摘要：为解决采用原子力显微镜（ＡＦＭ）系统进行纳米机械性能测试中存在的不能够直接获得载荷?压深曲线以及不能够随意改变加载、保载、卸载时间等问题，对ＡＦＭ系统进行了改造，开发了一套基于单片机的信号输入输出模块。将该模块与ＡＦＭ控制系统相联，形成新的纳米机械性能测试系统。该系统信号输出精度为０．１５ｍＶ，信号采集精度为０．３ｍＶ，工作台的移动灵敏度为１．５３ｎｍ，可以动态改变垂直载荷，并实时获得载荷?压深曲线。通过单片机设置模拟信号的输出速率可以实现加载、保载和卸载速率的改变；结合二维微动精密工作台，可以实现较大范围内高精度的点阵压痕测试。通过在聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷等材料表面进行实验测试表明：该系统可以高速高精度地测量样品的纳米机械性能参数，包括对样品进行纳米压痕测试和对样品的纯弹性变形过程进行检测，如聚二甲基硅氧烷或者各种微梁等微小构件。关 键 词：原子力显微镜（ＡＦＭ）；单片机；纳米机械性能；载荷-压深曲线
上传时间： 2013-10-18
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MSP430是德州公司新开发的一类具有16位总线的带FLASH的单片机,由于其性价比和集成度高,受到广大技术开发人员的青睐.它采用16位的总线,外设和内存统一编址,寻址范围可达64K,还可以外扩展存储器.具有统一的中断管理,具有丰富的片上外围模块,片内有精密硬件乘法器、两个16位定时器、一个14路的12位的模数转换器、一个看门狗、6路P口、两路USART通信端口、一个比较器、一个DCO内部振荡器和两个外部时钟,支持8M的时钟.由于为FLASH型,则可以在线对单片机进行调试和下载,且JTAG口直接和FET(FLASHEMULATION TOOL)的相连,不须另外的仿真工具,方便实用,而且,可以在超低功耗模式下工作,对环境和人体的辐射小,测量结果为100mw左右的功耗(电流为14mA左右),可靠性能好,加强电干扰运行不受影响，适应工业级的运行环境,适合与做手柄之类的自动控制的设备.我们相信MSP430单片机将会在工程技术应用中得以广泛应用,而且,它是通向DSP系列的桥梁,随着自动控制的高速化和低功耗化,MSP430系列将会得到越来越多人的喜爱.通过两过多月的毕业设计,我对MSP430有了初步了解,对内部的硬件资源和自身的汇编语法进行了实验,并开发了一个应用板,并进行了调试.鉴于时间和能力有限,没能对所有的应用一一实验.
上传时间： 2013-11-21
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摘 要:针对单片机进行高频测量存在的响应速度问题,利用CPLD适合精确、高速计数的特点,提出了一种基于单片机和CPLD的频率测量电路,通过CPLD对被测信号分频再与单片机计数值进行比较,实现了高精度、等精度测量,同时又解决了高频测量中存在的问题,满足了系统对响应时间的要求。该项研究成果已经在所设计信号源产品中得到了应用。关键词:频率测量;信号源;高频测量;CPLD
上传时间： 2013-10-15
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电加热炉是典型工业过程控制对象，其温度控制具有升温单向性，大惯性，纯滞后，时变性等特点，很难用数学方法建立精确的模型和确定参数。而PID控制因其成熟，容易实现，并具有可消除稳态误差的优点，在大多数情况下可以满足系统性能要求，但其性能取决于参数的整定情况。且快速性和超调量之间存在矛盾，使其不一定满足快速升温、超调小的技术要求。模糊控制在快速性和保持较小的超调量方面有着自身的优势，但其理论并不完善，算法复杂，控制过程会存在稳态误差。 将模糊控制算法引入传统的加热炉控制系统构成智能模糊控制系统，利用模糊控制规则自适应在线修改PID参数，构成模糊自整定：PID控制系统，借此提高其控制效果。 基于PID控制算法，以ADuC845单片机为主体，构成一个能处理较复杂数据和控制功能的智能控制器，使其既可作为独立的单片机控制系统，又可与微机配合构成两级控制系统。该控制器控制精度高，具有较高的灵活性和可靠性。 2 温度控制系统硬件设计 该系统设计的硬件设计主要由单片机主控、前向通道、后向通道、人机接口和接口扩展等模块组成，如图l所示。由图1可见，以内含C52兼容单片机的ADuC845为控制核心．配有640 KB的非易失RAM数据存储器、外扩键盘输人、320x240点阵的图形液晶显示器进行汉字、图形、曲线和数据显示，超温报警装置等外围电路；预留微型打印机接口，可以现场打印输出结果；预留RS232接口，能和PC机联机，将现场检测的数据传输至PC机来进一步处理、显示、打印和存档。
上传时间： 2013-10-11
