摘 要: 閥門開度儀以AT89C51單片機為核心, 通過在閥門電機軸上安裝的電位計傳感器獲得閥 門電機軸的轉動角位移, 從而得出閥門的開度, 達到自動檢測的目的。詳細介紹了串行控制的10 位A /D轉換器TLC1549的特點和功能, 說明了TLC1549與AT89C51單片機在閥門開度儀中的硬件 電路和軟件程序。實踐證明, 該閥門開度儀數(shù)據(jù)采集準確可靠、工作穩(wěn)定。 關鍵詞: TLC1549; AT89C51單片機; 閥門開度
上傳時間： 2013-10-14
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電加熱爐是典型工業(yè)過程控制對象，其溫度控制具有升溫單向性，大慣性，純滯后，時變性等特點，很難用數(shù)學方法建立精確的模型和確定參數(shù)。而PID控制因其成熟，容易實現(xiàn)，并具有可消除穩(wěn)態(tài)誤差的優(yōu)點，在大多數(shù)情況下可以滿足系統(tǒng)性能要求，但其性能取決于參數(shù)的整定情況。且快速性和超調量之間存在矛盾，使其不一定滿足快速升溫、超調小的技術要求。模糊控制在快速性和保持較小的超調量方面有著自身的優(yōu)勢，但其理論并不完善，算法復雜，控制過程會存在穩(wěn)態(tài)誤差。 將模糊控制算法引入傳統(tǒng)的加熱爐控制系統(tǒng)構成智能模糊控制系統(tǒng)，利用模糊控制規(guī)則自適應在線修改PID參數(shù)，構成模糊自整定：PID控制系統(tǒng)，借此提高其控制效果。 基于PID控制算法，以ADuC845單片機為主體，構成一個能處理較復雜數(shù)據(jù)和控制功能的智能控制器，使其既可作為獨立的單片機控制系統(tǒng)，又可與微機配合構成兩級控制系統(tǒng)。該控制器控制精度高，具有較高的靈活性和可靠性。 2 溫度控制系統(tǒng)硬件設計 該系統(tǒng)設計的硬件設計主要由單片機主控、前向通道、后向通道、人機接口和接口擴展等模塊組成，如圖l所示。由圖1可見，以內含C52兼容單片機的ADuC845為控制核心．配有640 KB的非易失RAM數(shù)據(jù)存儲器、外擴鍵盤輸人、320x240點陣的圖形液晶顯示器進行漢字、圖形、曲線和數(shù)據(jù)顯示，超溫報警裝置等外圍電路；預留微型打印機接口，可以現(xiàn)場打印輸出結果；預留RS232接口，能和PC機聯(lián)機，將現(xiàn)場檢測的數(shù)據(jù)傳輸至PC機來進一步處理、顯示、打印和存檔。
上傳時間： 2013-10-11
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Keil C51使用詳解Keil C51 是美國Keil Software 公司出品的51 系列兼容單片機C 語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C 語言在功能上、結構性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學易用。用過匯編語言后再使用C 來開發(fā)，體會更加深刻。Keil C51 軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細介紹 Keil C51 開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。第二節(jié) Keil C51 單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結構C51 工具包的整體結構，如圖(1)所示，其中uVision 與Ishell 分別是C51 forWindows 和for Dos 的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE 本身或其它編輯器編輯C 或匯編源文件。然后分別由C51 及A51 編譯器編譯生成目標文件(.OBJ)。目標文件可由LIB51 創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51 連接定位生成絕對目標文件(.ABS)。ABS 文件由OH51 轉換成標準的Hex 文件，以供調試器dScope51 或tScope51 使用進行源代碼級調試，也可由仿真器使用直接對目標板進行調試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM 中。