新颖实用的单片机双积分A/D转换电路和软件:摘 要: 通过对双积分A/ D 转换过程及其原理的分析,结合8031 单片机定时计数器的特点,设计出一种新的A/ D 转换电路. 详细介绍了这种转换电路的硬件原理及工作过程,给出了实用的硬件电路与软件设计框图. 通过比较分析,可以看出这种A/ D 转换电路性能价格比较高,软件编程简单,并且转换速度和精度优于一般的A/ D 转换电路. 这种设计思路为数模转换器(A/ D) 的升级提高指出一个明确的方向.关键词:单片机; 定时/ 计数器; A/ D 转换; 双积分 双积分A/ D 及定时计数器原理:我们先分析双积分A/ D 转换的工作原理. 如图1 所示,积分器先以固定时间T 对待测的输入模拟电压Vi 进行正向积分,积分电容C 积累的电荷为
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18-2. D/A转换器基本知识18-3. 光导智能小车硬件实现18-4. ADC0832基本应用方法18-5. 光导智能小车软件实现A/D转换器的主要技术指标分辨率 使输出数字量变化一个相邻数码所需输入模拟电压的变化量。常 用二进制的位数表示。 例如:12位ADC的分辨率就是12位，一个10V满刻度的12位ADC能分辨 输入电压变化最小是: 10V×1/212=2.4mV量化误差 ADC把模拟量变为数字量，用数字量近似表示模拟量，这个过程称为量化。量化误差是ADC的有限位数对模拟量进行量化而引起的误差。A/D转换器的主要技术指标偏移误差 指输入信号为零时，输出信号不为零的值，所以有时又称为零值误差。满刻度误差 满刻度误差又称为增益误差。指满刻度输出数码所对应的实际输入电压与理想输入电压之差。线性度 线性度有时又称为非线性度，指转换器实际的转换特性与理想直线的最大偏差。A/D转换器的主要技术指标绝对精度 在一个转换器中，任何数码所对应的实际模拟量输入与理论模拟输入之差的最大值，称为绝对精度。对于ADC而言，可以在每一个阶梯的水平中点进行测量，它包括了所有的误差。转换速率 指ADC能够重复进行数据转换的速度，即每秒转换的次数。而完成一次A/D转换所需的时间（包括稳定时间），则是转换速率的倒数。
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[学习要求] 掌握MCS-51单片机的基本应用。[重点与难点]重点：动态扫描LED显示电路编程范例；定时/计数器软件编程范例；A/D接口电路；矩阵式键盘接口技术及编程。难点：动态扫描LED显示电路编程范例；定时/计数器软件编程范例。[理论内容]一、并行I/O口编程范例单片机I/O的应用最典型的是通过I/O口与7段LED数码管构成显示电路，下面从常用的LED显示原理开始，详尽讲解利用单片机驱动LED数码管的电路及编程原理，目的在于通过这一编程范例，让初学者了解I/O口的编程原理，意在起举一反三，抛砖引玉的作用。LED的发光原理，稍有电子技术基础的人士都很清楚，这里不想作过多的介绍，7段LED数码管，则在一定形状的绝缘材料上，利用单只LED组合排列成“8”字型的数码管，分别引出它们的电极，点亮相应的点划来显示出0-9的数字。LED数码管根据LED的接法不同分为共阴和共阳两类，了解LED的这些特性，对编程是很重要的，因为不同类型的数码管，除了它们的硬件电路有差异外，编程方法也是不同的。图1是共阴和共阳极数码管的内部电路，它们的发光原理是一样的，只是它们的电源极性不同而已。
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Σ-ΔA/D技术具有高分辨率、高线性度和低成本的特点。本文基于TI公司的MSP430F1121单片机，介绍了采用内置比较器和外围电路构成类似于Σ-△的高精度A/D实现方案，适合用于对温度、压力和电压等缓慢变化信号的采集应用。 在各种A/D转换器中，最常用是逐次逼近法(SAR)A/D，该类器件具有转换时间固定且快速的特点，但难以显著提高分辨率；积分型A/D 有较强的抗干扰能力，但转换时间较长；过采样Σ-ΔA/D由于其高分辨率，高线性度及低成本的特点，正得到越来越多的应用。