《计算机组成原理》是计算机系的一门核心课程。但是它涉及的知识面非常广，内容包括中央处理器、指令系统、存储系统、总线和输入输出系统等方面，学生在学习该课程时，普遍觉得内容抽象难于理解。但借助于该计算机组成原理实验系统，学生通过实验环节，可以进一步融会贯通学习内容，掌握计算机各模块的工作原理，相互关系的来龙去脉。 为了增强实验系统的功能，提高系统的灵活性，降低实验成本，我们采用FPGA芯片技术来彻底更新现有的计算器组成原理实验平台。该技术可根据用户要求为芯片加载由VHDL语言所编写出的不同的硬件逻辑，FPGA芯片具有重复编程能力，使得系统内硬件的功能可以像软件一样被编程，这种称为“软”硬件的全新系统设计概念，使实验系统具有极强的灵活性和适应性。它不仅使该系统性能的改进和扩充变得十分简易和方便，而且使学生自己设计不同的实验变为可能。计算机组成原理实验的最终目的是让学生能够设计CPU，但首先，学生必须知道CPU的各个功能部件是如何工作，以及相互之间是如何配合构成CPU的。因此，我们必须先设计出一个教学用的以FPGA芯片为核心的硬件平台，然后在此基础上开发出VHDL部件库及主要逻辑功能，并设计出一套实验。 本文重点研究了基于FPGA芯片的VHDL硬件系统，由于VHDL的高标准化和硬件描述能力，现代CPU的主要功能如计算，存储，I/O操作等均可由VHDL来实现。同时设计实验内容，包括时序电路的组成及控制原理实验、八位运算器的组成及复合运算实验、存储器实验、数据通路实验、浮点运算器实验、多流水线处理器实验等，这些实验形成一个相互关联的系统。每个实验先由教师讲解原理及原理图，学生根据教师提供的原理图，自己用MAX+PLUSII完成电路输入，学生实验实际上是编写VHDL，不需要写得很复杂，只要能调用接口，然后将程序烧入平台，这样既不会让学生花太多的时间在画电路图上，又能让学生更好的理解每个部件的工作原理和工作过程。 论文首先研究分析了FPGA硬件实验平台，即实验系统的硬件组成。系统采用FPGA-XC4010EPC84，62256CPLD以及其他外围芯片(例如74LS244，74LS275)组成。根据不同的实验要求，规划不同实验控制逻辑。用户可选择不同的实验逻辑，通过把实验逻辑下载到FPGA芯片中构成自己的实验平台。 其次，论文详细的阐述了VHDL模块化设计，如何运用VHDL技术来依次实现CPU的各个功能部件。VHDL语言作为一种国际标准化的硬件描述语言，自1987年获得IEEE批准以来，经过了1993年和2001年两次修改，至今已被众多的国际知名电子设计自动化(EDA)工具研发商所采用，并随同EDA设计工具一起广泛地进入了数字系统设计与研发领域，目前已成为电子业界普遍接受的一种硬件设计技术。再次，论文针对实验平台中遇到的较为棘手的多流水线等问题，也进行了深入的阐述和剖析。学生需要什么样的实验条件，实验内容及步骤才能了解当今CPU所采用的核心技术，才能掌握CPU的设计，运行原理。另外，本论文的背景是需要学生熟悉基本的VHDL知识或技能，因为实验是在编写VHDL代码的前提下完成的。 本文在基于实验室的环境下，基本上较为完整的实现了一个基于FPGA的实验平台方案。在此基础上，进行了部分功能的测试和部分性能方面的分析。本论文的研究，为FPGA在实际系统中的应用提供研究思路和参考方案。论文的研究结果将对FPGA与VHDL标准的进一步发展具有重要的理论和现实意义。
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本书分三部分介绍在美国广泛应用的、高功能的M68HC11系列单片机(8位机 ，Motorola公司)。内容包括Ｍ６８HC１１的结构与其基本原理、开发工具EVB(性能评估板)以及开发和应用技术。本书在介绍单片机硬、软件的基础上，进一步介绍了在美国实验室内，如何应用PC机及EVB来进行开发工作。通过本书的介绍，读者可了解这种单片机的原理并学会开发和应用方法。本书可作为大专院校单片机及其实验的教材(本科、短训班)。亦可供开发、应用单片机的各专业(计算机、机电、化工、纺织、冶金、自控、航空、航海……)有关技术人员参考。 第一部分 M68HC11 结构与原理Motorola单片机 1 Motorla单片机 1.1 概述 1.1.1 Motorola 单片机发展概况(3) 1.1.2 Motorola 单片机结构特点(4) 1.2 M68HC11系列单片机(5) 1.2.1 M68HC11产品系列(５) 1.2.2 MC68HC11E9特性(６) 1.2.3 MC68HC11E9单片机引脚说明(８) 1.3 Motorola 32位单片机(１４) 1.3.1中央处理器(CPU32)(１５) 1.3.2 定时处理器(TPU)(１６) 1.3.3 串行队列模块(QSM)(１６) 1.3.4 系统集成模块 (SIM)(１６) 1.3.5 RAM(１７) 2 系统配置与工作方式 2.1 系统配置(１９) 2.1.1 配置寄存器CONFIG(１９) 2.1.2 CONFIG寄存器的编程与擦除(２０) 2?2 工作方式选择(２１) 2.3 M68HC11的工作方式(２３) 2.3.1 普通单片工作方式(２３) 2.3.2 普通扩展工作方式(２３) 2.3.3 特殊自举方式(２７) 2.3.4 特殊测试方式(２８) 3 中央处理器(CPU)与片上存储器 3.1 CPU寄存器(３１) 3?1?1 累加器A、B和双累加器D(３２) 3.1.2 变址寄存器X、Y(３２) 3.1.3 栈指针SP(３２) 3.1.4 程序计数器PC(３３) 3.1.5 条件码寄存器CCR(３３) 3.2 片上存储器(３４) 3.2.1 存储器分布(３４) 3.2.2 RAM和INIT寄存器(３５) 3.2.3 ROM(３７) 3.2.4 EEPROM(３７) 3.3 M68HC11 CPU的低功耗方式(３９) 3.3.1 WAIT方式(３９) 3.3.2 ＳＴＯP方式(４０) 4 复位和中断 4.1 复位(４１) 4.1.1 M68HC11的系统初始化条件(４１) 4.1.2 复位形式(４３) 4.2 中断(４８) 4.2.1 条件码寄存器CCR中的中断屏蔽位(４８) 4.2.2 中断优先级与中断矢量(４９) 4.2.3 非屏蔽中断(５２) 4.2.4 实时中断(５３) 4.2.5 中断处理过程(５６) 5 M68HC11指令系统 5.1 M68HC11寻址方式(５９) 5.1.1 立即寻址(IMM)(５９) 5.1.2 扩展寻址(EXT)(６０) 5.1.3 直接寻址(DIR)(６０) 5.1.4 变址寻址(INDX、INDY)(６１) 5.1.5 固有寻址(INH)(６２) 5.1.6 相对寻址(REL)(６２) 5.1.7 前置字节(６３) 5.2 M68HC11指令系统(６３) 5.2.1 累加器和存储器指令(６３) 5.2.2 栈和变址寄存器指令(６８) 5.2.3 条件码寄存器指令(６９) 5.2.4 程序控制指令(７０) 6 输入与输出 6.1 概述(７３) 6.2 并行I／O口(７４) 6.2.1 并行I／O寄存器(７４) 6.2.2 应答I／O子系统(７６) 6?3 串行通信接口SCI(８２) 6.3.1 基本特性(８３) 6.3.2 数据格式(８３) 6.3.3 SCI硬件结构(８４) 6.3.4 SCI寄存器(８６) 6.4 串行外围接口SPI(９２) 6.4.1 SPI特性(９２) 6.4.2 SPI引脚信号(９２) 6.4.3 SPI结构(９３) 6.4.4 SPI寄存器(９５) 6.4.5 SPI系统与外部设备进行串行数据传输(９９) 7 定时器系统与脉冲累加器 7.1 概述(１０５) 7.2 循环计数器(１０７) 7.2.1 时钟分频器(１０７) 7.2.2 计算机正常工作监视功能(１１０) 7.2.3 定时器标志的清除(１１０) 7.3 输入捕捉功能(１１１) 7.3.1 概述(１１１) 7.3.2 定时器输入捕捉锁存器(TIC1、TIC2、TIC3) 7.3.3 输入信号沿检测逻辑(１１３) 7.3.4 输入捕捉中断(１１３) 7.4 输出比较功能(１１４) 7.4.1 概述(１１４) 7.4.2 输出比较功能使用的寄存器(１１６) 7.4.3 输出比较示例(１１８) 7.5 脉冲累加器(１１９) 7.5.1 概述(１１９) 7.5.2 脉冲累加器控制和状态寄存器(１２１) 8 A／Ｄ转换系统 8.1 电荷重新分布技术与逐次逼近算法(１２５) 8.1.1 基本电路(１２５) 8.1.2 A／D转换逐次逼近算法原理(１３０) 8.2 M68HC11中Ａ／Ｄ转换的实现方法(１３１) 8.2.1 逐次逼近Ａ／Ｄ转换器(１３１) 8.2.2 控制寄存器(１３２) 8.2.3 系统控制逻辑(１３５)? 9 单片机的内部操作 9.1 用立即> 图书前言 美国Motorola公司从80年代中期开始推出的M68HC11系列单片机是当今功能最强、性能／价格比最好的八位单片微计算机之一。在美国，它已被广泛地应用于教学和各种工业控制系统中。? 该单片机有丰富的I／O功能，完善的系统保护功能和软件控制的节电工作方式 。它的指令系统与早期Motorola单片机MC6801等兼容，同时增加了91条新指令。其中包含16位乘法、除法运算指令等。 为便于用户开发和应用M68HC11单片机，Motorola公司提供了多种开发工具。M68HC11 EVB (Evaluation Board)性能评估板就是一种M68HC11系列单片机的廉价开发工具。它既可用来 调试用户程序，又可在仿真方式下运行。为方便用户，M68HC11 EVB可与IBM?PC连接 ，借助于交叉汇编、通信程序等软件，在IBM?PC上调试程序。? 本书分三部分(共15章)介绍了M68HC11的结构和基本原理、开发工具-EVB及开发应用实例等。第一部分（１～９章），介绍M68HC11的结构和基本原理。包括概述，系统配置与工作方式、CPU和存储器、复位和中断、指令系统、I／Ｏ、定时器系统和脉冲累加器、Ａ／Ｄ转换系统、单片机的内部操作等。第二部分(１０～１１章)，介绍M68HC11 EVB的原理和技术特性以及EVB的应用。第三部分(１２～１５章)，介绍M68HC11的开发与应用技术。包括基本的编程练习、应用程序设计、接口实验、接口设计及应用等。 读者通过学习本书，不仅可了解M68HC11的硬件、软件，而且可了解使用EVB开发和应用M68HC11单片机的方法。在本书的第三部分专门提供了一部分实验和应用程序。? 本书系作者张宁作为高级访问学者，应邀在美国马萨诸塞州洛厄尔大学(University of Massachusetts Lowell)工作期间完成的。全书由张宁执笔。在编著过程中，美国洛厄尔大学的R·代克曼教授?(Professor Robert J. Dirkman)多次与张宁一起讨论、研究，并提供部分资料及实验数据。参加编写和审校等工作的还有王云霞、孙晓芳、刘安鲁、张籍、来安德、张杨等同志。? 为将M68HC11系列单片机尽快介绍给我国，美国Motorola公司的Terrence M.S.Heng先生曾大力支持本书的编著和出版。在此表示衷心感谢。