圖(1) C51 工具包整體結構圖第三節(jié) Keil C51 工具包的安裝81. C51 for Dos在 Windows 下直接運行軟件包中DOS\C51DOS.exe 然后選擇安裝目錄即可。完畢后欲使系統(tǒng)正常工作須進行以下操作(設C:\C51 為安裝目錄)：修改 Autoexec.bat，加入path=C:\C51\BinSet C51LIB=C:\C51\LIBSet C51INC=C:\C51\INC然后運行Autoexec.bat2. C51 for Windows 的安裝及注意事項：在 Windows 下運行軟件包中WIN\Setup.exe，最好選擇安裝目錄與C51 for Dos相同，這樣設置最簡單(設安裝于C:\C51 目錄下)。然后將軟件包中crack 目錄中的文件拷入C:\C51\Bin 目錄下。第四節(jié) Keil C51 工具包各部分功能及使用簡介1. C51 與A51(1) C51C51 是C 語言編譯器，其使用方法為：C51 sourcefile[編譯控制指令]或者 C51 @ commandfile其中 sourcefile 為C 源文件(.C)。大量的編譯控制指令完成C51 編譯器的全部功能。包控C51 輸出文件C.LST，.OBJ，.I 和.SRC 文件的控制。源文件(.C)的控制等，詳見第五部分的具體介紹。而 Commandfile 為一個連接控制文件其內容包括：.C 源文件及各編譯控制指令，它沒有固定的名字，開發(fā)人員可根據(jù)自己的習慣指定，它適于用控制指令較多的場合。(2) A51A51 是匯編語言編譯器，使用方法為：9A51 sourcefile[編譯控制指令]或 A51 @ commandfile其中sourcefile 為匯編源文件(.asm或.a51)，而編譯控制指令的使用與其它匯編如ASM語言類似，可參考其他匯編語言材料。Commandfile 同C51 中的Commandfile 類似，它使A51 使用和修改方便。2. L51 和BL51(1) L51L51 是Keil C51 軟件包提供的連接/定位器，其功能是將編譯生成的OBJ 文件與庫文件連接定位生成絕對目標文件(.ABS)，其使用方法為：L51 目標文件列表[庫文件列表] [to outputfile] [連接控制指令]或 L51 @Commandfile源程序的多個模塊分別經(jīng) C51 與A51 編譯后生成多個OBJ 文件，連接時，這些文件全列于目標文件列表中，作為輸入文件，如果還需與庫文件(.LiB)相連接，則庫文件也必須列在其后。outputfile 為輸文件名，缺少時為第一模塊名，后綴為.ABS。連接控制指令提供了連接定位時的所有控制功能。Commandfile 為連接控制文件，其具體內容是包括了目標文件列表，庫文件列表及輸出文件、連接控制命令，以取代第一種繁瑣的格式，由于目標模塊庫文件大多不止1 個，因而第2 種方法較多見，這個文件名字也可由使用者隨意指定。(2) Bl51BL51 也是C51 軟件包的連接/定位器，其具有L51 的所有功能，此外它還具有以下3 點特別之處：a. 可以連接定位大于64kBytes 的程序。b. 具有代碼域及域切換功能(CodeBanking & Bank Switching)c. 可用于RTX51 操作系統(tǒng)RTX51 是一個實時多任務操作系統(tǒng)，它改變了傳統(tǒng)的編程模式，甚至不必用main( )函數(shù)，單片機系統(tǒng)軟件向RTOS 發(fā)展是一種趨勢，這種趨勢對于186 和38610及68K 系列CPU 更為明顯和必須，對8051 因CPU 較為簡單，程序結構等都不太復雜，RTX51 作用顯得不太突出，其專業(yè)版軟件PK51 軟件包甚至不包括RTX51Full，而只有一個RTX51TINY 版本的RTOS。RTX51 TINY 適用于無外部RAM 的單片機系統(tǒng)，因而可用面很窄，在本文中不作介紹。Bank switching 技術因使用很少也不作介紹。3. DScope51，Tscope51 及Monitor51(1) dScope51dScope51 是一個源級調試器和模擬器，它可以調試由C51 編譯器、A51 匯編器、PL/M-51 編譯器及ASM－51 匯編器產生的程序。它不需目標板（for windows 也可通過mon51 接目標板），只能進行軟件模擬，但其功能強大，可模擬CPU 及其外圍器件，如內部串口，外部I/O 及定時器等，能對嵌入式軟件功能進行有效測試。
