第一章微型机系统的串行通信技术
4.1 串行通信概论
在微型机系统中，CPU与外部设备传送数据（或信息）的方法有两种：（1）并行通讯：数据的各位同时传送；（2）串行通讯：数据一位一位按顺序传送。图4.1表示这两种传送方式的示意图。
（a）并行通讯（b）串行通讯
图4.1 并行通讯与串行通讯
从图4.1中可以看出，在并行通讯中，数据有多少位就需要多少根数据总线，而串行通讯只需要一对传送线。因此，串行通讯在距离和位数比较多时，有着明显的优越性。但它的主要缺点是传送数据的速度比较慢。在这一节里，主要介绍有关串行通讯的基本概念。4.1.1 数据传送方式
在串行通讯中，数据传送有三种方式：单工方式、半双工方式和全双工方式。
1．单工方式（Simplex Mode）
在这种方式中，只允许数据按一个固定的方向传送，如图4.2（a）所示。图中A只能发送，称为发送器(Transfer)，B只能接受，叫做接收器(Receiver)。而不能从B传向A。
2．半双工方式（Half-Dupiex Mode）
半双工方式的示意图如图4.2（b）所示。在这种方式下，数据既可以从A传向B，也可以从B传向A。因此，A方、B方既可作为发送器，又可作为接收器，通常称为收发器(Transceiver)。从这个意义上讲，这种方式似乎为全向工作方式，但是，由于A、B之间只有一根传输线，所以信号只能分时传送。即在同一时刻，只能进行一种传送，不能同时双向传输。因此，将其称为“半双工”方式。在这种工作方式下，要么A发送，B接收；要么B 发送，A接收。当不工作时，令A、B均处于接收方式，以便随时响应对方的呼叫。
图中的收发开关并不是实际的物理开关，而是由软件控制的电子开关，通讯线二端通过半双工通讯协议进行功能切换。
3．全双工方式（Full-Duplex-Mode）
虽然半双工方式比单工方式灵活，但它的效率依然比较低，主要原因是从发送方式切换到接收方式需要一定的时间，大约为数毫秒。重复线路切换所引起的延迟积累，是相当可观的。另一方面，也是更重要的，就是在同一时刻只能工作在一种方式下，这是半双工效率不高的根本原因所在。解决的方法是增加一条线，使A、B两端均可同时工作在收发方式，如图4.2（c）所示。将图（c）与图（b）相比，虽然对每个站来讲，都有发送器和接收器，但由于图（c）中有两条传送线，用不着收发切换，因而传送速率可成倍增长。
图4.2 数据传送方式示意图
值得说明的是，全双工与半双工方式比较，虽然信号传送速度大增，但它的线路也要增加一条，因此系统成本将增加。因此在实际应用中，特别是在异步通讯中，大多数都采用半双工方式。这样，虽然发送效率较低，但线路简单、实用，而且一般系统也基本够用。4.1.2 波特率和接收/发送时钟
1. 波特率
在数据传送方式确定后，到底以多大的速率发送/接收数据，这也是串行通信的重要问题之一。它不但取决于计算机本身的速率，更重要的是取决于串行通信接口芯片的速率。
如前所述，串行通信是一位一位传送的。衡量传送数据快慢的单位叫波特率。所谓波特率是指每秒钟传送的二进制数据的位数。单位是波特/秒（bit/s）。
1波特＝1位/秒（1bps）
在实际应用中，波特率是可以选择的。常用的波特率用19200、9600、4800、2400、1200、600、300、150、100、50，一般来讲波特率越大，传送数据的速率越快。在某些应用中，波特率有时可达10Mbps或100Mbps。有时也用“位周期”来表示传送速度，位周期是波特率的倒数。
2. 收/发时钟
在串行通信中，无论发送或接收，都必须有时钟脉冲信号对数据进行定位和同步控制。通常它在发送端是由发送时钟的下降沿，使输入移位寄存器的数据串行一位输出。而接收端则是在接收时钟的上升沿作用下将传输线上的数据逐位移入移位寄存器。收/发时钟与二进制数据的关系如图4.3所示。