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PIC 单片机的组成习题解答 解答部分1. PIC 单片机指令的执行过程遵循着一种全新哈佛总线体系结构的原则，充分利用了计算机系统在程序存储器和数据存储器之间地址空间的相互独立性，取指过程和执行指令过程可以流水线操作同时进行。因此，当PIC 时钟频率为4MHZ时，执行一条非转移类指令需要4 个系统时钟周期，即1us,但其指令执行的真实时间应为2us(在执行n—1 条指令时取第n 条指令，然后执行第n 条指令)。所以选项B 正确2. 端口RE 共有3 个引脚RE0~RE2，它们除了用做普通I/O 引脚和第5~7 路模拟信号输入引脚外，还依次分别承担并行口读出/写入/片选控制端引脚。A． 对。读出/写入（REO~RE1）。B．错。同步串行的相关引脚与端口C 有关。C．错。通用异步/同步串行的相关引脚与端口C有关。D． 错。CCP模块的相关引脚也是与端口C有关。所以选项A正确。3. 上电延时电路能提供一个固定的72ms 上电延时，从而使VDD有足够的时间上繁荣昌盛到单片机合适的工作电压。所以选项B 正确。
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单片机指令系统原理 51单片机的寻址方式 学习汇编程序设计，要先了解CPU的各种寻址法，才能有效的掌握各个命令的用途，寻址法是命令运算码找操作数的方法。在我们学习的8051单片机中，有6种寻址方法，下面我们将逐一进行分析。 立即寻址 在这种寻址方式中，指令多是双字节的，一般第一个字节是操作码，第二个字节是操作数。该操作数直接参与操作，所以又称立即数，有“#”号表示。立即数就是存放在程序存储器中的常数，换句话说就是操作数（立即数）是包含在指令字节中的。 例如：MOV A，#3AH这条指令的指令代码为74H、3AH，是双字节指令，这条指令的功能是把立即数3AH送入累加器A中。MOV DPTR，#8200H在前面学单片机的专用寄存器时，我们已学过，DPTR是一个16位的寄存器，它由DPH及DPL两个8位的寄存器组成。这条指令的意思就是把立即数的高8位（即82H）送入DPH寄存器，把立即数的低8位（即00H）送入DPL寄存器。这里也特别说明一下：在80C51单片机的指令系统中，仅有一条指令的操作数是16位的立即数，其功能是向地址指针DPTR传送16位的地址，即把立即数的高8位送入DPH，低8位送入DPL。 直接寻址 直接寻址方式是指在指令中操作数直接以单元地址的形式给出，也就是在这种寻址方式中，操作数项给出的是参加运算的操作数的地址，而不是操作数。例如：MOV A，30H 这条指令中操作数就在30H单元中，也就是30H是操作数的地址，并非操作数。 在80C51单片机中，直接地址只能用来表示特殊功能寄存器、内部数据存储器以及位地址空间，具体的说就是：1、内部数据存储器RAM低128单元。在指令中是以直接单元地址形式给出。我们知道低128单元的地址是00H-7FH。在指令中直接以单元地址形式给出这句话的意思就是这0-127共128位的任何一位，例如0位是以00H这个单元地址形式给出、1位就是以01H单元地址给出、127位就是以7FH形式给出。2、位寻址区。20H-2FH地址单元。3、特殊功能寄存器。专用寄存器除以单元地址形式给出外，还可以以寄存器符号形式给出。例如下面我们分析的一条指令 MOV IE，#85H 前面的学习我们已知道，中断允许寄存器IE的地址是80H，那么也就是这条指令可以以MOV IE，#85H 的形式表述，也可以MOV 80H，#85H的形式表述。 关于数据存储器RAM的内部情况，请查看我们课程的第十二课。 直接寻址是唯一能访问特殊功能寄存器的寻址方式！ 大家来分析下面几条指令：MOV 65H，A ；将A的内容送入内部RAM的65H单元地址中MOV A，direct ；将直接地址单元的内容送入A中MOV direct,direct；将直接地址单元的内容送直接地址单元MOV IE,#85H ；将立即数85H送入中断允许寄存器IE 前面我们已学过，数据前面加了“#”的，表示后面的数是立即数（如#85H，就表示85H就是一个立即数），数据前面没有加“#”号的，就表示后面的是一个地址地址（如，MOV 65H，A这条指令的65H就是一个单元地址）。 寄存器寻址 寄存器寻址的寻址范围是：1、4个工作寄存器组共有32个通用寄存器，但在指令中只能使用当前寄存器组（工作寄存器组的选择在前面专用寄存器的学习中，我们已知道，是由程序状态字PSW中的RS1和RS0来确定的），因此在使用前常需要通过对PSW中的RS1、RS0位的状态设置，来进行对当前工作寄存器组的选择。2、部份专用寄存器。例如，累加器A、通用寄存器B、地址寄存器DPTR和进位位CY。 寄存器寻址方式是指操作数在寄存器中，因此指定了寄存器名称就能得到操作数。例如：MOV A，R0这条指令的意思是把寄存器R0的内容传送到累加器A中，操作数就在R0中。INC R3这条指令的意思是把寄存器R3中的内容加1 从前面的学习中我产应可以理解到，其实寄存器寻址方式就是对由PSW程序状态字确定的工作寄存器组的R0-R7进行读/写操作。 寄存器间接寻址 寄存间接寻址方式是指寄存器中存放的是操作数的地址，即操作数是通过寄存器间接得到的，因此称为寄存器间接寻址。 MCS-51单片机规定工作寄存器的R0、R1做为间接寻址寄存器。用于寻址内部或外部数据存储器的256个单元。为什么会是256个单元呢？我们知道，R0或者R1都是一个8位的寄存器，所以它的寻址空间就是2的八次方=256。例：MOV R0，#30H ；将值30H加载到R0中 MOV A，@R0 ；把内部RAM地址30H内的值放到累加器A中 MOVX A，@R0 ；把外部RAM地址30H内的值放到累加器A中 大家想想，如果用DPTR做为间址寄存器，那么它的寻址范围是多少呢？DPTR是一个16位的寄存器，所以它的寻址范围就是2的十六次方=65536=64K。因用DPTR做为间址寄存器的寻址空间是64K，所以访问片外数据存储器时，我们通常就用DPTR做为间址寄存器。例：MOV DPTR，#1234H ；将DPTR值设为1234H（16位） MOVX A，@DPTR ；将外部RAM或I/O地址1234H内的值放到累加器A中 在执行PUSH（压栈）和POP（出栈）指令时，采用堆栈指针SP作寄存器间接寻址。例：PUSH 30H ；把内部RAM地址30H内的值放到堆栈区中堆栈区是由SP寄存器指定的，如果执行上面这条命令前，SP为60H，命令执行后会把内部RAM地址30H内的值放到RAM的61H内。 那么做为寄存器间接寻址用的寄存器主要有哪些呢？我们前面提到的有四个，R0、R1、DPTR、SP 寄存器间接寻址范围总结：1、内部RAM低128单元。对内部RAM低128单元的间接寻址，应使用R0或R1作间址寄存器，其通用形式为@Ri（i=0或1）。 2、外部RAM 64KB。对外部RAM64KB的间接寻址，应使用@DPTR作间址寻址寄存器，其形式为：@DPTR。例如MOVX A，@DPTR；其功能是把DPTR指定的外部RAM的单元的内容送入累加器A中。外部RAM的低256单元是一个特殊的寻址区，除可以用DPTR作间址寄存器寻址外，还可以用R0或R1作间址寄存器寻址。例如MOVX A，@R0；这条指令的意思是，把R0指定的外部RAM单元的内容送入累加器A。 堆栈操作指令（PUSH和POP）也应算作是寄存器间接寻址，即以堆栈指针SP作间址寄存器的间接寻址方式。 寄存器间接寻址方式不可以访问特殊功能寄存器！！ 寄存器间接寻址也须以寄存器符号的形式表示，为了区别寄存器寻址我寄存器间接寻址的区别，在寄存器间接寻址方式式中，寄存器的名称前面加前缀标志“@”。 基址寄存器加变址寄存器的变址寻址 这种寻址方式以程序计数器PC或DPTR为基址寄存器，累加器A为变址寄存器，变址寻址时，把两者的内容相加，所得到的结果作为操作数的地址。这种方式常用于访问程序存储器ROM中的数据表格，即查表操作。变址寻址只能读出程序内存入的值，而不能写入，也就是说变址寻址这种方式只能对程序存储器进行寻址，或者说它是专门针对程序存储器的寻址方式。例：MOVC A，@A+DPTR这条指令的功能是把DPTR和A的内容相加，再把所得到的程序存储器地址单元的内容送A假若指令执行前A=54H，DPTR=3F21H，则这条指令变址寻址形成的操作数地址就是54H+3F21H=3F75H。如果3F75H单元中的内容是7FH，则执行这条指令后，累加器A中的内容就是7FH。 变址寻址的指令只有三条，分别如下：JMP @A+DPTRMOVC A，@A+DPTRMOVC A，@A+PC 第一条指令JMP @A+DPTR这是一条无条件转移指令，这条指令的意思就是DPTR加上累加器A的内容做为一个16位的地址，执行JMP这条指令是，程序就转移到A+DPTR指定的地址去执行。 