上傳時間： 2013-11-01
上傳用戶：zhouxuepeng1
AT89C51單片機溫度控制系統(tǒng):本系統(tǒng)以AT89C51單片機系統(tǒng)為控制核心，用線性度好 靈敏度高的集成溫度傳感器AD590及分辨率高、噪聲低的A／D轉換器進行溫度采集，采用線性數(shù)字校正和數(shù)字濾波技術，增強系統(tǒng)的靈敏度和抗干擾能力。關鍵詞：溫度測控；單片機；PID控制 溫度測控系統(tǒng)結構框圖如圖1所示，設計中假定被控對象為lL凈水，采用lkW 電爐進行加熱。本設計主要以微控制器為控制核心，利用PID控制算法進行水溫度的恒溫控制。
上傳時間： 2013-10-31
上傳用戶：小儒尼尼奧
SPCE061A單片機硬件結構 從第一章中SPCE061A的結構圖可以看出SPCE061A的結構比較簡單，在芯片內部集成了ICE仿真電路接口、FLASH程序存儲器、SRAM數(shù)據(jù)存儲器、通用IO端口、定時器計數(shù)器、中斷控制、CPU時鐘、模-數(shù)轉換器AD、DAC輸出、通用異步串行輸入輸出接口、串行輸入輸出接口、低電壓監(jiān)測低電壓復位等若干部分。各個部分之間存在著直接或間接的聯(lián)系，在本章中我們將詳細的介紹每個部分結構及應用。2.1 μ’nSP™的內核結構μ’nSP™的內核如0所示其結構。它由總線、算術邏輯運算單元、寄存器組、中斷系統(tǒng)及堆棧等部分組成，右邊文字為各部分簡要說明。算術邏輯運算單元ALUμ’nSP™的ALU在運算能力上很有特色，它不僅能做16位基本的算術邏輯運算，也能做帶移位操作的16位算術邏輯運算，同時還能做用于數(shù)字信號處理的16位×16位的乘法運算和內積運算。1． 16位算術邏輯運算不失一般性，μ’nSP™與大多數(shù)CPU類似，提供了基本的算術運算與邏輯操作指令，加、減、比較、取補、異或、或、與、測試、寫入、讀出等16位算術邏輯運算及數(shù)據(jù)傳送操作。2． 帶移位操作的16位算邏運算對圖2.1稍加留意，就會發(fā)現(xiàn)μ’nSP™的ALU前面串接有一個移位器SHIFTER，也就是說，操作數(shù)在經(jīng)過ALU的算邏操作前可先進行移位處理，然后再經(jīng)ALU完成算邏運算操作。移位包括：算術右移、邏輯左移、邏輯右移、循環(huán)左移以及循環(huán)右移。所以，μ’nSP™的指令系統(tǒng)里專有一組復合式的‘移位算邏操作’指令；此一條指令完成移位和算術邏輯操作兩項功能。程序設計者可利用這些復合式的指令，撰寫更精簡的程序代碼，進而增加程序代碼密集度 (Code Density)。在微控制器應用中，如何增加程序代碼密集度是非常重要的議題；提高程序代碼密集度意味著：減少程序代碼的大小，進而減少ROM或FLASH的需求，以此降低系統(tǒng)成本與增加執(zhí)行效能。
上傳時間： 2013-10-10
上傳用戶：星仔
用單片機AT89C51改造普通雙桶洗衣機：AT89C2051作為AT89C51的簡化版雖然去掉了P0、P2等端口，使I/O口減少了，但是卻增加了一個電壓比較器，因此其功能在某些方面反而有所增強，如能用來處理模擬量、進行簡單的模數(shù)轉換等。本文利用這一功能設計了一個數(shù)字電容表，可測量容量小于2微法的電容器的容量，采用3位半數(shù)字顯示，最大顯示值為1999，讀數(shù)單位統(tǒng)一采用毫微法（nf），量程分四檔，讀數(shù)分別乘以相應的倍率。電路工作原理 本數(shù)字電容表以電容器的充電規(guī)律作為測量依據(jù)，測試原理見圖1。電源電路圖。 壓E+經(jīng)電阻R給被測電容CX充電，CX兩端原電壓隨充電時間的增加而上升。當充電時間t等于RC時間常數(shù)τ時，CX兩端電壓約為電源電壓的63.2%，即0.632E+。數(shù)字電容表就是以該電壓作為測試基準電壓，測量電容器充電達到該電壓的時間，便能知道電容器的容量。例如，設電阻R的阻值為1千歐，CX兩端電壓上升到0.632E+所需的時間為1毫秒，那么由公式τ=RC可知CX的容量為1微法。 測量電路如圖2所示。A為AT89C2051內部構造的電壓比較器，AT89C2051 圖2 的P1.0和P1.1口除了作I/O口外，還有一個功能是作為電壓比較器的輸入端，P1.0為同相輸入端，P1.1為反相輸入端，電壓比較器的比較結果存入P3.6口對應的寄存器，P3.6口在AT89C2051外部無引腳。