根据这些特点，本文以TI公司的MSP430F1121单片机实现了一种类似于Σ-ΔA/D技术的高精度转换器方案。 MSP430F1121是16位RISC结构的FLASH型单片机，该芯片有14个双向I/O口并兼有中断功能，一个16位定时器兼有计数和定时功能。I/O口输出高电平时电压接近Vcc，低电平时接近Vss，因此，一个I/O口可以看作一位DAC，具有PWM功能。 该芯片具有一个内置模拟电压比较器，只须外接一只电阻和电容即可构成一个类似于Σ-Δ技术的高精度单斜率A/D。一般而言，比较器在使用过程中会受到两种因素的影响，一种是比较器输入端的偏置电压的积累；另一种是两个输入端电压接近到一程度时，输出端会产生振荡。 MSP430F1121单片机在比较器两输入端对应的单片机端口与片外输入信号的连接线路保持不变的情况下，可通过软件将比较器两输入端与对应的单片机端口的连接线路交换，并同时将比较器的输出极性变换，这样抵消了比较器的输入端累积的偏置电压。通过在内部将输出连接到低通滤波器后，即使在比较器输入端两比较电压非常接近，经过滤波后也不会出现输出端的振荡现象，从而消除了输出端震荡的问题。利用内置比较器实现高精度A/D图1是一个可直接使用的A/D转换方案，该方案是一个高精度的积分型A/D转换器。其基本原理是用单一的I/O端口，执行1位的数模转换，以比较器的输出作反馈，来维持Vout与Vin相等。图1：利用MSP430F1121实现的实用A/D转换器电路方案。
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单片机的功率接口
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计算机应用中，有时需处理的信息不是数字量，而是一些随时间连续变化的模拟量，甚至是一些非电量，如温度、压力、速度等。模拟量的存储处理困难。首先将非电的模拟信号变成与之对应的模拟电信号，这要通过各种传感器来完成。计算机可处理的信息均是数字量（电脉冲信号）1和0，必须把要处理的模拟电量转换成数字化的电信号，这需要模拟(Analog)与数字(Digital)转换电路。数字到模拟转换:(Digital to Analog Convert, D/A) D/A转换电路是模拟电路加上电子开关。D/A转换电路的核心是一个运算放大器。运算放大器的特性:(Operation Amplifier) K->无穷大， V和->0 传递函数：V0 = -Vi * R0/Ri Ii->0, I和=If梯形R-2R电阻网络D/A转换器Ki受一个8位二进制代码控制 某位为1，对应开关K倒向右边； 某位为0，对应开关K倒向左边。Ki不论倒向哪边，均为接地VA-VH 的电位为： VREF，1/2VREF，..1/128VREFVO= -VREF *（1/2K7+1/4K6+…+1/256K0）V0= -（0-255/256）VREF 8位D/A转换器DAC0830系列器件国家半导体公司（NS)产品，0830、0831、0832。R-2R梯形电阻网络D/A转换器，双缓冲结构。单电源、低功耗、电流建立时间1uS。与微计算机接口方便。8位D/A转换器DAC0830系列器件ILE： 输入锁存允许； WR1#： 加载IN REG； WR2#: 加载DAC REG； XFER#: IN REG传到DAC REG； Iout1,Iout2: 外接OA输入； Rfb: 反馈电阻接OA输出； VREF： 参考电源，控制输出电压变化范围。
标签： AD转换
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C51单片机是我们生活中最常用的系列,MCS-51系列单片机有4个并行口(P0,P1,P2,P3口),但对一个稍微复杂的应用系统来说,真正可供用户使用的并行口,只有P1口可用,况且常常因扩展I2C和SPI的器件需占用某些P1口,迫使用户不得不扩展并行口以满足实际的需要。习惯上,常用的并行口接口芯片有8255、8155,这两种芯片功能比较齐全,可以使用在相对比较复杂的系统中,但如是对一般的系统而言,这些功能往往闲置不用。