第二、三条指令MOVC A，@A+DPTR和MOVC A，@A+PC指令这两条指令的通常用于查表操作，功能完全一样，但使用起来却有一定的差别，现详细说明如下。我们知道，PC是程序指针，是十六位的。DPTR是一个16位的数据指针寄存器，按理，它们的寻址范围都应是64K。我们在学习特殊功能寄存器时已知道，程序计数器PC是始终跟踪着程序的执行的。也就是说，PC的值是随程序的执行情况自动改变的，我们不可以随便的给PC赋值。而DPTR是一个数据指针，我们就可以给空上数据指针DPTR进行赋值。我们再看指令MOVC A，@A+PC这条指令的意思是将PC的值与累加器A的值相加作为一个地址，而PC是固定的，累加器A是一个8位的寄存器，它的寻址范围是256个地址单元。讲到这里，大家应可明白，MOVC A，@A+PC这条指令的寻址范围其实就是只能在当前指令下256个地址单元。所在，这在我们实际应用中，可能就会有一个问题，如果我们需要查询的数据表在256个地址单元之内，则可以用MOVC A，@A+PC这条指令进行查表操作，如果超过了256个单元，则不能用这条指令进行查表操作。刚才我们已说到，DPTR是一个数据指针，这个数据指针我们可以给它赋值操作的。通过赋值操作。我们可以使MOVC A，@A+DPTR这条指令的寻址范围达到64K。这就是这两条指令在实际应用当中要注意的问题。 变址寻址方式是MCS-51单片机所独有的一种寻址方式。 位寻址 80C51单片机有位处理功能，可以对数据位进行操作，因此就有相应的位寻址方式。所谓位寻址，就是对内部RAM或可位寻址的特殊功能寄存器SFR内的某个位，直接加以置位为1或复位为0。 位寻址的范围，也就是哪些部份可以进行位寻址： 1、我们在第十二课学习51单片机的存储器结构时，我们已知道在单片机的内部数据存储器RAM的低128单元中有一个区域叫位寻址区。它的单元地址是20H-2FH。共有16个单元，一个单元是8位，所以位寻址区共有128位。这128位都单独有一个位地址，其位地址的名字就是00H-7FH。这里就有一个比较麻烦的问题需要大家理解清楚了。我们在前面的学习中00H、01H。。。。7FH等等，所表示的都是一个字节（或者叫单元地址），而在这里，这些数据都变成了位地址。我们在指令中，或者在程序中如何来区分它是一个单元地址还是一个位地址呢？这个问题，也就是我们现在正在研究的位寻址的一个重要问题。其实，区分这些数据是位地址还是单元地址，我们都有相应的指令形式的。这个问题我们在后面的指令系统学习中再加以论述。 2、对专用寄存器位寻址。这里要说明一下，不是所有的专用寄存器都可以位寻址的。具体哪些专用寄存器可以哪些专用寄存器不可以，请大家回头去看看我们前面关于专用寄存器的相关文章。一般来说，地址单元可以被8整除的专用寄存器，通常都可以进行位寻址，当然并不是全部，大家在应用当中应引起注意。 专用寄存器的位寻址表示方法： 下面我们以程序状态字PSW来进行说明 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 CY AC F0 RS1 RS0 OV P 1、直接使用位地址表示：看上表，PSW的第五位地址是D5，所以可以表示为D5H MOV C，D5H 2、位名称表示：表示该位的名称，例如PSW的位5是F0，所以可以用F0表示 MOV C，F0 3、单元（字节）地址加位表示：D0H单元位5，表示为DOH.5 MOV C,D0H.5 4、专用寄存器符号加位表示：例如PSW.5 MOV C,PSW.5 这四种方法实现的功能都是相同的，只是表述的方式不同而已。 例题： 1. 说明下列指令中源操作数采用的寻址方式。 MOV R5，R7 答案：寄存器寻址方式 MOV A，55H 直接寻址方式 MOV A，＃55H 立即寻址方式 JMP @A+DPTR 变址寻址方式 MOV 30H，C 位寻址方式 MOV A，@R0 间接寻址方式 MOVX A,@R0 间接寻址方式 改错题 请判断下列的MCS-51单片机指令的书写格式是否有错，若有，请说明错误原因。 MOV R0，@R3 答案：间址寄存器不能使用R2～R7。 MOVC A，@R0+DPTR 变址寻址方式中的间址寄存器不可使用R0，只可使用A。 ADD R0，R1 运算指令中目的操作数必须为累加器A，不可为R0。 MUL AR0 乘法指令中的乘数应在B寄存器中，即乘法指令只可使用AB寄存器组合。
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MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用TI公司的MSP430系列微控制器是一个近期推出的单片机品种。它在超低功耗和功能集成上都有一定的特色，尤其适合应用在自动信号采集系统、液晶显示智能化仪器、电池供电便携式装置、超长时间连续工作设备等领域。《MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用》对这一系列产品的原理、结构及内部各功能模块作了详细的说明，并以方便工程师及程序员使用的方式提供软件和硬件资料。由于MSP430系列的各个不同型号基本上是这些功能模块的不同组合，因此，掌握《MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用》的内容对于MSP430系列的原理理解和应用开发都有较大的帮助。《MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用》的内容主要根据TI公司的《MSP430 Family Architecture Guide and Module Library》一书及其他相关技术资料编写。 《MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用》供高等院校自动化、计算机、电子等专业的教学参考及工程技术人员的实用参考，亦可做为应用技术的培训教材。MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用 目录 第1章 MSP430系列1.1 特性与功能1.2 系统关键特性1.3 MSP430系列的各种型号??第2章 结构概述2.1 CPU2.2 代码存储器?2.3 数据存储器2.4 运行控制?2.5 外围模块2.6 振荡器、倍频器和时钟发生器??第3章 系统复位、中断和工作模式?3.1 系统复位和初始化3.2 中断系统结构3.3 中断处理3.3.1 SFR中的中断控制位3.3.2 外部中断3.4 工作模式3.5 低功耗模式3.5.1 低功耗模式0和模式13.5.2 低功耗模式2和模式33.5.3 低功耗模式43.6 低功耗应用要点??第4章 存储器组织4.1 存储器中的数据4.2 片内ROM组织4.2.1 ROM表的处理4.2.2 计算分支跳转和子程序调用4.3 RAM与外围模块组织4.3.1 RAM4.3.2 外围模块--地址定位4.3.3 外围模块--SFR??第5章 16位CPU?5.1 CPU寄存器5.1.1 程序计数器PC5.1.2 系统堆栈指针SP5.1.3 状态寄存器SR5.1.4 常数发生寄存器CG1和CG2?5.2 寻址模式5.2.1 寄存器模式5.2.2 变址模式5.2.3 符号模式5.2.4 绝对模式5.2.5 间接模式5.2.6 间接增量模式5.2.7 立即模式5.2.8 指令的时钟周期与长度5.3 指令集概述5.3.1 双操作数指令5.3.2 单操作数指令5.3.3 条件跳转5.3.4 模拟指令的简短格式5.3.5 其他指令5.4 指令分布??第6章 硬件乘法器?6.1 硬件乘法器的操作6.2 硬件乘法器的寄存器6.3 硬件乘法器的SFR位6.4 硬件乘法器的软件限制6.4.1 硬件乘法器的软件限制--寻址模式6.4.2 硬件乘法器的软件限制--中断程序??第7章 振荡器与系统时钟发生器?7.1 晶体振荡器7.2 处理机时钟发生器7.3 系统时钟工作模式7.4 系统时钟控制寄存器7.4.1 模块寄存器7.4.2 与系统时钟发生器相关的SFR位7.5 DCO典型特性??第8章 数字I/O配置?8.1 通用端口P08.1.1 P0的控制寄存器8.1.2 P0的原理图8.1.3 P0的中断控制功能8.2 通用端口P1、P28.2.1 P1、P2的控制寄存器8.2.2 P1、P2的原理图8.2.3 P1、P2的中断控制功能8.3 通用端口P3、P48.3.1 P3、P4的控制寄存器8.3.2 P3、P4的原理图8.4 LCD端口8.5 LCD端口--定时器/端口比较器??第9章 通用定时器/端口模块?9.1 定时器/端口模块操作9.1.1 定时器/端口计数器TPCNT1--8位操作9.1.2 定时器/端口计数器TPCNT2--8位操作9.1.3 定时器/端口计数器--16位操作9.2 定时器/端口寄存器9.3 定时器/端口SFR位9.4 定时器/端口在A/D中的应用9.4.1 R/D转换原理9.4.2 分辨率高于8位的转换??第10章 定时器?10.1 Basic Timer110.1.1 Basic Timer1寄存器10.1.2 SFR位10.1.3 Basic Timer1的操作10.1.4 Basic Timer1的操作--LCD时钟信号fLCD?10.2 8位间隔定时器/计数器10.2.1 8位定时器/计数器的操作10.2.2 8位定时器/计数器的寄存器10.2.3 与8位定时器/计数器有关的SFR位10.2.4 8位定时器/计数器在UART中的应用10.3 看门狗定时器11.1.3 比较模式11.1.4 输出单元11.2 TimerA的寄存器11.2.1 TimerA控制寄存器TACTL11.2.2 捕获/比较控制寄存器CCTL11.2.3 TimerA中断向量寄存器11.3 TimerA的应用11.3.1 TimerA增计数模式应用11.3.2 TimerA连续模式应用11.3.3 TimerA增/减计数模式应用11.3.4 TimerA软件捕获应用11.3.5 TimerA处理异步串行通信协议11.4 TimerA的特殊情况11.4.1 CCR0用做周期寄存器11.4.2 定时器寄存器的启/停11.4.3 输出单元Unit0??