電壓比較器的基準電壓設定為0.632E+，在CX兩端電壓從0升到0.632E+的過程中，P3.6口輸出為0，當電池電壓CX兩端電壓一旦超過0.632E+時，P3.6口輸出變?yōu)?。以P3.6口的輸出電平為依據(jù)，用AT89C2051內部的定時器T0對充電時間進行計數(shù)，再將計數(shù)結果顯示出來即得出測量結果。整機電路見圖3。電路由單片機電路、電容充電測量電路和數(shù)碼顯示電路等 圖3 部分組成。AT89C2051內部的電壓比較器和電阻R2-R7等組成測量電路，其中R2-R5為量程電阻，由波段開關S1選擇使用，電壓比較器的基準電壓由5V電源電壓經(jīng)R6、RP1、R7分壓后得到，調節(jié)RP1可調整基準電壓。當P1.2口在程序的控制下輸出高電平時，電容CX即開始充電。量程電阻R2-R5每檔以10倍遞減，故每檔顯示讀數(shù)以10倍遞增。由于單片機內部P1.2口的上拉電阻經(jīng)實測約為200K，其輸出電平不能作為充電電壓用，故用R5兼作其上拉電阻，由于其它三個充電電阻和R5是串聯(lián)關系，因此R2、R3、R4應由標準值減去1K，分別為999K、99K、9K。由于999K和1M相對誤差較小，所以R2還是取1M。數(shù)碼管DS1-DS4、電阻R8-R14等組成數(shù)碼顯示電路。本機采用動態(tài)掃描顯示的方式，用軟件對字形碼譯碼。P3.0-P3.5、P3.7口作數(shù)碼顯示七段筆劃字形碼的輸出，P1.3-P1.6口作四個數(shù)碼管的動態(tài)掃描位驅動碼輸出。這里采用了共陰數(shù)碼管，由于AT89C2051的P1.3-P1.6口有25mA的下拉電流能力，所以不用三極管就能驅動數(shù)碼管。R8-R14為P3.0-P3.5、P3.7口的上拉電阻，用以驅動數(shù)碼管的各字段，當P3的某一端口輸出低電平時其對應的字段筆劃不點亮，而當其輸出高電平時，則對應的上拉電阻即能點亮相應的字段筆劃。
上傳時間： 2013-12-31
上傳用戶：ming529
一、實驗目的１．掌握定時/計數(shù)器、輸入/輸出接口電路設計方法。 ２．掌握中斷控制編程技術的方法和應用。３．掌握8086匯編語言程序設計方法。 二、實驗內容與要求 微機燈光控制系統(tǒng)主要用于娛樂場所的彩燈控制。系統(tǒng)的彩燈共有12組，在實驗時用12個發(fā)光二極管模擬。1. 基本要求：燈光控制共有8種模式，如12個燈依次點亮；12個燈同時閃爍等八種。系統(tǒng)可以通過鍵盤和顯示屏的人機對話，將8種模式進行任意個數(shù)、任意次序的連接組合。系統(tǒng)不斷重復執(zhí)行輸入的模式組合，直至鍵盤有任意一個鍵按下，退出燈光控制系統(tǒng)，返回DOS系統(tǒng)。2. 提高要求：音樂彩燈控制系統(tǒng)，根據(jù)音樂的變化控制彩燈的變化，主要有以下幾種：第一種為音樂節(jié)奏控制彩燈，按音樂的節(jié)拍變換彩燈花樣。第二種音律的強弱（信號幅度大小）控制彩燈。強音時，燈的亮度加大，且被點亮的數(shù)目增多。第三種按音調高低（信號頻率高低）控制彩燈。低音時，某一部分燈點亮；高音時，另一部分點亮。 三、實驗報告要求 １．設計目的和內容 ２．總體設計 ３．硬件設計：原理圖（接線圖）及簡要說明 ４．軟件設計框圖及程序清單５．設計結果和體會（包括遇到的問題及解決的方法） 四、設計原理我們以背景霓虹燈的一種顯示效果為例，介紹控制霓虹燈顯示的基本原理。設有一排 n 段水平排列的霓虹燈，某種顯示方式為從左到右每0.2 秒逐個點亮。其控制過程如下： 若以“ 1 ”代表霓虹燈點亮，以“ 0 ”代表霓虹燈熄滅，則開始時刻， n 段霓虹燈的控制信號均為“ 0 ”，隨后，控制器將一幀 n 個數(shù)據(jù)送至 n 段霓虹燈的控制端，其中，最左邊的一段霓虹燈對應的控制數(shù)據(jù)為“ 1 ”，其余的數(shù)據(jù)均為零，即 1000 … 000 。當 n 個數(shù)據(jù)送完以后，控制器停止送數(shù)，保留這種狀態(tài)（定時） 0.2 秒，此時，第 1 段霓虹燈被點亮，其余霓虹燈熄滅。隨后，控制器又在極短的時間內將數(shù)據(jù) 1100 … 000 送至霓虹燈的控制端，并定時 0.2 秒，這段時間，前兩段霓虹燈被點亮。