那么就可以选用一些本来闲置不用的口线作为选通信号来进行并行口的扩展,这样就能充分利用单片机有限的I/O资源,在本设计中是将P1口扩展成一个或几个8位并行口,在每一个八位口上接入8个发光二极管做为输出,二极管是做开关量来使用的,在这里设计了跑马灯和流水灯程序,做到对开关量的开断控制;配合开关量的控制笔者设计了一个共阳LED数码管,用来显示当前发光二极管发亮的序号,做到更加直观的双重控制效果,然后再将P0口通过D/A转换器和一放大器输出一个模拟信号,其结果可以通过示波器看出。这样整个系统即有了数字信号输出和模拟信号输出,也有数码管显示功能,实用性能大提高了。2、 基于89C51的系统硬件设计2.1 并行口的扩展的电路设计 众所周知,C51系列的单片机都有四个I/O口(P0、P1、P2、P3),那么AT89C51也不例外,但我们通常仅仅使用P1口作为并行口,而令其余口(P2、P3)处于闲置状态,所以这次设计,我们就是使用闲置不用的P3口做为选能信号线来将P1口进行并行口扩展。 (1) 种方式的并行口扩展优点 连线简单; 不占用存储器空间; (2) 编程也方便灵活。但也有很大的缺点 并行口扩展能力有限,(如使用74LS573(74LS373)且不进行驱动处理,则最多可扩展4个同样类型的并行输出端口,当然还需要与之对应的四个选通信号。) 如扩展较多,选通信号占用并行口位数太多,例如欲扩展8个并行输出端口,则需要8个选能信号,此时,仅选能信号就占用了一个8位并行口,这对在I/O端口线有限的单片机系统中,如此浪费资源的现象是不能容忍的。在本次的设计中,采用芯片74HC573(带三态输出的八进制透明D型锁存器)对P1口进行了一个8位并行口的扩展,选通信号选用P3口的P3.3引脚。原理图如图1所示:
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单片机应用技术选编(1) 第一章 单片机系统综合应用技术 11.1 且使用 8098单片机的几点体会 2 1.2 单片机的冷启动与热启动 31.3 大容量动态存储器在单片机系统中的应用111.4 MCS－51单片机系统中动态 RAM的刷新技巧141.5 MCS－51单片机系统中外RAM空间超64KB的扩展方法161.6 8031单片机P0口和P2口的应用开发 181.7 74LＳ164在 8031单片机中的两种用法261.8 用于 8031单片机的快速I/O接口281.9 MCS－51定时器定时常数初值的精确设定法301.10 8253的翻转问题及 MC6840的替代方法321.11 MCS－51单片机外部中断源的扩展设计351.12 MCS－51单片机多外中断扩展方法401.13 用优先权编码器74LＳ348扩展51系列单片机的外中断源421.14 用优先权编码器74LＳ148扩展51系列单片机的外中断源471.15 8031单片机与 BＧ5119A汉字库的接口方法521.16 可背插 ＳRAM的日历时钟 DＳ1216及其应用551.17 实时日历时钟集成电路MＳM5832及其时序601.18 实时日历时钟集成电路MＳM5832的接口技术631.19 实时时钟/日历芯片MC146818及其应用671.20 与 ＳICE仿真器通讯的IBM-PC机通讯程序的改进741.21 代码形式参数汇编子程序的应用821.22 单片机应用系统中的查表程序设计861.23 用状态综合法设计键盘监控程序901.24 单片机系统程序的加密技术961.25 MCS－96单片机程序保密的几种方法1001.26 ＧAL输出宏单元原理及使用105 1.27 通用阵列逻辑 ＧAL应用于步进电机控制实例110 第二章 传感器与前向通道接口技术1172.1 集成温度传感器 LM134及其应用1182.2 AD590集成温度一电流传感器原理及应用1242.3 集成温度传感器 AD590的应用1292.4 GS－800和 GS－130可燃气体传感器1332.5 集成化霍尔开关传感器1352.6 一种新颖实用的氧气/频率转换电路1392.7 MCS－51单片机与数字式温度传感器的接口设计1422.8 数字式温度传感器 ＳWC与 8031的接口及应用1452.9 低成本高精度压力传感器微机接口设计1472.10 