傳輸速率7.2 PIC16F87X片內通用同步/異步收發器USART模塊7.2.1 與USART模塊相關的寄存器7.2.2 USART波特率發生器BRG7.2.3 USART模塊的異步工作方式7.2.4 USART模塊的同步主控工作方式7.2.5 USART模塊的同步從動工作方式7.3 通用同步/異步收發器USART的應用舉例思考題與練習題第8章 主控同步串行端口MSSP——SPI模式8.1 SPI接口的背景知識8.1.1 SPI接口信號描述8.1.2 基于SPI的系統構成方式8.1.3 SPI接口工作原理8.1.4 兼容的MicroWire接口8.2 PIC16F87X的SPI接口8.2.1 SPI接口相關的寄存器8.2.2 SPI接口的結構和操作原理8.2.3 SPI接口的主控方式8.2.4 SPI接口的從動方式8.3 SPI接口的應用舉例思考題與練習題第9章 主控同步串行端口MSSP——I（平方）C模式9.1 I（平方）C總線的背景知識9.1.1 名詞術語9.1.2 I（平方）C總線的技術特點9.1.3 I（平方）C總線的基本工作原理9.1.4 I（平方）C總線信號時序分析9.1.5 信號傳送格式9.1.6 尋址約定9.1.7 技術參數9.1.8 I（平方）C器件與I（平方）C總線的接線方式9.1.9 相兼容的SMBus總線9.2 與I（平方）C總線相關的寄存器9.3 典型信號時序的產生方法9.3.1 波特率發生器9.3.2 啟動信號9.3.3 重啟動信號9.3.4 應答信號9.3.5 停止信號9.4 被控器通信方式9.4.1 硬件結構9.4.2 被主控器尋址9.4.3 被控器接收——被控接收器9.4.4 被控器發送——被控發送器9.4.5 廣播式尋址9.5 主控器通信方式9.5.1 硬件結構9.5.2 主控器發送——主控發送器9.5.3 主控器接收——主控接收器9.6 多主通信方式下的總線沖突和總線仲裁9.6.1 發送和應答過程中的總線沖突9.6.2 啟動過程中的總線沖突9.6.3 重啟動過程中的總線沖突9.6.4 停止過程中的總線沖突9.7 I（平方）C總線的應用舉例思考題與練習題附錄A 包含文件P16F877.INC附錄B 新版宏匯編器MPASM偽指令總表參考文獻
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AVR單片機應用設計:AVR單片機是美國ATMEL公司1997年推出的單片機系列。本書以其代表型號AT90S8535為主線，講述該系列單片機的內部結構、開發工具、指令系統、各種接口及其應用程序舉例和設計方法。學習了這種功能較全的單片機，對于AVR系列其他型號單片機的應用就可以舉一反三。 AVR單片機具有高速度、高保密性、低功耗的特點。AT90S8535內含可反復編程的Flash程序存儲器、SRAM和EEPROM兩種數據存儲器、定時器/計數器、方向可定義的I/O口、同步串行口、異步串行口、A/D轉換器及PWM等豐富的內部資源。一般的應用系統只需此一塊芯片即可實現智能化。
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C51單片機是我們生活中最常用的系列,MCS-51系列單片機有4個并行口(P0,P1,P2,P3口),但對一個稍微復雜的應用系統來說,真正可供用戶使用的并行口,只有P1口可用,況且常常因擴展I2C和SPI的器件需占用某些P1口,迫使用戶不得不擴展并行口以滿足實際的需要。習慣上,常用的并行口接口芯片有8255、8155,這兩種芯片功能比較齊全,可以使用在相對比較復雜的系統中,但如是對一般的系統而言,這些功能往往閑置不用。那么就可以選用一些本來閑置不用的口線作為選通信號來進行并行口的擴展,這樣就能充分利用單片機有限的I/O資源,在本設計中是將P1口擴展成一個或幾個8位并行口,在每一個八位口上接入8個發光二極管做為輸出,二極管是做開關量來使用的,在這里設計了跑馬燈和流水燈程序,做到對開關量的開斷控制;配合開關量的控制筆者設計了一個共陽LED數碼管,用來顯示當前發光二極管發亮的序號,做到更加直觀的雙重控制效果,然后再將P0口通過D/A轉換器和一放大器輸出一個模擬信號,其結果可以通過示波器看出。這樣整個系統即有了數字信號輸出和模擬信號輸出,也有數碼管顯示功能,實用性能大提高了。