由于送數(shù)據(jù)的過程很快，我們觀測到的效果是第一段霓虹燈被點亮 0.2 秒后，第 2 段霓虹燈接著被點亮，即每隔 0.2 秒顯示一幀圖樣。如此下去，最后控制器將數(shù)據(jù) 1111 … 111 送至 n 段霓虹燈的控制端，則 n 段霓虹燈被全部點亮。 只要改變送至每段霓虹燈的數(shù)據(jù)，即可改變霓虹燈的顯示方式，顯然，我們可以通過合理地組合數(shù)據(jù)（編程）來得到霓虹燈的不同顯示方式。 五、總體方案論證分析系統(tǒng)設計思路如下：1) 采集8位開關輸入信號，若輸入數(shù)據(jù)為0時，將其修改為1。確定輸入的硬件接口電路。采樣輸入開關量，并存入NUM的軟件程序段。2) 以12個燈依次點亮為例(即燈光控制模式M1)，考慮與其相應的燈光顯示代碼數(shù)據(jù)。確定顯示代碼數(shù)據(jù)輸出的接口電路。輸出一個同期顯示代碼的軟件程序段（暫不考慮時隙的延時要求）。3) 應用定時中斷服務和NUM數(shù)據(jù)，實現(xiàn)t＝N×50ms的方法。4) 實現(xiàn)某一種模式燈光顯示控制中12個時隙一個周期，共重復四次的控制方法。要求在初始化時采樣開關輸入數(shù)據(jù)NUM，并以此控制每一時隙的延時時間；在每一時隙結束時，檢查有無鍵按下，若是退出鍵按下，則結束燈光控制，返回DOS系統(tǒng)，若是其他鍵就返回主菜單，重新輸入控制模式數(shù)據(jù)。5) 通過人機對話，輸入8種燈光顯示控制模式的任意個數(shù)、任意次序連接組合的控制模式數(shù)據(jù)串（以ENTER鍵結尾）。對輸入的數(shù)據(jù)進行檢查，若數(shù)據(jù)都在1 - 8之間，則存入INBUF；若有錯誤，則通過屏幕顯示輸入錯誤，準備重新輸入燈光顯示控制模式數(shù)據(jù)。6) 依次讀取INBUF中的控制模式數(shù)據(jù)進行不同模式的燈光顯示控制，在沒有任意鍵按下的情況下，系統(tǒng)從第一個控制模式數(shù)據(jù)開始，順序工作到最后一個控制模式數(shù)據(jù)后，又返回到第一個控制模式數(shù)據(jù)，不斷重復循環(huán)進行燈光顯示控制。7) 本系統(tǒng)的軟件在總體上有兩部份，即主程序（MAIN）和實時中斷服務程序（INTT）。討論以功能明確、相互界面分割清晰的軟件程序模塊化設計方法。即確定有關功能模塊，并畫出以功能模塊表示的主程序（MAIN）流程框圖和定時中斷服務程序的流程框圖。 六、硬件電路設計 以微機實驗平臺和PC機資源為硬件設計的基礎,不需要外加電路。主要利用了以下的資源：1．8255并行口電路8255并行口電路主要負責數(shù)據(jù)的輸入與輸出，可以輸出數(shù)據(jù)控制發(fā)光二極管的亮滅和讀取乒乓開關的數(shù)據(jù)。實驗時可以將8255的A口、B口和一組發(fā)光二極管相連，C口和乒乓開關相連。2．8253定時/計數(shù)器8253定時/計數(shù)器和8259中斷控制器一起實現(xiàn)時隙定時。本設計的定時就是采用的t＝N×50ms的方法，50ms由8253定時/計數(shù)器的計數(shù)器0控制定時，N是在中斷服務程序中軟件計時。8253的OUT0接到IRQ2，產生中斷請求信號。8253定時/計數(shù)器定時結束會發(fā)出中斷信號，進入中斷服務程序。3．PC機資源本設計除了利用PC機作為控制器之外，還利用了PC機的鍵盤和顯示器。鍵盤主要是輸入控制模式數(shù)據(jù)，顯示器就是顯示提示信息。 七、軟件設計 軟件主要分為主程序（MAIN）和中斷服務程序（INTT），主程序包含系統(tǒng)初始化、讀取乒乓開關、讀取控制模式數(shù)據(jù)以及按鍵處理等模塊。中斷服務程序主要是定時時間到后根據(jù)控制模式數(shù)據(jù)點亮相應的發(fā)光二極管。1．主程序主程序的程序流程圖如圖1所示。
上傳時間： 2014-04-05