峰值检测电路原理及应用1512.11 用 LF398制作的实用峰值和谷值保持电路1532.12 AD637集成真有效值转换器1562.13 传感器信号调理模块 ＺB311622.14 2B31模块在称重智能仪表中的应用1662.15 传感器信号调理模块 2B30/2B31及其应用1692.16 高精度光纤位移测量系统的电路设计1752.17 集成电压一电流转换器 XTR100的工作原理及应用1792.18 传感器信号变送器 F693及其应用1852.19 一种用两片 VFC32构成的隔离放大器电路1912.20 实用线性隔离放大器1922.21 电桥放大电路中 7650的一些应用问题1942.22 A/D转换器 ICL7109的应用研究1962.23 5Ｇ14433模数转换器的启停控制2002.24 ADC1130模数转换器及其使用2042.25 16位 A/D转换器 ADC1143及其与 80C31单片机的接口2082.26 串行 I/O D/A A/D转换器与单片机的接口2132.27 单片机应用系统中的数字化传感器接口技术2162.28 ADVFC32 A/D转换接口技术2202.29 V/F和 F/V转换器 TD650原理与应用2242.30 AD650与 MC－51单片机的接口技术2302.31 利用VCＯ电路与单片机接口实现A/D转换2352.32 LM2907/2917系列F/V变换器在汽车检测中的应用2382.33 单信号多通道输入法改善 A/D转换器性能2412.34 用多片 A们转换芯片提高 A/D转换速度2452.35 实时数控增益调整与浮点 ADC电路2492.36 电荷耦合器件的单片机驱动2532.37 电荷耦合器件的结构原理与单片机的软件定时驱动2582.38 利用模数转换器提高转换信号的线性度2622.39 利用微型机解决转换中的非线性问题2682.40 利用非线性曲线存储实现线性化的方法2702.41 输出无非线性误差的可变电压源单臂电桥274 第三章 控制系统与后向通道接口技术2793.1 DAC1231与单片机 8031的接口技术2803.2 单路及多路 D八的光电隔离接口技术2843.3 光电隔离高压驱动器2903.4 TRAIC型光耦在 8031后向通道接口的应用分析2913.5 ＧD－L型光控晶闸管输出光耦合器2963.6 用于晶闸管过零触发的几种方式3003.7 固态继电器3043.8 固态继电器在交流电子开关中的应用3083.9 JCＧ型参数固态继电器3123.10 JCＧ型参数固态继电器的应用315 3.11 介绍几种适用于印刷电路板的超小型电磁继电器3193.12 用TWＨ8751集成电路构成微机控制的三步进电机驱动电源3223.13 3－4相步进电机控制器 5Ｇ87133253.14 5Ｇ0602报警电路及应用3283.15 两种新型温控光控兀的应用330 第四章 人机对话通道接口技术3334.1 单片机键盘接口设计3344.2 由电话机集成电路构成的单片机键盘接口电路3364.3 用 GAL设计的一种编码键盘接口3384.4 用 CMOS电路构成的非编码触摸键盘3424.5 设计薄膜开关应注意的一些问题3454.6 触摸式电子开关集成电路 5Ｇ673及其应用3504.7 8279用于拨码盘及显示器的接口设计3544.8 LED数码管的构造与特点3584.9 LED数码管的集成驱动器及配套器件3624.10 8279芯片的显示接口分析及32位数码管显示驱动电路设计366 4.11 用三端可调稳压块代替LED显示器的限流电阻3704.12 液晶显示器件的构造与特点3714.13 LCD七段显示器与单片机的接口3744.14 液晶显示器与单片机的接口技术3764.15 可编程LCD控制驱动器PPD72253814.16 微机总线兼容的四位 LCD驱动电路 TSC7211AM3874.17 使用8255的双极性归零脉冲驱动液晶显示器接口3914.18 DMC16230型 LCD显示模块的接口技术3954.19 点阵式液晶显示器原理及应用4034.20 实用液晶显示电路4094.21 8031控制的 CRT显示控制接口4144.22 用 