第12章 USART外围接口--UART模式?12.1 异步操作12.1.1 异步帧格式12.1.2 异步通信的波特率发生器12.1.3 异步通信格式12.1.4 线路空闲多处理机模式12.1.5 地址位格式12.2 中断与控制功能12.2.1 USART接收允许12.2.2 USART发送允许12.2.3 USART接收中断操作12.2.4 USART发送中断操作12.3 控制与状态寄存器12.3.1 USART控制寄存器UCTL12.3.2 发送控制寄存器UTCTL12.3.3 接收控制寄存器URCTL12.3.4 波特率选择和调制控制寄存器12.3.5 USART接收数据缓存URXBUF12.3.6 USART发送数据缓存UTXBUF12.4 UART模式--低功耗模式应用特性12.4.1 由UART帧启动接收操作12.4.2 时钟频率的充分利用与UART模式的波特率12.4.3 节约MSP430资源的多处理机模式12.5 波特率的计算??第13章 USART外围接口--SPI模式?13.1 USART的同步操作13.1.1 SPI模式中的主模式--MM=1、SYNC=113.1.2 SPI模式中的从模式--MM=0、SYNC=113.2 中断与控制功能13.2.1 USART接收允许13.2.2 USART发送允许13.2.3 USART接收中断操作13.2.4 USART发送中断操作13.3 控制与状态寄存器13.3.1 USART控制寄存器13.3.2 发送控制寄存器UTCTL13.3.3 接收控制寄存器URCTL13.3.4 波特率选择和调制控制寄存器13.3.5 USART接收数据缓存URXBUF13.3.6 USART发送数据缓存UTXBUF??第14章 液晶显示驱动?14.1 LCD驱动基本原理14.2 LCD控制器/驱动器14.2.1 LCD控制器/驱动器功能14.2.2 LCD控制与模式寄存器14.2.3 LCD显示内存14.2.4 LCD操作软件例程14.3 LCD端口功能14.4 LCD与端口模式混合应用实例??第15章 A/D转换器?15.1 概述15.2 A/D转换操作15.2.1 A/D转换15.2.2 A/D中断15.2.3 A/D量程15.2.4 A/D电流源15.2.5 A/D输入端与多路切换15.2.6 A/D接地与降噪15.2.7 A/D输入与输出引脚15.3 A/D控制寄存器??第16章 其他模块16.1 晶体振荡器16.2 上电电路16.3 晶振缓冲输出??附录A 外围模块地址分配?附录B 指令集描述?B1 指令汇总B2 指令格式B3 不增加ROM开销的指令模拟B4 指令说明B5 用几条指令模拟的宏指令??附录C EPROM编程?C1 EPROM操作C2 快速编程算法C3 通过串行数据链路应用\"JTAG\"特性的EPROM模块编程C4 通过微控制器软件实现对EPROM模块编程??附录D MSP430系列单片机参数表?附录E MSP430系列单片机产品编码?附录F MSP430系列单片机封装形式?
上传时间： 2014-05-07
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含原理图+电路图+程序的波形发生器:在工作中，我们常常会用到波形发生器，它是使用频度很高的电子仪器。现在的波形发生器都采用单片机来构成。单片机波形发生器是以单片机核心，配相应的外围电路和功能软件，能实现各种波形发生的应用系统，它由硬件部分和软件部分组成，硬件是系统的基础，软件则是在硬件的基础上，对其合理的调配和使用，从而完成波形发生的任务。 波形发生器的技术指标：（1） 波形类型：方型、正弦波、三角波、锯齿波；（2） 幅值电压：1V、2V、3V、4V、5V；（3） 频率值：10HZ、20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ；（4） 输出极性：双极性操作设计1、 机器通电后，系统进行初始化，LED在面板上显示6个0，表示系统处于初始状态，等待用户输入设置命令，此时，无任何波形信号输出。2、 用户按下“F”、“V”、“W”，可以分别进入频率，幅值波形设置，使系统进入设置状态，相应的数码管显示“一”，此时，按其它键，无效；3、 在进入某一设置状态后，输入0~9等数字键，（数字键仅在设置状态时，有效）为欲输出的波形设置相应参数，LED将参数显示在面板上；4、 如果在设置中，要改变已设定的参数，可按下“CL”键，清除所有已设定参数，系统恢复初始状态，LED显示6个0，等待重新输入命令；5、 当必要的参数设定完毕后，所有参数显示于LED上，用户按下“EN”键，系统会将各波形参数传递到波形产生模块中，以便控制波形发生，实现不同频率，不同电压幅值，不同类型波形的输出；6、 用户按下“EN”键后，波形发生器开始输出满足参数的波形信号，面板上相应类型的运行指示灯闪烁，表示波形正在输出，LED显示波形类型编号，频率值、电压幅值等波形参数；7、 波形发生器在输出信号时，按下任意一个键，就停止波形信号输出，等待重新设置参数，设置过程如上所述，如果不改变参数，可按下“EN”键，继续输出原波形信号；8、 要停止波形发生器的使用，可按下复位按钮，将系统复位，然后关闭电源。硬件组成部分通过综合比较，决定选用获得广泛应用，性能价格高的常用芯片来构成硬件电路。单片机采用MCS-51系列的89C51（一块）,74LS244和74LS373（各一块）,反相驱动器 ULN2803A（一块）,运算放大器 LM324（一块） 波形发生器的硬件电路由单片机、键盘显示器接口电路、波形转换（D/ A）电路和电源线路等四部分构成。1.单片机电路功能：形成扫描码，键值识别，键功能处理，完成参数设置；形成显示段码,向LED显示接口电路输出；产生定时中断；形成波形的数字编码,并输出到D/A接口电路；如电路原理图所示： 89C51的P0口和P2口作为扩展I/O口，与8255、0832、74LS373相连接，可寻址片外的寄存器。单片机寻址外设，采用存储器映像方式，外部接口芯片与内部存储器统一编址，89Ｃ51提供16根地址线P0（分时复用）和P2，P2口提供高8位地址线，P0口提供低8位地址线。P0口同时还要负责与8255，0832的数据传递。P2.7是8255的片选信号，P2.6是0832（1）的片选，P2.5是0832（2）的片选，低电平有效，P0.0、P0.1经过74LS373锁存后，送到8255的A1、A2作，片内A口，B口，C口，控制口等寄存器的字选。89C51的P1口的低4位连接4只发光三极管，作为波形类型指示灯，表示正在输出的波形是什么类型。单片机89C51内部有两个定时器/计数器，在波形发生器中使用T0作为中断源。不同的频率值对应不同的定时初值，定时器的溢出信号作为中断请求。控制定时器中断的特殊功能寄存器设置如下：定时控制寄存器TCON＝（０００１００００）工作方式选择寄存器（TMOD）＝（００００００００）中断允许控制寄存器（IE）＝（１０００００１０）2、键盘显示器接口电路功能：驱动6位数码管动态显示； 提供响应界面； 扫面键盘； 提供输入按键。由并口芯片8255，锁存器74LS273，74LS244，反向驱动器ULN2803A，6位共阴极数码管（LED）和4×4行列式键盘组成。8255的C口作为键盘的I/O接口，C口的低4位输出到扫描码，高4位作为输入行状态，按键的分布如图所示。8255的A口作为LED段码输出口，与74LS244相连接，B口作为LED的位选信号输出口，与ULN2803A相连接。8255内部的4个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电路功能：将波形样值的数字编码转换成模拟值；完成单极性向双极性的波形输出；构成由两片0832和一块LM324运放组成。0832（1）是参考电压提供者，单片机向0832（1）内的锁存器送数字编码，不同的编码会产生不同的输出值，在本发生器中，可输出1V、2V、3V、4V、5V等五个模拟值，这些值作为0832（2）的参考电压，使0832（2）输出波形信号时，其幅度是可调的。0832（2）用于产生各种波形信号，单片机在波形产生程序的控制下，生成波形样值编码，并送到0832（2）中的锁存器，经过D/A转换，得到波形的模拟样值点，假如N个点就构成波形的一个周期，那么0832（2）输出N个样值点后，样值点形成运动轨迹，就是波形信号的一个周期。重复输出N个点后，由此成第二个周期，第三个周期……。这样0832（2）就能连续的输出周期变化的波形信号。运放A1是直流放大器，运放A2是单极性电压放大器，运放A3是双极性驱动放大器，使波形信号能带得起负载。地址分配：0832（1）：DFFFH ，0832（2）：BFFFH4、电源电路：功能：为波形发生器提供直流能量；构成由变压器、整流硅堆，稳压块7805组成。220V的交流电，经过开关，保险管（1.5A/250V），到变压器降压，由220V降为10V，通过硅堆将交流电变成直流电，对于谐波，用4700μF的电解电容给予滤除。为保证直流电压稳定，使用7805进行稳压。最后，＋5V电源配送到各用电负载。