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P87LPC767 OTP 单片机原理 P87LPC767 是20 脚封装的单片机适合于许多要求高集成度低成本的场合可以满足许多方面的性能要求作为Philips 小型封装系列中的一员P87LPC767 提供高速和低速的晶振和RC 振荡方式可编程选择具有较宽的操作电压范围可编程I/O 口线输出模式选择可选择施密特触发输入LED 驱动输出有内部看门狗定时器P87LPC767 采用80C51 加速处理器结构指令执行速度是标准80C51 MCU 的两倍特性 操作频率为20MHz 时除乘法和除法指令外加速80C51 指令执行时间为300600ns VDD=4.5 5.5V 时时钟频率可达20MHz VDD=2.7 4.5V 时时钟频率最大为10MHz 4 通道多路8 位A/D 转换器在振荡器频率fosc=20MHz 时转换时间为9.3μs 用于数字功能时操作电压范围为2.7 6.0V 4K 字节OTP 程序存储器128 字节的RAM 32Byte 用户代码区可用来存放序列码及设置参数 2 个16 位定时/计数器每一个定时器均可设置为溢出时触发相应端口输出 内含 2 个模拟比较器 全双工通用异步接收/发送器UART 及I2C 通信接口 八个键盘中断输入另加2 路外部中断输入 4 个中断优先级 看门狗定时器利用片内独立振荡器,无需外接元件,看门狗定时器溢出时间有8 种选择 低电平复位使用片内上电复位时不需要外接元件 低电压复位选择预设的两种电压之一复位可在掉电时使系统安全关闭也可将其设置为一个中断源 振荡器失效检测看门狗定时器具有独立的片内振荡器因此它可用于振荡器的失效检测 可配置的片内振荡器及其频率范围和RC 振荡器选项(用户通过对EPROM 位编程选择) 选择RC 振荡器时不需外接振荡器件 可编程 I/O 口输出模式准双向口,开漏输出,上拉和只有输入功能可选择施密特触发输入 所有口线均有20mA 的驱动能力 可控制口线输出转换速度以降低EMI,输出最小上升时间约为10ns 最少 15 个I/O 口,选择片内振荡和片内复位时可多达18 个I/O 口 如果选择片内振荡及复位时,P87LPC767 仅需要连接电源线和地线 串行 EPROM 编程允许在线编程2 位EPROM 安全码可防止程序被读出 空闲和掉电两种省电模式提供从掉电模式中唤醒功能低电平中断输入启动运行典型的掉电电流为1μA 低功耗 4MHz-20MHz,1.7-10mA@3.3v 100KHz-4MHz,0.044-1.7mA@3.3v 20KHz-100KHz,9-44μA@3.3v 20 脚DIP 和SO 封装
上传时间： 2013-11-06
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单片机的选择和使用 目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录像机、摄像机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴： 1.在智能仪器仪表上的应用 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。 2.在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。 3.在家用电器中的应用 可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。 4.在计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。 5.单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 6.在各种大型电器中的模块化应用 某些专用单片机设计用于实现特定功能，从而在各种电路中进行模块化应用，而不要求使用人员了解其内部结构。如音乐集成单片机，看似简单的功能，微缩在纯电子芯片中（有别于磁带机的原理），就需要复杂的类似于计算机的原理。如：音乐信号以数字的形式存于存储器中（类似于ROM），由微控制器读出，转化为模拟音乐电信号（类似于声卡）。 在大型电路中，这种模块化应用极大地缩小了体积，简化了电路，降低了损坏、错误率，也方便于更换。 7.单片机在汽车设备领域中的应用 单片机在汽车电子中的应用非常广泛，例如汽车中的发动机控制器，基于CAN总线的汽车发动机智能电子控制器，GPS导航系统，abs防抱死系统，制动系统等等。 此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途。
标签： 单片机
上传时间： 2013-11-25
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at91rm9200启动过程教程 系统上电，检测BMS，选择系统的启动方式，如果BMS为高电平，则系统从片内ROM启动。AT91RM9200的ROM上电后被映射到了0x0和0x100000处，在这两个地址处都可以访问到ROM。由于9200的ROM中固化了一个BOOTLOAER程序。所以PC从0X0处开始执行这个BOOTLOAER(准确的说应该是一级BOOTLOADER)。这个BOOTLOER依次完成以下步骤： 1、PLL SETUP，设置PLLB产生48M时钟频率提供给USB DEVICE。同时DEBUG USART也被初始化为48M的时钟频率； 2、相应模式下的堆栈设置； 3、检测主时钟源（Main oscillator）； 4、中断控制器（AIC）的设置； 5、C 变量的初始化； 6、跳到主函数。 完成以上步骤后，我们可以认为BOOT过程结束，接下来的就是LOADER的过程，或者也可以认为是装载二级BOOTLOER。AT91RM9200按照DATAFLASH、EEPROM、连接在外部总线上的8位并行FLASH的顺序依次来找合法的BOOT程序。