8031控制多台彩色显示器的实现方法4194.23 高级语言处理器--T6668的结构与典型电路4234.24 延长 T6668语言电路录放时间的方法4294.25 T6668高级语音开发站4324.26 语言处理器 T6668在电话报警系统中的应用4354.27 新型语音处理器YYH16439 第五章 网络、通讯控制与多机系统4415.1 IBM－PC/XT和单片机通讯系统的设计4425.2 IBM－PC/XT微机与单片机的两种通讯接口4485.3 MCS－51单片机与 IBMPC微机的串行通讯4525.4 中央控制端与 MCS－51单片机间的数据通讯4595.5 IBMPC机与 MCS－51单片机的快速数据通讯4665.6 8031单片机与 PC－1500计算机的通讯4735.7 多片 MCS－51系统的一种串行通讯方式4775.8 多单片机处理系统并行通讯的实现4815.9 半双工远距离电流环多机通讯接口电路4855.10 多微机系统共享 RAM电路4905.11 串行通讯中的波特率设置4925.12 在MCS－51单片机的串行通讯中实现波特率的自动整定4965.13 J274和 J275在微机分布式测控系统中的应用5005.14 单电缆传送双向数据5045.15 新颖的多路遥控兀编译码器5055.16 DTMF在单片机无线数据通讯中的应用5085.17 MCS－8031单片机在红外遥控装置中的应用5155.18 一种实用光纤数字遥测系统5185.19 智能仪表通讯系统中一种冗余通道的设计5245.20 EIARＳ－232－C接口使用中的几个问题528 第六章 电源、电源变换与电源监视5316.1 电源扩展电路5326.2 一种简单的直流三倍压电路533 6.3 直流电源变换集成电路5356.4 直流电压变换器ICL7660的应用5376.5 一种廉价高精密基准电压源5406.6 精密可调基准电压源及其应用5416.7 引脚可编程精密基准电压源AD584及其应用5496.8 几种新型恒流源集成电路5536.9 CW334三端可调恒流源及应用5576.10 电源电压监视用芯片TL7705CP简介5606.11 电源电压监视用芯片TL7700简介5646.12 WMＳ7705B电源监视用芯片简介5676.13 具有HMOS结构的MCS－51系列单片机提供后备电源的方法570 第七章 系统抗于扰技术5757.1 微型计算机系统的抗干扰措施5767.2 计算机应用系统抗干扰问题5797.3 微机在工业应用中的抗干扰措施5867.4 利用电源监视TL7705芯片的抗电源于扰新方法5917.5 利用电源监视芯片WMＳ7705的抗电源干扰新方法5947.6 具有浪涌抑制能力的 TVP 6017.7 瞬变电压抑制M极管TVP的特性及应用6047.8 单片机实时控制软件抗干扰编程方法的探讨6077.9 一种简单实用的微机死机自复位抗干扰技术6107.10 单片机程序的监视保护6127.11 软件 WATCHDOG系统615 7.12 一种实用的"看门狗"电路6187.13 高电压下测量系统的抗干扰措施619 第八章 应用实例6218.1 单片机在多功能函数发生器中的应用6228.2 单片机波形发生器6298.3 单片机控制的调幅波发生器6338.4 用 8031单片机解调时统信号6368.5 具有 114DB动态范围的浮点数据采集系统6418.6 电热恒温箱单片微机控制系统6468.7 智能 I一、C丑测试仪的原理及设计6528.8 采用 LMＳ算法的单片机数字交流电桥6568.9 单片微机的数字相位测试仪6598.10 单片机的气体流量测量6628.11 单片机的相关流量仪6688.12 723型可见分光光度计6758.13 多功能微电脑电子秤6798.14 智能路面回弹检测仪6838.15 使用 CCD的单片机动态布面检测系统6878.16 使用 CCD的单片机激光衍射测径系统6908.17 使用 CCD的单片机动态线径测量仪6958.18 使用CCD的单片机中型热轧圆钢直径检测仪7018.19 用 MCS－51单片微机实现织布机的监测7058.20 单片机在工频参量测试中的应用7098.21 单片机 8098在直线电机控制中的应用715?