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单片机应用技术选编(9) 目录 第一章 专题论述1.1 集成电路进入片上系统时代(2)1.2 系统集成芯片综述(10)1.3 Java嵌入技术综述(18)1.4 Java的线程机制(23)1.5 嵌入式系统中的JTAG接口编程技术(29)1.6 EPAC器件技术概述及应用(37)1.7 VHDL设计中电路简化问题的探讨(42)1.8 8031芯片主要模块的VHDL描述与仿真(48)1.9 ISP技术在数字系统设计中的应用(59)1.10 单片机单总线技术(64)1.11 智能信息载体iButton及其应用(70)1.12 基于单片机的高新技术产品加密方法探讨(76)1.13 新一代私钥加密标准AES进展与评述(80)1.14 基于单片机的实时3DES加密算法的实现(86)1.15 ATA接口技术(90)1.16 基于IDE硬盘的高速数据存储器研究(98)1.17 模拟比较器的应用(102) 第二章 综合应用技术2.1 闪速存储器硬件接口和程序设计中的关键技术(126)2.2 51单片机节电模式的应用(131)2.3 分布式实时应用的两个重要问题(137)2.4 分布式运算单元的原理及其实现方法(141)2.5 用PLD器件设计逻辑电路时的竞争冒险现象(147)2.6 IRIG?B格式时间码解码接口卡电路设计(150)2.7 一种基于单片机时频信号处理的实用方法(155)2.8 射频接收系统晶体振荡电路的设计与分析(161)2.9 揭开ΣΔ ADC的神秘面纱(166)2.10 过采样高阶A/D转换器的硬件实现(172)2.11 A/D转换的计算与编程(176)2.12 一种提高单片机内嵌式A/D分辨力的方法(179)2.13 单片微型计算机多字节浮点快速相对移位法开平方运算的实现(182)2.14 单片微型计算机多字节浮点除法快速扫描运算的实现(186)2.15 DSP芯片与触摸屏的接口控制(188)第三章 操作系统与软件技术3.1 嵌入式系统中的实时操作系统(192)3.2 嵌入式系统的开发利器——Windows CE操作系统(197)3.3 介绍一种实时操作系统DSP/BIOS(203)3.4 实时操作系统用于嵌入式应用系统的设计(212)3.5 实时Linux操作系统初探(217)3.6 Linux网络设备驱动程序分析与设计(223)3.7 在51系列单片机上实现非抢先式消息驱动机制的RTOS(229)3.8 用结构化程序设计思想指导汇编语言开发(236)3.9 单片机高级语言C51与汇编语言ASM51的通用接口(240)3.10 ASM51无参数化调用C51函数的实现(245)3.11 TMS320C3X的汇编语言和C语言及混合编程技术(249)3.12 TMS320C6000嵌入式系统优化编程的研究(254)3.13 TMS320C54X软件模拟实现UART技术(260)3.14 W78E516及其在系统编程的实现(265)3.15 键盘键入信号软件处理方法探讨(272)3.16 单片机系统中数字滤波的算法(276)第四章 网络、通信与数据传送 4.1 实时单片机通信网络中的内存管理(284)4.2 CRC16编码在单片机数据传输系统中的实现(288)4.3 在VC++中用ActiveX控件实现与单片机的串行通信(293)4.4 利用Windows API函数构造C++类实现串行通信(298)4.5 用Win32 API实现PC机与多单片机的串行通信(304)4.6 GPS接收机与PC机串行通信技术的开发与应用(311)4.7 TCP/IP协议问题透析(316)4.8 单片机的MODEM通信(328)4.9 无线串行接口电路设计(335)4.10 通用无线数据传输电路设计(340)4.11 FX909在无线高速MODEM中的应用(343)4.12 蓝牙——短距离无线连接新技术(348)4.13 蓝牙技术——一种短距离的无线连接技术(351)4.14 蓝牙芯片及其应用(357)4.15 BlueCoreTM01蓝牙芯片的特性与应用(361)4.16 内嵌微控制器的无线数据发射器的特性及应用(365)第五章 新器件及其应用技术5.1 一种全新结构的微控制器——Triscend E5(372)5.2 PSD8XXF的在系统编程技术(376)5.3 PSD813F1及其接口编程技术(382)5.4 一种优越的可编程逻辑器件——ISP器件(387)5.5 ISPPLD原理及其设计应用(393)5.6 ispPAC10在系统可编程模拟电路及其应用(397)5.7 在系统可编程器件ispPAC80及其应用(404)5.8 采用ispLSI1016设计高精度光电码盘计数器(408)5.9 基于ADμC812的一种仪表开发平台(413)5.10 基于P87LPC764的ΣΔ ADC应用设计方法(418)5.11 MP3解码芯片组及其应用(431)5.12 射频IC卡E5550原理及应用(434)5.13 HD7279A键盘显示驱动芯片及应用(439)5.14 基于SPI接口的ISD4104系列语音录放芯片及其应用(444)5.15 解决DS1820通信误码问题的方法(450)5.16 数字电位器在测量放大器中的应用(455)第六章 总线及其应用技术6.1 按平台模式设计的虚拟I2C总线软件包VIIC(462)6.2 虚拟I2C总线软件包的开发及其应用(470)6.3 RS485总线的理论与实践(479)6.4 RS232至RS485/RS422接口的智能转换器(484)6.5 实用隔离型RS485通信接口的设计(489)6.6 几种RS485接口收发方向转换方法(495)6.7 LonWorks总线技术及发展(498)6.8 LonWorks网络监控的简单实现(505)6.9 现场总线CANbus与RS485之间透明转换的实现(509)6.10 居室自动化系统中的X10和CE总线(513)6.11 通用串行总线USB(519)6.12 USB2.0技术概述(524)6.13 带通用串行总线USB接口的单片机EZUSB(530)6.14 嵌入式处理器中的慢总线技术应用(536)6.15 SPI串行总线在单片机8031应用系统中的设计与实现(540)第七章 可靠性及安全性技术7.1 软件可靠性及其评估(546)7.2 网络通信中的基本安全技术(554)7.3 数字语音混沌保密通信系统及硬件实现(560)7.4 伪随机序列及PLD实现在程序和系统加密中的应用(565)7.5 增强单片机系统可靠性的若干措施(569)7.6 FPGA中的空间辐射效应及加固技术(573)7.7 一种双机备份系统的软实现(577)7.8 计算机系统容错技术的应用(581)7.9 容错系统中的自校验技术及实现方法(585)7.10 基于MAX110的容错数据采集系统的设计(589)7.11 冗余式时钟源电路(593)7.12 微机控制系统的抗干扰技术应用(599)7.13 单片开关电源瞬态干扰及音频噪声抑制技术(604)7.14 单片机应用系统程序运行出轨问题研究(608)7.15 分布式系统故障卷回恢复技术研究与实践(613)第八章 典型应用实例8.1 基于单片机系统采用DMA块传输方式实现高速数据采集(620)8.2 GPS数据采集卡的设计(624)8.3 一种新型非接触式IC卡识别系统研究(629)8.4 自适应调整增益的单片机数据采集系统(633)8.5 利用光纤发射/接收器对实现远距离高速数据采集(639)8.6 一种频率编码键盘的设计与实现(645)8.7 高准确度时钟程序算法(649)8.8 旋转编码器的抗抖动计数电路(652)8.9 利用X9241实现高分辨率数控电位器(656)8.10 基于AD2S80A的高精度位置检测系统及其在机器人控制中的应用(661)第九章 文章摘要一、专题论述(670)1.1 微控制器的发展趋势(670)1.2 系统微集成技术的发展(670)1.3 多芯片组件技术及其应用(671)1.4 MCS51和80C51系列单片机(671)1.5 PSD813器件在单片机系统中的应用(671)1.6 主辅单片机系统的设计及应用(671)1.7 一种双单片机结构的微机控制器(671)1.8 用PC机直接开发单片机系统(672)1.9 单片机系统大容量存储器扩展技术(672)1.10 高性能微处理器性能模型设计(672)1.11 闪速存储器的选择与接口(672)1.12 串行存储器接口的比较及选择(672)1.13 移位寄存器分析方法的研究(673)1.14 GPS的时频系统(673)1.15 一种基于C语言的虚拟仪器系统实现方法(673)1.16 智能家庭网络研究综述(673)1.17 用C51实现电力部多功能电能表通信规约(674)1.18 测控系统中采样数据的预处理(674)1.19 数据采集系统动态特性的总体评价(674)1.20 一个高速准确的手写数字识别系统(674)1.21 日本理光实时时钟集成电路发展历史及现状(675)1.22 单片开关电源的发展及其应用(675)二、综合应用技术(676)2.1 MCS51系列单片机在SDH系统中的应用(676)2.2 公共闪存接口在Flash Memory程序设计中的应用(676)2.3 应用IA MMXTM技术的离散余弦变换(676)2.4 串行实时时钟芯片DS1302程序设计中的问题与对策(676)2.5 数字传感器及其应用(677)2.6 电阻式温度传感器的系列化设计及其应用(677)2.7 温度传感器及其与微处理器接口(677)2.8 AD7416数字温度传感器及其应用(677)2.9 隔离放大器及其应用(677)2.10 高速A/D转换器动态参数(678)2.11 V/F变换在单片机系统中的应用(678)2.12 微处理器内嵌式模数转换器在精密仪器中的应用研究(678)2.13 电子秤非线性自动修正方法(678)2.14 光耦传输的非线性校正(678)2.15 高斯滤波器在实时系统中的快速实现(679)2.16 用在系统可编程模拟器件实现双二阶型滤波器(679)2.17 最小二乘法在高精度温度测量中的应用(679)2.18 提高实时频率测量范围和精度新方法(679)2.19 具有微控制器的智能仪表设计与应用(679)2.20 用C语言编程的数据采集系统(680)2.21 大动态范围浮点A/D数据采集器的设计(680)2.22 基于PCI高速数据采集系统(680)2.23 