2、 基于89C51的系統硬件設計2.1 并行口的擴展的電路設計 眾所周知,C51系列的單片機都有四個I/O口(P0、P1、P2、P3),那么AT89C51也不例外,但我們通常僅僅使用P1口作為并行口,而令其余口(P2、P3)處于閑置狀態,所以這次設計,我們就是使用閑置不用的P3口做為選能信號線來將P1口進行并行口擴展。 (1) 種方式的并行口擴展優點 連線簡單; 不占用存儲器空間; (2) 編程也方便靈活。但也有很大的缺點 并行口擴展能力有限,(如使用74LS573(74LS373)且不進行驅動處理,則最多可擴展4個同樣類型的并行輸出端口,當然還需要與之對應的四個選通信號。) 如擴展較多,選通信號占用并行口位數太多,例如欲擴展8個并行輸出端口,則需要8個選能信號,此時,僅選能信號就占用了一個8位并行口,這對在I/O端口線有限的單片機系統中,如此浪費資源的現象是不能容忍的。在本次的設計中,采用芯片74HC573(帶三態輸出的八進制透明D型鎖存器)對P1口進行了一個8位并行口的擴展,選通信號選用P3口的P3.3引腳。原理圖如圖1所示:
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單片機應用技術選編(3) 目錄 第一章 單片機的綜合應用技術1.1 8098單片機存儲器的擴展技術1.2 87C196KC單片機的DMA功能1.3 MCS?96系列單片機高精度接口設計1.4 利用PC機的8096軟件開發系統1.5 EPROM模擬器及其應用1.6 MCS?51智能反匯編軟件的設計與實現1.7 MCS?51系列軟件設計與調試中一個值得注意的問題1.8 PL／M語言在微機開發系統中的應用特性1.9 MCS?51單片機開發系統中的斷點產生1.10 C語言實型數與單片機浮點數之間數據格式的轉換1.11 微機控制系統初始化問題探討1.12 MCS?51中斷系統中的復位問題1.13 工業控制軟件的編程原則與編程技巧1.14 CMOS微處理器的功耗特性及其功耗控制原理和應用1.15 基于PLL技術的A/D、D/A轉換器的設計1.16 智能儀器監控程序的模塊化設計1.17 用軟件邏輯開關實現單片機的地址重疊使用1.18 8259A可編程中斷控制器與8031單片機接口電路及編程1.19 NSC810及其在各種微處理機中的應用1.20 MC146818在使用中的幾個問題1.21 交流伺服系統中采用8155兼作雙口信箱存儲器的雙微機結構1.22 實用漢字庫芯片的制作 第二章 新一代存儲器及邏輯器件2.1 新一代非易失性記憶元件--閃爍存儲器2.2 Flash存儲器及應用2.3 隨機靜態存儲器HM628128及應用2.4 非揮發性隨機存儲器NOVRAM2.5 ASIC的設計方法和設計工具2.6 GAL器件的編程方法及其應用2.7 第三代可編程邏輯器件--高密EPLD輯器件EPLDFPGA設計轉換 第三章 數據采集、前向通道與測量技術 3.1 溫度傳感器通道接口技術 3.2 LM135系列精密溫度傳感器的原理和應用 3.3 儀表放大器AD626的應用 3.4 5G7650使用中應注意的問題 3.5 用集成運算放大器構成電荷放大器組件 3.6 普通光電耦合器的線性應用 3.7 高線性光耦合型隔離放大器的研制 3.8 一種隔離型16位單片機高精度模擬量接口3.9 單片16位A/D轉換器AD7701及其與8031單片機的串行接口3.10 雙積分型A/D轉換器與MCS?51系列單片機接口的新方法3.11 8031單片機與AD574A/D轉換器的最簡接口3.12 8098單片機A/D轉換接口及其程序設計3.13 提高A/D轉換器分辨率的實用方案3.14 用CD4051提高8098單片機內10位A/D轉換器分辨率的方法3.15 單片機實現16位高速積分式A/D轉換器3.16 434位A/D轉換器MAX133(134)的原理及應用3.17 AD574A應用中應注意的問題 3.18 CC14433使用中應注意的問題 3.19 高精度寬范圍數據采集系統的溫度補償途徑 3.20 縮短ICL7135A/D采樣程序時間的一種方法 3.21 用單片機實現的數字式自動增益控制 3.22 自動量程轉換電路 3.23 雙積分型A/D的自動量程切換電路 3.24 常用雙積分型A/D轉換器自換程功能的擴展3.25 具有自動量程轉換功能的單片機A/D接口3.26 混合型數據采集器SDM857的功能與應用3.27 高速數據采集系統的傳輸接口3.28 SJ2000方向鑒別位移脈寬頻率檢測多用途專用集成電路3.29 多路高速高精度F/D專用集成電路3.30 數控帶通濾波器的實現及其典型應用 