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九.输入/输出保护为了支持多任务，80386不仅要有效地实现任务隔离，而且还要有效地控制各任务的输入/输出，避免输入/输出冲突。本文将介绍输入输出保护。 这里下载本文源代码。 <一>输入/输出保护80386采用I/O特权级IPOL和I/O许可位图的方法来控制输入/输出，实现输入/输出保护。 1.I/O敏感指令输入输出特权级(I/O Privilege Level)规定了可以执行所有与I/O相关的指令和访问I/O空间中所有地址的最外层特权级。IOPL的值在如下图所示的标志寄存器中。 标 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许可位图规定了I/O空间中的哪些地址可以由在任何特权级执行的程序所访问。I/O许可位图在任务状态段TSS中。 I/O敏感指令 指令 功能 保护方式下的执行条件 CLI 清除EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL STI 设置EFLAGS中的IF位 CPL<=IOPL IN 从I/O地址读出数据 CPL<=IOPL或I/O位图许可 INS 从I/O地址读出字符串 CPL<=IOPL或I/O位图许可 OUT 向I/O地址写数据 CPL<=IOPL或I/O位图许可 OUTS 向I/O地址写字符串 CPL<=IOPL或I/O位图许可 上表所列指令称为I/O敏感指令，由于这些指令与I/O有关，并且只有在满足所列条件时才可以执行，所以把它们称为I/O敏感指令。从表中可见，当前特权级不在I/O特权级外层时，可以正常执行所列的全部I/O敏感指令；当特权级在I/O特权级外层时，执行CLI和STI指令将引起通用保护异常，而其它四条指令是否能够被执行要根据访问的I/O地址及I/O许可位图情况而定(在下面论述)，如果条件不满足而执行，那么将引起出错码为0的通用保护异常。 由于每个任务使用各自的EFLAGS值和拥有自己的TSS，所以每个任务可以有不同的IOPL，并且可以定义不同的I/O许可位图。注意，这些I/O敏感指令在实模式下总是可执行的。 2.I/O许可位图如果只用IOPL限制I/O指令的执行是很不方便的，不能满足实际要求需要。因为这样做会使得在特权级3执行的应用程序要么可访问所有I/O地址，要么不可访问所有I/O地址。实际需要与此刚好相反，只允许任务甲的应用程序访问部分I/O地址，只允许任务乙的应用程序访问另一部分I/O地址，以避免任务甲和任务乙在访问I/O地址时发生冲突，从而避免任务甲和任务乙使用使用独享设备时发生冲突。 因此，在IOPL的基础上又采用了I/O许可位图。I/O许可位图由二进制位串组成。位串中的每一位依次对应一个I/O地址，位串的第0位对应I/O地址0，位串的第n位对应I/O地址n。如果位串中的第位为0，那么对应的I/O地址m可以由在任何特权级执行的程序访问；否则对应的I/O地址m只能由在IOPL特权级或更内层特权级执行的程序访问。如果在I/O外层特权级执行的程序访问位串中位值为1的位所对应的I/O地址，那么将引起通用保护异常。 I/O地址空间按字节进行编址。一条I/O指令最多可涉及四个I/O地址。在需要根据I/O位图决定是否可访问I/O地址的情况下，当一条I/O指令涉及多个I/O地址时，只有这多个I/O地址所对应的I/O许可位图中的位都为0时，该I/O指令才能被正常执行，如果对应位中任一位为1，就会引起通用保护异常。 80386支持的I/O地址空间大小是64K，所以构成I/O许可位图的二进制位串最大长度是64K个位，即位图的有效部分最大为8K字节。一个任务实际需要使用的I/O许可位图大小通常要远小于这个数目。 当前任务使用的I/O许可位图存储在当前任务TSS中低端的64K字节内。I/O许可位图总以字节为单位存储，所以位串所含的位数总被认为是8的倍数。从前文中所述的TSS格式可见，TSS内偏移66H的字确定I/O许可位图的开始偏移。