一种基于PC机的高速16位并行数据采集接口(680)2.24 数据采集系统中增强型并行接口（EPP）电路的设计(681)2.25 用增强型并行接口EPP协议扩展计算机的ISA接口(681)2.26 基于增强型并行接口EPP的便携式高速数据采集系统(681)2.27 增强型并行接口EPP协议及其在CAN监控节点中的应用(681)2.28 利用增强型并行接口协议传输图像文件(681)2.29 用并行接口进行数据采集(682)2.30 高信噪比的VFC/DPLL数据采集装置(682)2.31 高精度数字式转速测量系统的研究(682)2.32 用单片机测量相位差的新方法(682)2.33 交流采样在电力系统中应用(682)2.34 同步图形存储器IS42G32256的电源与应用(683)2.35 IBM?PC处理10MHz高速模拟信号的研究(683)2.36 MCS51系列单片机存储容量扩展方法(683)2.37 用单片机实现数字相位变换器的设计方法(683)2.38 一种新的可重配置的串口扩展方案(683)2.39 VB环境下对双端口RAM物理读写的实现(684)2.40 双CPU实现远程多键盘鼠标交互(684)2.41 两种电阻时间变换器设计与分析(684)2.42 液晶显示器的接口和编程技巧(684)2.43 一种简单的电机变频调速方案及其应用(684)2.44 基于单片机的火控系统符号产生器电路原理设计(685)2.45 A/D转换器性能的改善方法(685)2.46 快速小波变换算法与信噪分离(685)2.47 80C196MC/MD单片机多个中断程序的同步问题(685)三、操作系统及软件技术(686)3.1 嵌入式软件技术的现状与发展动向(686)3.2 什么是嵌入式实时操作系统(686)3.3 实时多任务系统中的一些基本概念(686)3.4 一个源码公开的实时内核(687)3.5 Windows CE的实时性分析(687)3.6 串口通信多线程实现的分析(687)3.7 基于中间件的开发研究(688)3.8 Windows 95下实时控制软件设计的研究(688)3.9 Windows NT 4.0下设备驱动程序的开发与应用(688)3.10 Windows 98 下硬件中断驱动程序的开发(688)3.11 Windows下实时数据采集的实现(688)3.12 Win 95 下虚拟设备驱动程序设计开发(689)3.13 Win 95 环境下测控软件中端口读写的快速实现(689)3.14 Linux系统中ARP的编程实现技术(689)3.15 Linux中System V进程通信机制及访问控制技术的改进(689)3.16 VC++6.0中动态创建MSComm控件的问题及对策(689)3.17 在Visual Basic下使用I/O接口程序(690)3.18 VB应用程序速度的优化技术(690)3.19 嵌入式实时操作系统在机车微机测控软件开发中的应用(690)3.20 结构化程序方法在汇编语言中的应用(690)3.21 AVR单片机编程特性的应用研究(690)3.22 一种有效的51系列单片机软件仿真器(691)3.23 PIC单片机软件模拟仿真时输入信号的激励方式(691)3.24 基于LabVIEW的分布式VXI仪器教学实验系统设计(691)四、网络、通信及数据传输(692)4.1 单片机网络的组成与控制(692)4.2 实现ARINC 429数字信息传输的方案设计(692)4.3 结合电力线载波和电话通信的报警网络系统(692)4.4 网络电子密码锁监控系统的设计与实现(692)4.5 IRIG?E标准FM?FM解调器的有关技术(693)4.6 基于TCP/IP的多媒体通信实现(693)4.7 基于TCP/IP的多线程通信及其在远程监控系统中的应用(693)4.8 基于Internet的远程测控技术(693)4.9 Windows 95串行通信的几种方式及编程(693)4.10 在Windows 95下PC机和单片机的串行通信(693)4.11 基于80C196KC微处理器的高速串行通信(694)4.12 使用PC机并行口与下位单片机通信的方法(694)4.13 双向并口通信的开发(694)4.14 DSP和计算机并口的高速数据通信(694)4.15 一种高可靠性的PC机与单片机间的串行通信方法(694)4.16 单片机与PC机串行通信的实现方法(695)4.17 89C51单片机I/O口模拟串行通信的实现方法(695)4.18 TMS320C50与PC机高速串行通信的实现(695)4.19 DSP和PC机的异步串行通信设计(695)4.20 基于MCS单片机与PC机串行通信电平转换(695)4.21 一种简单的光电隔离RS232电平转换接口设计(695)4.22 ISA总线工业控制机与单片机系统的数据交换(696)4.23 RS232/422/485综合接口(696)4.24 基于RS485接口的单片机串行通信(696)4.25 在VC++中利用ActiveX控件开发串行通信程序(696)4.26 上位机和多台下位机的485通信(696)4.27 计算机与CAN通信的一种方法(697)4.28 用VB语言实现对端口I/O的访问(697)4.29 异种单片机共享片外存储器及其与微机通信的方法(697)4.30 单片机与MODEM接口技术及其在智能仪器中的应用研究(697)4.31 采用MCS51单片机实现CPFSK调制(697)4.32 一种新型编码芯片及其驱动程序的设计方案(698)4.33 DTMF远程通信的软硬件实现技术(698)4.34 采用DTMF方式通信的电度表管理系统(698)4.35 基于TAPI的电话语音系统设计方法(698)4.36 语音芯片APR9600及其在电话遥控系统中的应用(699)4.37 串行红外收发模块及其控制器在红外抄表系统中的应用(699)4.38 HSP50214B PDC及其在软件无线电中的应用(699)4.39 变速率CDMA系统软件无线电多用户接收机(699)五、新器件及应用技术(700)5.1 全帧读出型面阵CCD光电传感器在图像采集中的应用(700)5.2 光电码盘四倍频分析(700)5.3 H8/300H系列单片机及其应用(700)5.4 PIC 16F877单片机的键盘和LED数码显示接口(700)5.5 PIC16F877单片机实现D/A转换的两种方法(701)5.6 P89C51RX2 的PCA原理及设计(701)5.7 ADμC812中串口及其应用(701)5.8 INTEL96系列单片机中若干问题的讨论(701)5.9 关于INTEL96系列单片机中HSO事件的设置(701)5.10 MAX3100与PIC16C5X系列单片机的接口设计(702)5.11 单片MODEM芯片在远程数据通信中的应用(702)5.12 MX919在无线高速MODEM中的应用(702)5.13 高速串行数据收发器CY7B923/933及应用(702)5.14 双口RAM与FIFO芯片在数据处理系统中应用的比较(702)5.15 MAX202E在串行通信中的应用(703)5.16 线性隔离放大器ISO122的原理及应用(703)5.17 AD606对数放大器的研究与应用(703)5.18 电流/电压转换芯片MAX472在永磁直流电动机虚拟测试系统中的应用… (703)5.19 高精度模数转换器AD676的原理及应用(703)5.20 DS2450 A/D转换器的特性与应用(704)5.21 80C196KC内部A/D转换器的使用(704)5.22 一种16～24位分辨率D/A转换器的设计(704)5.23 串行A/D转换器TLC2543与TMS320C25的接口及编程(704)5.24 A/D转换器ICL7135积分特性应用(704)5.25 高精度A/D转换器AD7711A及应用(705)5.26 多路A/D转换器AD7714及其与M68HC11单片机接口技术(705)5.27 用AD7755设计的低成本电能表(705)5.28 20位Σ?Δ立体声ADA电路TLC320AD75C的接口电路设计(705)5.29 24位A/D转换器ADS1210/1211及其应用(706)5.30 模数转换器AD7705及其接口电路(706)5.31 串行A/D转换器ADS7812与单片机的接口技术(706)5.32 串行A/D转换器TLC548/549及其应用(706)5.33 采样率可变16通道16位隔离A/D电路(706)5.34 TLC549在交流有效值测量中的应用(707)5.35 温度传感器DS18B20的特性及程序设计方法(707)5.36 DS1820及其高精度温度测量的实现(707)5.37 采用DS1820的电弧炉炉底温度监测系统(707)5.38 并行实时时钟芯片DS12887及其应用(707)5.39 利用实时时钟X1203开启单片机系统(708)5.40 时钟芯片DS1302及其在数据记录中的应用(708)5.41 串行显示驱动器PS7219及与单片机的接口技术(708)5.42 MAX7219在PLC中的应用(708)5.43 一种实用的LED光柱显示器驱动方法(708)5.44 基于电能测量芯片ADE7756的智能电度表设计(709)5.45 TSS721A在自动抄表系统中的应用(709)5.46 电流传感放大器MAX471/MAX472的原理及应用(709)5.47 8XC552模数转换过程及其自动调零机制(709)5.48 旋转变压器数字转换器AD2S83在伺服系统中的应用(709)5.49 具有串行接口的I/O扩展器EM83010及其应用(710)5.50 新型LED驱动器TEC9607及其应用(710)5.51 新型语音识别电路AP7003及其应用(710)六、总线技术(711)6.1 现场总线技术的发展及应用展望(711)6.2 CAN总线点对点通信应用研究(711)6.3 基于CAN总线的数据通信系统研究(711)6.4 基于CAN总线的分布式数据采集与控制系统(711)6.5 基于CAN总线的分布式铝电解智能系统(711)6.6 