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單片機音樂中音調和節(jié)拍的確定方法:調號-音樂上指用以確定樂曲主音高度的符號。很明顯一個八度就有12個半音。A、B、C、D、E、F、G。經(jīng)過聲學家的研究，全世界都用這些字母來表示固定的音高。比如，A這個音，標準的音高為每秒鐘振動440周。 升C調：1＝#C，也就是降D調：1＝BD；277（頻率）升D調：1＝#D，也就是降E調：1＝BE；311升F調：1＝#F，也就是降G調：1＝BG；369升G調：1＝#G，也就是降A調：1＝BA；415升A調：1＝#A，也就是降B調：1＝BB。466,C 262 #C277 D 294 #D(bE)311 E 330 F 349 #F369 G 392 #G415A 440. #A466 B 494 所謂1＝A，就是說，這首歌曲的“導”要唱得同A一樣高，人們也把這首歌曲叫做A調歌曲，或叫“唱A調”。1＝C，就是說，這首歌曲的“導”要唱得同C一樣高，或者說“這歌曲唱C調”。同樣是“導”，不同的調唱起來的高低是不一樣的。各調的對應的標準頻率為： 單片機演奏音樂時音調和節(jié)拍的確定方法 經(jīng)常看到一些剛學單片機的朋友對單片機演奏音樂比較有興趣，本人也曾是這樣。在此，本人將就這方面的知識做一些簡介，但愿能對單片機演奏音樂比較有興趣而又不知其解的朋友能有所啟迪。 一般說來，單片機演奏音樂基本都是單音頻率，它不包含相應幅度的諧波頻率，也就是說不能象電子琴那樣能奏出多種音色的聲音。因此單片機奏樂只需弄清楚兩個概念即可，也就是“音調”和“節(jié)拍”。音調表示一個音符唱多高的頻率，節(jié)拍表示一個音符唱多長的時間。 在音樂中所謂“音調”，其實就是我們常說的“音高”。在音樂中常把中央C上方的A音定為標準音高，其頻率f=440Hz。當兩個聲音信號的頻率相差一倍時，也即f2=2f1時，則稱f2比f1高一個倍頻程, 在音樂中1（do）與 ，2（來）與 ……正好相差一個倍頻程，在音樂學中稱它相差一個八度音。在一個八度音內，有12個半音。以1—i八音區(qū)為例， 12個半音是：1—＃1、＃1—2、2—＃2、＃2—3、3—4、4—＃4，＃4—5、5一＃5、＃5—6、6—＃6、＃6—7、7—i。這12個音階的分度基本上是以對數(shù)關系來劃分的。如果我們只要知道了這十二個音符的音高，也就是其基本音調的頻率，我們就可根據(jù)倍頻程的關系得到其他音符基本音調的頻率。 知道了一個音符的頻率后，怎樣讓單片機發(fā)出相應頻率的聲音呢？一般說來，常采用的方法就是通過單片機的定時器定時中斷，將單片機上對應蜂鳴器的I/O口來回取反，或者說來回清零，置位，從而讓蜂鳴器發(fā)出聲音，為了讓單片機發(fā)出不同頻率的聲音，我們只需將定時器予置不同的定時值就可實現(xiàn)。那么怎樣確定一個頻率所對應的定時器的定時值呢？以標準音高A為例： A的頻率f = 440 Hz,其對應的周期為：T = 1/ f = 1/440 =2272μs 由上圖可知,單片機上對應蜂鳴器的I/O口來回取反的時間應為：t = T/2 = 2272/2 = 1136μs這個時間t也就是單片機上定時器應有的中斷觸發(fā)時間。一般情況下，單片機奏樂時，其定時器為工作方式1，它以振蕩器的十二分頻信號為計數(shù)脈沖。設振蕩器頻率為f0，則定時器的予置初值由下式來確定： t = 12 *（TALL – THL）/ f0 式中TALL = 216 = 65536,THL為定時器待確定的計數(shù)初值。因此定時器的高低計數(shù)器的初值為： TH = THL / 256 = ( TALL – t* f0/12) / 256 TL = THL % 256 = ( TALL – t* f0/12) %256 將t=1136μs代入上面兩式（注意：計算時應將時間和頻率的單位換算一致），即可求出標準音高A在單片機晶振頻率f0=12Mhz，定時器在工作方式1下的定時器高低計數(shù)器的予置初值為 ： TH440Hz = (65536 – 1136 * 12/12) /256 = FBH TL440Hz = (65536 – 1136 * 12/12)%256 = 90H根據(jù)上面的求解方法，我們就可求出其他音調相應的計數(shù)器的予置初值。 音符的節(jié)拍我們可以舉例來說明。在一張樂譜中，我們經(jīng)常會看到這樣的表達式，如1=C 、1=G …… 等等，這里1=C,1=G表示樂譜的曲調，和我們前面所談的音調有很大的關聯(lián)， 、 就是用來表示節(jié)拍的。以 為例加以說明，它表示樂譜中以四分音符為節(jié)拍，每一小結有三拍。比如： 其中1 、2 為一拍，3、4、5為一拍，6為一拍共三拍。1 、2的時長為四分音符的一半，即為八分音符長，3、4的時長為八分音符的一半，即為十六分音符長，5的時長為四分音符的一半，即為八分音符長，6的時長為四分音符長。那么一拍到底該唱多長呢？