所谓合法的指的是在这些存储设备的开始地址处连续的存放的32个字节，也就是8条指令必须是跳转指令或者装载PC的指令，其实这样规定就是把这8条指令当作是异常向量表来处理。必须注意的是第6条指令要包含将要装载的映像的大小。关于如何计算和写这条指令可以参考用户手册。一旦合法的映像找到之后，则BOOT程序会把找到的映像搬到SRAM中去，所以映像的大小是非常有限的，不能超过16K-3K的大小。当BOOT程序完成了把合法的映像搬到SRAM的任务以后，接下来就进行存储器的REMAP，经过REMAP之后，SRAM从映设前的0X200000地址处被映设到了0X0地址并且程序从0X0处开始执行。而ROM这时只能在0X100000这个地址处看到了。至此9200就算完成了一种形式的启动过程。如果BOOT程序在以上所列的几种存储设备中找到合法的映像，则自动初始化DEBUG USART口和USB DEVICE口以准备从外部载入映像。对DEBUG口的初始化包括设置参数115200 8 N 1以及运行XMODEM协议。对USB DEVICE进行初始化以及运行DFU协议。现在用户可以从外部（假定为PC平台）载入你的映像了。在PC平台下，以WIN2000为例，你可以用超级终端来完成这个功能，但是还是要注意你的映像的大小不能超过13K。一旦正确从外部装载了映像，接下来的过程就是和前面一样重映设然后执行映像了。我们上面讲了BMS为高电平，AT91RM9200选择从片内的ROM启动的一个过程。如果BMS为低电平，则AT91RM9200会从片外的FLASH启动，这时片外的FLASH的起始地址就是0X0了，接下来的过程和片内启动的过程是一样的，只不过这时就需要自己写启动代码了，至于怎么写，大致的内容和ROM的BOOT差不多，不同的硬件设计可能有不一样的地方，但基本的都是一样的。由于片外FLASH可以设计的大，所以这里编写的BOOTLOADER可以一步到位，也就是说不用像片内启动可能需要BOOT好几级了，目前AT91RM9200上使用较多的bootloer是u-boot，这是一个开放源代码的软件，用户可以自由下载并根据自己的应用配置。总的说来，笔者以为AT91RM9200的启动过程比较简单，ATMEL的服务也不错，不但提供了片内启动的功能，还提供了UBOOT可供下载。笔者写了一个BOOTLODER从片外的FLASHA启动，效果还可以。 uboot结构与使用uboot是一个庞大的公开源码的软件。他支持一些系列的arm体系，包含常见的外设的驱动，是一个功能强大的板极支持包。其代码可以 http://sourceforge.net/projects/u-boot下载 在9200上，为了启动uboot，还有两个boot软件包，分别是loader和boot。分别完成从sram和flash中的一级boot。其源码可以从atmel的官方网站下载。 我们知道，当9200系统上电后，如果bms为高电平，则系统从片内rom启动，这时rom中固化的boot程序初始化了debug口并向其发送'c'，这时我们打开超级终端会看到ccccc...。这说明系统已经启动，同时xmodem协议已经启动，用户可以通过超级终端下载用户的bootloader。作为第一步，我们下载loader.bin.loader.bin将被下载到片内的sram中。这个loder完成的功能主要是初始化时钟，sdram和xmodem协议，为下载和启动uboot做准备。当下载了loader.bin后，超级终端会继续打印：ccccc....。这时我们就可以下在uboot了。uboot将被下载到sdram中的一个地址后并把pc指针调到此处开始执行uboot。接着我们就可以在终端上看到uboot的shell启动了，提示符uboot>，用户可以uboot>help 看到命令列表和大概的功能。uboot的命令包含了对内存、flash、网络、系统启动等一些命令。 如果系统上电时bms为低电平，则系统从片外的flash启动。为了从片外的flash启动uboot,我们必须把boot.bin放到0x0地址出，使得从flash启动后首先执行boot.bin，而要少些boot.bin，就要先完成上面我们讲的那些步骤，首先开始从片内rom启动uboot。然后再利用uboot的功能完成把boot.bin和uboot.gz烧写到flash中的目的，假如我们已经启动了uboot,可以这样操作： uboot>protect off all uboot>erase all uboot>loadb 20000000 uboot>cp.b 20000000 10000000 5fff uboot>loadb 21000000 uboot>cp.b 210000000 10010000 ffff 然后系统复位，就可以看到系统先启动boot，然后解压缩uboot.gz，然后启动uboot。注意，这里uboot必须压缩成.gz文件，否则会出错。 怎么编译这三个源码包呢，首先要建立一个arm的交叉编译环境，关于如何建立，此处不予说明。建立好了以后，分别解压源码包，然后修改Makefile中的编译器项目，正确填写你的编译器的所在路径。 对loader和boot，直接make。对uboot,第一步：make_at91rm9200dk,第二步：make。这样就会在当前目录下分别生成*.bin文件,对于uboot.bin，我们还要压缩成.gz文件。 也许有的人对loader和boot搞不清楚为什么要两个，有什么区别吗？首先有区别，boot主要完成从flash中启动uboot的功能，他要对uboot的压缩文件进行解压，除此之外，他和loader并无大的区别，你可以把boot理解为在loader的基础上加入了解压缩.gz的功能而已。所以这两个并无多大的本质不同，只是他们的使命不同而已。 特别说名的是这三个软件包都是开放源码的，所以用户可以根据自己的系统的情况修改和配置以及裁减，打造属于自己系统的bootloder。