由于I/O许可位图最长可达8K字节，所以开始偏移应小于56K，但必须大于等于104，因为TSS中前104字节为TSS的固定格式，用于保存任务的状态。 1.I/O访问许可检查细节保护模式下处理器在执行I/O指令时进行许可检查的细节如下所示。 (1)若CPL<=IOPL，则直接转步骤(8)；(2)取得I/O位图开始偏移；(3)计算I/O地址对应位所在字节在I/O许可位图内的偏移；(4)计算位偏移以形成屏蔽码值，即计算I/O地址对应位在字节中的第几位；(5)把字节偏移加上位图开始偏移，再加1，所得值与TSS界限比较，若越界，则产生出错码为0的通用保护故障；(6)若不越界，则从位图中读对应字节及下一个字节；(7)把读出的两个字节与屏蔽码进行与运算，若结果不为0表示检查未通过，则产生出错码为0的通用保护故障；(8)进行I/O访问。设某一任务的TSS段如下： TSSSEG SEGMENT PARA USE16 TSS <> ;TSS低端固定格式部分 DB 8 DUP(0) ;对应I/O端口00H—3FH DB 10000000B ;对应I/O端口40H—47H DB 01100000B ;对用I/O端口48H—4FH DB 8182 DUP(0ffH) ;对应I/O端口50H—0FFFFH DB 0FFH ;位图结束字节TSSLen = $TSSSEG ENDS 再假设IOPL=1，CPL=3。那么如下I/O指令有些能正常执行，有些会引起通用保护异常： in al,21h ;(1)正常执行 in al,47h ;(2)引起异常 out 20h,al ;(3)正常实行 out 4eh,al ;(4)引起异常 in al,20h ;(5)正常执行 out 20h,eax ;(6)正常执行 out 4ch,ax ;(7)引起异常 in ax,46h ;(8)引起异常 in eax,42h ;(9)正常执行 由上述I/O许可检查的细节可见，不论是否必要，当进行许可位检查时，80386总是从I/O许可位图中读取两个字节。目的是为了尽快地执行I/O许可检查。一方面，常常要读取I/O许可位图的两个字节。例如，上面的第(8)条指令要对I/O位图中的两个位进行检查，其低位是某个字节的最高位，高位是下一个字节的最低位。可见即使只要检查两个位，也可能需要读取两个字节。另一方面，最多检查四个连续的位，即最多也只需读取两个字节。所以每次要读取两个字节。这也是在判别是否越界时再加1的原因。为此，为了避免在读取I/O许可位图的最高字节时产生越界，必须在I/O许可位图的最后填加一个全1的字节，即0FFH。此全1的字节应填加在最后一个位图字节之后，TSS界限范围之前，即让填加的全1字节在TSS界限之内。 I/O许可位图开始偏移加8K所得的值与TSS界限值二者中较小的值决定I/O许可位图的末端。当TSS的界限大于I/O许可位图开始偏移加8K时，I/O许可位图的有效部分就有8K字节，I/O许可检查全部根据全部根据该位图进行。当TSS的界限不大于I/O许可位图开始偏移加8K时，I/O许可位图有效部分就不到8K字节，于是对较小I/O地址访问的许可检查根据位图进行，而对较大I/O地址访问的许可检查总被认为不可访问而引起通用保护故障。因为这时会发生字节越界而引起通用保护异常，所以在这种情况下，可认为不足的I/O许可位图的高端部分全为1。利用这个特点，可大大节约TSS中I/O许可位图占用的存储单元，也就大大减小了TSS段的长度。 <二>重要标志保护输入输出的保护与存储在标志寄存器EFLAGS中的IOPL密切相关，显然不能允许随便地改变IOPL，否则就不能有效地实现输入输出保护。类似地，对EFLAGS中的IF位也必须加以保护，否则CLI和STI作为敏感指令对待是无意义的。此外，EFLAGS中的VM位决定着处理器是否按虚拟8086方式工作。 80386对EFLAGS中的这三个字段的处理比较特殊，只有在较高特权级执行的程序才能执行IRET、POPF、CLI和STI等指令改变它们。下表列出了不同特权级下对这三个字段的处理情况。 