一般說來，如果樂曲沒有特殊說明，一拍的時長大約為400—500ms 。我們以一拍的時長為400ms為例，則當以四分音符為節(jié)拍時，四分音符的時長就為400ms，八分音符的時長就為200ms，十六分音符的時長就為100ms。可見，在單片機上控制一個音符唱多長可采用循環(huán)延時的方法來實現(xiàn)。首先，我們確定一個基本時長的延時程序，比如說以十六分音符的時長為基本延時時間，那么，對于一個音符，如果它為十六分音符，則只需調用一次延時程序，如果它為八分音符，則只需調用二次延時程序，如果它為四分音符，則只需調用四次延時程序，依次類推。通過上面關于一個音符音調和節(jié)拍的確定方法，我們就可以在單片機上實現(xiàn)演奏音樂了。具體的實現(xiàn)方法為：將樂譜中的每個音符的音調及節(jié)拍變換成相應的音調參數(shù)和節(jié)拍參數(shù)，將他們做成數(shù)據(jù)表格，存放在存儲器中，通過程序取出一個音符的相關參數(shù)，播放該音符，該音符唱完后，接著取出下一個音符的相關參數(shù)……，如此直到播放完畢最后一個音符，根據(jù)需要也可循環(huán)不停地播放整個樂曲。另外，對于樂曲中的休止符，一般將其音調參數(shù)設為FFH，F(xiàn)FH，其節(jié)拍參數(shù)與其他音符的節(jié)拍參數(shù)確定方法一致，樂曲結束用節(jié)拍參數(shù)為00H來表示。下面給出部分音符（三個八度音）的頻率以及以單片機晶振頻率f0=12Mhz，定時器在工作方式1下的定時器高低計數(shù)器的予置初值 ： C調音符 頻率Hz 262 277 293 311 329 349 370 392 415 440 466 494TH/TL F88B F8F2 F95B F9B7 FA14 FA66 FAB9 FB03 FB4A FB8F FBCF FC0BC調音符 1 1# 2 2# 3 4 4# 5 5# 6 6# 7頻率Hz 523 553 586 621 658 697 739 783 830 879 931 987TH/TL FC43 FC78 FCAB FCDB FD08 FD33 FD5B FD81 FDA5 FDC7 FDE7 FE05C調音符 頻率Hz 1045 1106 1171 1241 1316 1393 1476 1563 1658 1755 1860 1971TH/TL FB21 FE3C FE55 FE6D FE84 FE99 FEAD FEC0 FE02 FEE3 FEF3 FF02
上傳時間： 2013-10-20
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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(shù)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(yōu)于一般的A/ D 轉換電路. 這種設計思路為數(shù)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(shù)器; A/ D 轉換; 雙積分 雙積分A/ D 及定時計數(shù)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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九.輸入/輸出保護為了支持多任務，80386不僅要有效地實現(xiàn)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(xiàn)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(guī)定了可以執(zhí)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(guī)定了I/O空間中的哪些地址可以由在任何特權級執(zhí)行的程序所訪問。I/O許可位圖在任務狀態(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，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，當前特權級不在I/O特權級外層時，可以正常執(zhí)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(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(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級3執(zhí)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(fā)生沖突，從而避免任務甲和任務乙使用使用獨享設備時發(fā)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(zhí)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(zhí)行的程序訪問。如果在I/O外層特權級執(zhí)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(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(zhí)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(jié)。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(shù)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(jié)內。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)總被認為是8的倍數(shù)。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(jié)，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(jié)為TSS的固定格式，用于保存任務的狀態(tài)。 1.I/O訪問許可檢查細節(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節(jié)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(jié)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(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(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(jié)TSSLen = $TSSSEG ENDS 再假設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許可檢查的細節(jié)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(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。 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(jié)，I/O許可檢查全部根據(jù)全部根據(jù)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(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(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(zhí)行的程序才可以修改IOPL位及VM位；只能由相對于IOPL同級或更內層特權級執(zhí)行的程序才可以修改IF位。與CLI和STI指令不同，在特權級不滿足上述條件的情況下，當執(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(xiàn)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(guī)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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