第四章 控制系統與后向通道接口技術4.1 模糊邏輯與模糊控制4.2 自動控制技術的新發展--模糊控制技術4.3 模糊控制表的確定原則4.4 變結構模糊控制系統的實驗研究4.5 新型集成模糊數據相關器NLX1124.6 功率固態繼電器的應用4.7 雙向功率MOS固態繼電器4.8 SSR小型固態繼電器與PSSR功率參數固態繼電器4.9 JGD型多功能固態繼電器的原理和應用4.10 光電耦合器在晶閘管觸發電路中的應用4.11 一種廉價的12位D/A轉換器AD667及接口4.12 利用單片機構成高精度PWM式12位D/A4.13 三相高頻PWM模塊SLE45204.14 專用集成電路TCA785及其應用4.15 單片溫度控制器LM3911的應用4.16 工業測控系統軟件設計的若干問題研究 第五章 人機對話通道接口技術5.1 廉價實用的8×8鍵盤5.2 單片機遙控鍵盤接口5.3 對8279鍵盤顯示接口的改進5.4 用單片機8031的七根I/O線實現對鍵盤與顯示器的控制5.5 通用8位LED數碼管驅動電路ICM7218B5.6 利用條圖顯示驅動器LM3914組成100段LED顯示器的方法5.7 液晶顯示器的多極驅動方式5.8 點陣式液晶顯示屏的構造與應用5.9 點陣式液晶顯示器圖形程序設計5.10 DMF5001N點陣式液晶顯示器和8098單片機的接口技術5.11 8098單片機與液晶顯示控制器HD61830接口5.12 利用PL/M語言對點陣式液晶顯示器進行漢字程序設計5.13 語音合成器TMS 5220的開發與應用5.14 制作T6668語音系統的一些技術問題5.15 單片機、單板機在屏顯系統中的應用 第六章 多機通訊網絡與遙控技術6.1 用雙UART構成的可尋址遙測點裝置--兼談如何組成系統6.2 IBM?PC微機與8098單片機的多機通訊6.3 80C196單片機與IBM?PC機的串行通訊6.4 IBM?PC與MCS?51多機通訊的研究6.5 半雙工方式傳送的單片機多機通信接口電路及軟件設計6.6 單片機與IBM／PC機通訊的新型接口及編程6.7 用光耦實現一點對多點的總線式通訊電路6.8 用EPROM作為通訊變換器實現多機通訊6.9 ICL232單電源雙RS?232發送／接收器及其應用6.10 DTMF信號發送／接收電路芯片MT8880及應用6.11 通用紅外線遙控系統6.12 8031單片機在遙控解碼方面的應用 第七章 電源、電壓變換及電源監視7.1 用于微機控制系統的高可靠性供電方法7.2 80C31單片機防掉電和抗干擾電源的設計7.3 可編程基準電壓源7.4 電源電壓監視器件M81953B7.5 檢出電壓可任意設定的電源電壓監測器7.6 低壓降(LDO?Low Drop?Out)穩壓器7.7 LM317三端可調穩壓器應用二例7.8 三端集成穩壓器的擴流應用 第八章 可靠性與抗干擾技術8.1 數字電路的可靠性設計實踐與體會8.2 單片機容錯系統的設計與實現8.3 微機測控系統的接地、屏蔽和電源供給8.4 ATE的抗干擾及接地技術8.5 微處理器監控電路MAX690A／MAX692A8.6 電測儀表電路的實用抗干擾技術8.7 工業鍍鋅電阻爐溫度控制機的抗干擾措施8.8 一種簡單的抗干擾控制算法 ? 第九章 綜合應用實例9.1 蔬菜灌溉相關參數的自動檢測9.2 MH?214溶解氧測定儀9.3 COP840C單片機在液晶線控空調電腦控制器中的應用9.4 單片機在電飯煲中的應用9.5 用PIC單片機制作電扇自然風發生器 第十章 文章摘要 一、 單片機的綜合應用技術1.1 摩托羅拉8位單片機的應用和開發1.2 NS公司的COP800系列8位單片機1.3 M68HC11與MCS?51單片機功能比較1.4 8098單片機8M存儲空間的擴展技術1.5 80C196KC單片機的外部設備事件服務器1.6 一種多進程實時控制系統的軟件設計1.7 開發單片機的結構化高級語言PL/M?961.8 應用軟件開發中的菜單接口技術1.9 單片機用戶系統EPROM中用戶程序的剖析方法1.10 BJS?98硬件、軟件典型實驗1.11 FORTH語言系統的開發應用1.12 在Transputer系統上用并行C語言編程的特點1.13 一種軟件擴展8031內部計數器簡易方法1.14 MCS 51系列單片機功能測試方法研究1.15 用CD 4520B設計對稱輸出分頻器的方法1.16 多路模擬開關CC 4051功能擴展方法1.17 條形碼技術及其應用系統的設計與實現? 