不同特权级对标志寄存器特殊字段的处理 特权级 VM标志字段 IOPL标志字段 IF标志字段 CPL=0 可变(初POPF指令外) 可变 可变 0 不变 不变 可变 CPL>IOPL 不变 不变 不变 从表中可见，只有在特权级0执行的程序才可以修改IOPL位及VM位；只能由相对于IOPL同级或更内层特权级执行的程序才可以修改IF位。与CLI和STI指令不同，在特权级不满足上述条件的情况下，当执行POPF指令和IRET指令时，如果试图修改这些字段中的任何一个字段，并不引起异常，但试图要修改的字段也未被修改，也不给出任何特别的信息。此外，指令POPF总不能改变VM位，而PUSHF指令所压入的标志中的VM位总为0。 <三>演示输入输出保护的实例(实例九)下面给出一个用于演示输入输出保护的实例。演示内容包括：I/O许可位图的作用、I/O敏感指令引起的异常和特权指令引起的异常；使用段间调用指令CALL通过任务门调用任务，实现任务嵌套。 1.演示步骤实例演示的内容比较丰富，具体演示步骤如下：(1)在实模式下做必要准备后，切换到保护模式；(2)进入保护模式的临时代码段后，把演示任务的TSS段描述符装入TR，并设置演示任务的堆栈；(3)进入演示代码段，演示代码段的特权级是0；(4)通过任务门调用测试任务1。测试任务1能够顺利进行；(5)通过任务门调用测试任务2。测试任务2演示由于违反I/O许可位图规定而导致通用保护异常；(6)通过任务门调用测试任务3。测试任务3演示I/O敏感指令如何引起通用保护异常；(7)通过任务门调用测试任务4。测试任务4演示特权指令如何引起通用保护异常；(8)从演示代码转临时代码，准备返回实模式；(9)返回实模式，并作结束处理。
上传时间： 2013-12-11
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一种基于ST62单片机的称重显示控制器A Weighing Display Controller Based on ST62 Single Chip Computer祛 FA(上海时博飞奥控制系统有限公司，上海201100)摘要在介绍了基于ST62单片机的基础上，详细描述了称重显控制器的硬件设计和软件设计思路。该控制器结构简单、操作方便、抗扰能力强等优点;具有较好的推广应用价值。关键词称重显示控制仪ST62单片机硬件设计软件设计Abstract Ont heb asiso fin torductiono fST 62s inglec hipc omputer,th ed esignc oncrptof h ardwarea nds oftwarefo rw eighingd isplayc ontorleris d escrbed.The controler features simple structure, ease operation, powerful capability of anti-interference, etc.，it is wealth to be promoted into practicalapplicationsKeywords We妙吨display0 引言ST62s inglec hip Hardwared esign Softwaer design备 份 振 荡器，振荡器保护电路，上电复位及低压检测复称 重 显 示控制器是一种具有数字显示、开关量输出、定值控制和通信功能的以微机为操作核心的称重控制装置。它是电子衡器的重要基础部件，直接影响电子衡器及电子称重系统的功能和性能。与合适的传感器及承重传力复位系统组合可组成配料秤、料斗秤、定值秤、平台秤、汽车秤等，广泛应用于电力、化工、建筑、冶金、交通运输、食品、军工等部门，是进行自动称重配料控制和生产过程自动化必不可少的重要检测、控制装置。随着 称 重 计量自动化水平的提高，对称重显示控制器的要求也越来越高。为实现低漂移、高稳定，本控制器采用低漂移、高增益放大器AD620和高分辨率的A/D转换器CS5550。为提高稳定性和可靠性，采用集成度高的、抗干扰能力强的ST62单片机。
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