CAN总线在通信电源监控系统中的应用(712)6.7 CAN总线在弧焊机器人控制系统中的应用(712)6.8 CAN总线及其在喷浆机器人中的应用(712)6.9 基于CAN控制器的单片机农业温室控制系统的设计(712)6.10 现场总线国际标准与LonWorks在智能电器中的应用(712)6.11 基于LON总线技术的暖通空调控制系统(712)6.12 通用串行总线（USB）及其芯片的使用(713)6.13 USB在数据采集系统中的应用(713)6.14 用MC68HC05JB4开发USB外设(713)6.15 8x930Ax/Hx USB控制器芯片及其在数字音频中的应用(713)6.16 基于MC68HC（9）08JB8芯片的USB产品——键盘设计(713)6.17 I2 C总线在LonWorks网络节点上的应用(714)6.18 Neuron3150的并行I/O接口对象及其应用(714)6.19 新型串行E2PROM 24LC65在LonWorks节点中的应用(714)6.20 利用I2C总线实现DSP对CMOS图像传感器的控制(714)6.21 在I2C总线系统中扩展LCD显示器(714)6.22 基于Windows环境的GPIB接口设计实现(714)6.23 微机PCI总线接口的研究与设计(715)6.24 通用串行总线（USB）原理及接口设计(715)6.25 CAN总线与1553B总线性能分析比较(715)6.26 利用USB接口实现双机互联通信(715)6.27 一种带USB接口的便携式语音采集卡的设计(715)七、可靠性技术(716)7.1 电磁干扰与电磁兼容设计(716)7.2 计算机的防电磁泄漏技术(716)7.3 低辐射计算机系统的设计实现(716)7.4 静电测量及其程序设计(716)7.5 电子产品生产中的静电防护技术(716)7.6 电子测控系统中的屏蔽与接地技术(717)7.7 微机控制系统的抗干扰技术(717)7.8 如何提高单片机应用产品的抗干扰能力(717)7.9 工业控制计算机系统中的常见干扰及处理措施(717)7.10 GPS用于军用导航中的抗干扰和干扰对抗研究(717)7.11 基于开放式体系结构的数控机床可靠性及抗干扰设计(717)7.12 变频器应用技术中的抗干扰问题(718)7.13 单片机的软件可靠性编程(718)7.14 单片微机的软件抑噪方案(718)7.15 SmartLock并口单片机软件狗加密技术(718)7.16 单片机系统中复位电路可靠性设计(718)7.17 测控系统中实现数据安全存储的实用技术(718)7.18 高精度仪表信号隔离电路设计(719)7.19 基于AT89C2051单片机的防误操作智能锁(719)7.20 Email的安全问题与保护措施(719)7.21 双机容错系统的一种实现途径(719)7.22 单片机应用系统抗干扰设计综述(719)7.23 微机控制系统中的干扰及其抑制方法(720)7.24 智能仪表的抗干扰和故障诊断(720)八、应用实践(721)8.1 AT89C51在银行利率显示屏中的应用(721)8.2 基于8xC196MC实现的磁链轨迹跟踪控制(721)8.3 基于80C196KC的开关磁阻电机测试系统(721)8.4 80C196KB单片机在绕线式异步电动机启动控制中的应用(721)8.5 GPS时钟系统(721)8.6 一种由AT89C2051单片微机实现的功率因数补偿装置(722)8.7 数据采集系统芯片ADμC812及其在温度监测系统中的应用(722)8.8 用AVR单片机实现蓄电池剩余电量的测量(722)8.9 基于SA9604的多功能电度表(722)8.10 数字正交上变频器AD9856的原理及其应用(722)8.11 基于MC628的可变参数PID控制方法的实现(723)8.12 Windows 98下远程数据采集系统设计(723)8.13 一种新式微流量计的研究(723)8.14 一种便携式多通道精密测温仪(723)8.15 一种高精度定时器的设计及其应用(723)8.16 智能湿度仪设计(724)8.17 固态数字语音记录仪的设计与实现(724)8.18 多功能语音电话答录器的设计(724)8.19 白炽灯色温测量装置电路设计(724)8.20 交直流供电无缝连接电源控制系统设计(724)8.21 小型电磁辐射敏感度自动测试系统的设计(725)8.22 生物电极微电流动态检测装置(725)8.23 二种铂电阻4～20 mA电流变送器电路(725)8.24 基于单片机的智能型光电编码器计数器(725)8.25 嵌入式系统中利用RS232C串口扩展矩阵式键盘(725)8.26 电压矢量控制PWM波的一种实时生成方法(725)8.27 便携式电能表校验装置现场使用分析(726)8.28 用单片机实现大型电动机的在线监测(726)8.29 PLC在L型管弯曲机电控系统中的应用(726)8.30 用EPROM实现步进电机的控制(726)8.31 一种手持设备的智能卡实现技术(726)8.32 钞票颜色识别系统的设计(727)8.33 数字锁相环在位置检测中的应用(727)九、DSP及其应用技术(728)9.1 数字信号处理器DSPs的发展(728)9.2 用TMS320C6201实现多路ITU?T G.728语音编码标准(728)9.3 采用DSP内核技术进行语音压缩开发(728)9.4 TMS320C80与存储器接口分析(728)9.5 TMS320C32浮点DSP存储器接口设计(728)9.6 TMS320VC5402 DSP的并行I/O引导装载方法研究(729)9.7 TMS320C30系统与PC104进行双向并行通信的方法(729)9.8 基于TMS320C6201的G.723.1多通道语音编解码的实现(729)9.9 基于TMS320C6201的多通道信号处理平台(729)9.10 基于两片TMS320C40的高速数据采集系统(729)9.11 使用TMS320C542构成数据采集处理系统(730)9.12 基于TMS320C32的视觉图像处理系统(730)9.13 用ADSP?2181和MC68302实现MPEG?2传送复用器(730)9.14 基于DSP的PC加密卡(730)9.15 TMS320C2XX及其在宽带恒定束宽波束形成器中的应用(730)9.16 DS80C320单片机在无人机测控数据采编器中的应用(731)9.17 基于TMS320F206 DSP的图像采集卡设计(731)9.18 基于定点DSP的实时语音命令识别模块(731)9.19 基于TMS320C50的语音频谱分析仪(731)9.20 利用DSP实现的专用数字录音机(731)9.21 基于DSP的全数字交流传动系统硬件平台设计(732)9.22 ADSP2106x中DMA的应用(732)9.23 软件无线电中DSP应用模式的分析(732)9.24 快速小波变换在DSP中的实现方法(732)十、PLD及EDA技术应用(733)10.1 可编程器件实现片上系统(733)10.2 VHDL语言在现代数字系统中的应用(733)10.3 用VHDL设计有限状态机的方法(733)10.4 ISP-PLD在数字系统设计中的应用(733)10.5 基于FPGA技术的新型高速图像采集(734)10.6 Protel 99SE电路仿真(734)10.7 可编程逻辑器件（PLD）在电路设计中的应用(734)10.8 基于FPGA的全数字锁相环路的设计(734)10.9 基于EPLD器件的一对多打印机控制器的研制(734)10.10 一种VHDL设计实现的有线电视机顶盒信源发生方案(735)10.11 一种并行存储器系统的FPGA实现(735)10.12 SDRAM接口的VHDL设计(735)10.13 采用ISP器件设计可变格式和可变速率的通信数字信号源(735)10.14 利用FPGA技术实现数字通信中的交织器和解交织器(735)10.15 XC9500系列CPLD遥控编程的实现(736)10.16 PLD器件在红外遥控解码中的应用(736)10.17 利用XCS40实现小型声纳的片上系统集成(736)10.18 可编程逻辑器件的VHDL设计技术及其在航空火控电子设备中的应用… (736)10.19 DSP+FPGA实时信号处理系统(736)10.20 CPLD在IGBT驱动设计中的应用(737)10.21 基于FPGA的FIR滤波器的实现(737)10.22 用可编程逻辑器件取代BCD?二进制转换器的设计方法(737)