二、 新一代存儲器及邏輯器件2.1 一種多功能存儲器M6M 72561J2.2 串行E2PROM及其在智能儀器中的應用2.3 新型高性能的AT24C系列串行E2PROM2.4 2K～512K EPROM編程卡2.5 電子盤的設計與實現2.6 NS GAL器件的封裝標簽、類型代碼和編程結構間的關系 三、數據采集、前向通道與測量技術3.1 儀器用精密運放CA3193的應用3.2 集成電壓?電流轉換器XTR100的應用3.3 瞬時浮點放大器及應用3.4 隔離放大器289Ｊ及其應用3.5 ICS?300系列新型加速度傳感器3.6 一種實用的壓力傳感器接口電路3.7 霍爾傳感器的應用3.8 一種對多個傳感器進行調理的方法3.9 兩線制壓力變送器3.10 小信號雙線變送器XTR101的使用3.11 兩線長距離頻率傳輸壓力變送器的設計3.12 測溫元件AD590及其應用3.13 熱敏電阻應用動態3.14 一種組合式A/D、D/A轉換器的設計3.15 一種復合式A/D轉換器3.16 TLC549串行輸出ADC及其應用3.17 提高A/D轉換精度的方法--雙通道A/D轉換3.18 模數轉換器ICL7135的0～3.9999Ｖ顯示3.19 微型光耦合器3.20 一種高精度的分壓器電路3.21 利用單片機軟件作熱電偶非線性補償3.22 三線制RTD測量電路及應用中要注意的問題3.23 微伏信號高精度檢測中極易被忽略的問題3.24 寬范圍等分辨率精密測量法3.25 傳感器在線校準系統3.26 一種高精度的熱敏電阻測溫電路3.27 超聲波專用集成電路LM1812的原理與應用3.28 旋轉變壓器數字化檢測及其在8098單片機控制伺服系統中的應用3.29 單片集成兩端式感溫電流源AD590在溫度測控系統中的應用?3.30 數字示波器和單片機構成的自動測試系統3.31 霍爾效應式功率測量研究 四、 控制系統與后向通道接口技術4.1 模糊邏輯與模糊控制(實用模糊控制講座之一)4.2 紅綠燈模糊控制器(實用模糊控制講座之二)4.3 國外模糊技術新產品4.4 交流串級調速雙環模糊PI單片機控制系統4.5 時序控制專用集成電路LT156及其應用4.6 電池充電控制集成電路4.7 雙向晶閘管4.8 雙向可控硅的自觸發電路及其應用4.9 微處理器晶閘管頻率自適應觸發器4.10 F18系列晶閘管模塊介紹4.11 集成電路UAA4002的原理及應用4.12 IGBT及其驅動電路4.13 TWH8751應用集錦4.14 結構可變式計算機工業控制系統設計4.15 單片機控制的音響編輯器 五、 人機對話通道接口技術5.1 5×7點陣LED智能顯示器的應用5.2 基于8031串行口的LED電子廣告牌5.3 點陣液晶顯示控制器與計算機的接口技術5.4 單片機控制可編程液晶顯示系統5.5 大規模語言集成電路應用綜述5.6 最新可編程語言集成電路MSSIO61的應用5.7 用PC打印機接口擴展并行接口 六、 多機系統、網絡與遙控技術6.1 用8098單片機構成的分布式測溫系統6.2 平衡接口EIA?422和EIA485設計指南6.3 I2C BUS及其系統設計6.4 摩托羅拉可尋址異步接受／發送器6.5 用5V供電的RS232C接口芯片6.6 四通道紅外遙控器6.7 TA7333P和TA7657P的功能及應用 七、 電源、電壓變換及電源監視7.1 單片機控制的可控硅三相電源調壓穩壓技術7.2 集成開關電源控制器MC34063的原理及應用7.3 LM299精密基準電壓源7.4 集成過壓保護器的應用7.5 3Ｖ供電的革命7.6 HMOS微機的超低電源電壓運行技術 八、 可靠性與抗干擾設計8.1 淺談艦船電磁兼容與可靠性 九、 綜合應用實例9.1 8098單片機交流電氣參數測試系統的設計和應用9.2 主軸回轉誤差補償控制器9.3 FWK?A型大功率發射臺微機控制系統9.4 高性能壓控振蕩型精密波形發生器ＩCＬ8038及應用9.5 單片機COP 840C在洗碗機中的應用
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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。可見即使只要檢查兩個位，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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