上传时间： 2013-10-27
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单片机原理与应用技术 单片机到底是什么呢？就是一个电脑，只不过是微型的，麻雀虽小，五脏俱全：它内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过10元即可......用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机，排烟罩VCD等等的家电里面都可以看到它的身影！......它主要是作为控制部分的核心部件。 它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。 单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。一个不是很复杂的功能要是用美国50年代开发的74系列，或者60年代的CD4000系列这些纯硬件来搞定的话，电路一定是一块大PCB板！但是如果要是用美国70年代成功投放市场的系列单片机，结果就会有天壤之别！只因为单片机的通过你编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！ 由于单片机对成本是敏感的，所以目前占统治地位的软件还是最低级汇编语言，它是除了二进制机器码以上最低级的语言了，既然这么低级为什么还要用呢？很多高级的语言已经达到了可视化编程的水平为什么不用呢？原因很简单，就是单片机没有家用计算机那样的CPU，也没有像硬盘那样的海量存储设备。一个可视化高级语言编写的小程序里面即使只有一个按钮，也会达到几十K的尺寸！对于家用PC的硬盘来讲没什么，可是对于单片机来讲是不能接受的。 单片机在硬件资源方面的利用率必须很高才行，所以汇编虽然原始却还是在大量使用。一样的道理，如果把巨型计算机上的操作系统和应用软件拿到家用PC上来运行，家用PC的也是承受不了的。 目前最常用的单片机为MCS-51，是由美国INTEL公司（生产CPU的英特尔）生产的，89C51是这几年在我国非常流行的单片机，它是由美国ATMEL公司开发生产的，其内核兼容MCS-51单片机。 单片机的应用领域 单片机广泛应用于仪器仪表、家用电器、医用设备、航空航天、专用设备的智能化管理及过程控制等领域，大致可分如下几个范畴： 1.在智能仪器仪表上的应用 单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，广泛应用于仪器仪表中，结合不同类型的传感器，可实现诸如电压、功率、频率、湿度、温度、流量、速度、厚度、角度、长度、硬度、元素、压力等物理量的测量。采用单片机控制使得仪器仪表数字化、智能化、微型化，且功能比起采用电子或数字电路更加强大。例如精密的测量设备（功率计，示波器，各种分析仪）。 2.在工业控制中的应用 用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统。例如工厂流水线的智能化管理，电梯智能化控制、各种报警系统，与计算机联网构成二级控制系统等。 3.在家用电器中的应用 可以这样说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，从电饭褒、洗衣机、电冰箱、空调机、彩电、其他音响视频器材、再到电子秤量设备，五花八门，无所不在。 4.在计算机网络和通信领域中的应用 现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为在计算机网络和通信设备间的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制，从手机，电话机、小型程控交换机、楼宇自动通信呼叫系统、列车无线通信、再到日常工作中随处可见的移动电话，集群移动通信，无线电对讲机等。 5.单片机在医用设备领域中的应用 单片机在医用设备中的用途亦相当广泛，例如医用呼吸机，各种分析仪，监护仪，超声诊断设备及病床呼叫系统等等。 此外，单片机在工商，金融，科研、教育，国防航空航天等领域都有着十分广泛的用途
上传时间： 2013-11-14
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介绍了Maxim公司推出的MAX6675器件的特点、工作原理,该器件是具有冷端补偿的单片K型热电偶放大器与数字转换器。详细描述了其与单片机AT89C52构成的数字化温度测量仪的硬件连接电路及软件实现方法。
上传时间： 2013-10-27
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介绍了以 MSP430F169 单片机为核心的的二氧化碳测量系统。实现二氧化碳浓度的显示，带有三线制4~20 的电流输出，能用标准的MODBUS 协议与上位机通讯，同时还有良好的人机交互界面。
上传时间： 2013-11-21
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