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微处理器及微型计算机的发展概况 第一代微处理器是以Intel公司1971年推出的4004，4040为代表的四位微处理机。 第二代微处理机（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。 第三代微处理机 第三代微机是以16位机为代表，基本上是在第二代微机的基础上发展起来的。其中Intel公司的8088。8086是在8085的基础发展起来的；M68000是Motorola公司在M6800 的基础发展起来的； 第四代微处理机 以Intel公司1984年10月推出的80386CPU和1989年4月推出的80486CPU为代表， 第五代微处理机的发展更加迅猛，1993年3月被命名为PENTIUM的微处理机面世，98年PENTIUM 2又被推向市场。 INTEL CPU 发展历史Intel第一块CPU 4004,4位主理器,主频108kHz,运算速度0.06MIPs(Million Instructions Per Second, 每秒百万条指令),集成晶体管2,300个,10微米制造工艺,最大寻址内存640 bytes,生产曰期1971年11月. 8085,8位主理器,主频5M,运算速度0.37MIPs,集成晶体管6,500个,3微米制造工艺,最大寻址内存64KB,生产曰期1976年 8086,16位主理器,主频4.77/8/10MHZ,运算速度0.75MIPs,集成晶体管29,000个,3微米制造工艺,最大寻址内存1MB,生产曰期1978年6月. 80486DX,DX2,DX4,32位主理器,主频25/33/50/66/75/100MHZ,总线频率33/50/66MHZ,运算速度20~60MIPs,集成晶体管1.2M个,1微米制造工艺,168针PGA,最大寻址内存4GB,缓存8/16/32/64KB,生产曰期1989年4月 Celeron一代, 主频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), 总线频率66MHz,0.25微米制造工艺,生产曰期1998年4月) Pentium 4 (478针),至今分为三种核心:Willamette核心(主频1.5G起,FSB400MHZ,0.18微米制造工艺),Northwood核心(主频1.6G~3.0G,FSB533MHZ,0.13微米制造工艺, 二级缓存512K),Prescott核心(主频2.8G起,FSB800MHZ,0.09微米制造工艺,1M二级缓存,13条全新指令集SSE3),生产曰期2001年7月. 更大的缓存、更高的频率、 超级流水线、分支预测、乱序执行超线程技术 微型计算机组成结构单片机简介单片机即单片机微型计算机，是将计算机主机(CPU、 内存和I/O接口)集成在一小块硅片上的微型机。 三、计算机编程语言的发展概况 机器语言 机器语言就是0，1码语言，是计算机唯一能理解并直接执行的语言。汇编语言 用一些助记符号代替用0，1码描述的某种机器的指令系统，汇编语言就是在此基础上完善起来的。高级语言 BASIC，PASCAL，C语言等等。用高级语言编写的程序称源程序，它们必须通过编译或解释，连接等步骤才能被计算机处理。 面向对象语言 C++，Java等编程语言是面向对象的语言。 1.3 微型计算机中信息的表示及运算基础（一） 十进制ND有十个数码：0～9，逢十进一。 例 1234.5=1×103 +2×102 +3×101 +4×100 +5×10-1加权展开式以10称为基数，各位系数为0～9，10i为权。 一般表达式：ND= dn-1×10n-1+dn-2×10n-2 +…+d0×100 +d-1×10-1+… （二） 二进制NB两个数码：0、1, 逢二进一。 例 1101.101=1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+1×2-3 加权展开式以2为基数，各位系数为0、1， 2i为权。 一般表达式： NB = bn-1×2n-1 + bn-2×2n-2 +…+b0×20 +b-1×2-1+… （三）十六进制NH十六个数码0～9、A～F，逢十六进一。 例：DFC.8=13×162 +15×161 +12×160 +8×16-1 展开式以十六为基数，各位系数为0～9，A～F，16i为权。 一般表达式： NH= hn-1×16n-1+ hn-2×16n-2+…+ h0×160+ h-1×16-1+… 二、不同进位计数制之间的转换 （二）二进制与十六进制数之间的转换 24=16 ，四位二进制数对应一位十六进制数。举例：（三）十进制数转换成二、十六进制数整数、小数分别转换 1.整数转换法“除基取余”：十进制整数不断除以转换进制基数，直至商为0。每除一次取一个余数，从低位排向高位。举例： 2. 小数转换法“乘基取整”：用转换进制的基数乘以小数部分，直至小数为0或达到转换精度要求的位数。每乘一次取一次整数，从最高位排到最低位。举例： 三、带符号数的表示方法 机器数：机器中数的表示形式。真值： 机器数所代表的实际数值。举例:一个8位机器数与它的真值对应关系如下： 真值： X1=+84=+1010100B X2=-84= -1010100B 机器数：[X1]机= 01010100 [X2]机= 11010100(二)原码、反码、补码最高位为符号位，0表示 “+”，1表示“－”。 数值位与真值数值位相同。 例 8位原码机器数： 真值： x1 = +1010100B x2 =－ 1010100B 机器数： [x1]原 = 01010100 [x2]原 = 11010100原码表示简单直观,但0的表示不唯一，加减运算复杂。 正数的反码与原码表示相同。 负数反码符号位为 1，数值位为原码数值各位取反。 例 8位反码机器数： x= +4： [x]原= 00000100 [x]反= 00000100 x= -4： [x]原= 10000100 [x]反= 111110113、补码（Two’s Complement）正数的补码表示与原码相同。 负数补码等于2n－abs（x）8位机器数表示的真值四、 二进制编码例：求十进制数876的BCD码 876= 1000 0111 0110 BCD 876= 36CH = 1101101100B 2、字符编码 美国标准信息交换码ASCII码，用于计算 机与计算机、计算机与外设之间传递信息。 3、汉字编码 “国家标准信息交换用汉字编码”（GB2312-80标准），简称国标码。 用两个七位二进制数编码表示一个汉字 例如“巧”字的代码是39H、41H汉字内码例如“巧”字的代码是0B9H、0C1H1·4 运算基础 一、二进制数的运算加法规则：“逢2进1” 减法规则：“借1当2” 乘法规则：“逢0出0，全1出1”二、二—十进制数的加、减运算 BCD数的运算规则 循十进制数的运算规则“逢10进1”。但计算机在进行这种运算时会出现潜在的错误。为了解决BCD数的运算问题，采取调整运算结果的措施：即“加六修正”和“减六修正”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 ……调整 1 0 1 0 1 0 1 1 1 进位 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 ……调整 0 0 0 1 1 0 0 1 三、 带符号二进制数的运算 1.5 几个重要的数字逻辑电路编码器译码器计数器微机自动工作的条件程序指令顺序存放自动跟踪指令执行1.6 微机基本结构微机结构各部分组成连接方式1、以CPU为中心的双总线结构；2、以内存为中心的双总线结构；3、单总线结构CPU结构管脚特点 1、多功能；2、分时复用内部结构 1、控制; 2、运算; 3、寄存器; 4、地址程序计数器堆栈定义 1、定义；2、管理；3、堆栈形式
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一、传感器的定义信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。传感器系统的原则框图示于图1-1，进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下，这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的，即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解，传感器还包含了信号成形器的电路部分。传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源(参阅图1-2(a))。有源(a)和无源(b)传感器的信号流程无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象，也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加，其包含的处理过程日益完善。常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟： 光敏传感器——视觉；声敏传感器——听觉；气敏传感器——嗅觉；化学传感器——味觉；压敏、温敏、流体传感器——触觉。与当代的传感器相比，人类的感觉能力好得多，但也有一些传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。对传感器设定了许多技术要求，有一些是对所有类型传感器都适用的，也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是： 高灵敏度，抗干扰的稳定性(对噪声不敏感)，线性，容易调节(校准简易)，高精度，高可靠性，无迟滞性，工作寿命长(耐用性) ，可重复性，抗老化，高响应速率，抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力 ，选择性，安全性(传感器应是无污染的)，互换性 低成本 ，宽测量范围，小尺寸、重量轻和高强度，宽工作温度范围 。二、传感器的分类可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类：传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。常见传感器的应用领域和工作原理列于表1.1。按照其用途，传感器可分类为： 压力敏和力敏传感器 ，位置传感器 ， 液面传感器 能耗传感器 ，速度传感器 ，热敏传感器，加速度传感器，射线辐射传感器 ，振动传感器，湿敏传感器 ，磁敏传感器，气敏传感器，真空度传感器，生物传感器等。以其输出信号为标准可将传感器分为： 模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。
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M AT L A B是一个可视化的计算程序，被广泛地使用于从个人计算机到超级计算机范围内 的各种计算机上。matlab学习手册
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