图4.3 收/发时钟与收/发数据的关系
从图4.3可以看出，收/发时钟不仅直接决定了数据线上传送数据的速度，而且直接关系到收/发双方之间的数据传输的同步问题。为此，一般采用倍频采样方法，即提高采样频率：
收/发时钟频率=n×波特率
一般n取1、16、32、64等等。对于异步通信，常采用n＝16；对于同步通信，则必须取n＝1。
4.1.3 异步和同步通信
根据在串行通信中数据定时、同步的不同，串行通信的基本方式有两种，异步通信（Asynchronous Communication）和同步通信（synchronous Communication）。
1. 异步通信
异步通信方式是字符的同步传输技术。在异步通信中，传输的数据以字符(Character)为单位。当发送一个字符代码时，字符前面要加一个“起始”信号，其长度为一位，极性为“0”，即空号（Space）状态。规定在线路不传送数据时全部为“1”，即传号（Mark）状态。字符后边要加一个“停止”信号，其长度为1、1.5或2位，极性为“1”。字符本身的长度为5～8位数据，视传输的数据格式而定。例如，当传送的数字（或字符）用ASCII码表示时，其长度为7位。在某些传输中，为了减少误码率，经常在数据之后还加一位“检验位”。由此可见，一个字符由起始位（0）开始，到停止位（1）结束，其长度为7～12位。起始位和停止位用来区分字符。传送时，字符可以连续发送，也可以断续发射，不发送字符时线路保持“1”状态。字符发送的顺序为先低位后高位。
综上所述，异步串行通信的格式如图4.4所示。
图4.4 异步串行通信格式
异步串行通信的优点是收/发双方不需要严格的位同步。也就是说，在这种通信方式下，每个字符作为独立的信息单元，可以随机地出现在数据流中，而每个字符出现在数据流中的相对时间是随机的。然而一个字符一旦发射开始，就必须连着出去。由此可见，在异步串行通信中，所谓“异步”是指字符与字符之间的异步，而在字符内部，仍然是同步发出。因此，这种通信的效率比较低。
尽管如此，由于异步通信电路比较简单，其链路协议也不难实现，所以，异步通信在串行通信中得到了广泛地应用。在后边讲的各种串行标准总线以及PC机中均采用这种通信方式。现在采用的异步通信的速率通常在9600bit/s以上。
2. 同步通信
同步通信的特点是不仅字符内部保持“同步”，而且字符与字符之间也是同步的。在这种通信方式下，收/发双方必须建立准确的定时信号。也就是收/发时钟的频率必须严格地一致。同步通信在数据格式上也与异步通信不同，每个字符不增加任何附加位，而是连续发送。但是在传送中，数据要分成组（帧），一组含多少个独立的码元。为使收/发双方建立和保持同步，在每组的开始和结束需加上规定的码元序列，作为标志序列。在发送数据之前，必须先发送此标志序列，接收端通过检测该标志性序列实现同步。
标志序列的格式因传输规程不同而异。例如，在基本型传输规程中，利用国际No.5代码中的“SYN”控制系统，可实现收/发双方的同步。又如在高级数据联络规程（HDLC）中，是按帧格式传送，利用帧标志符“01111110”来实现收发双方的同步。
同步通信方式适合于高速的数据传输。由于不需要起始和停止符，因此传送效率比较高，但实现起来比较复杂。
4.1.4 信号调制和解调
在串行通信中，通常都是指数字通信。即传输的数据都是“0”、“1”序列组成的数字信号。这种数字信号包括从低频到高频极其丰富的谐波信号，因此要求传输线的频率很高。但在远距离通信时，为了降低成本，通常大都采用普通电话线（双绞线）进行传输，而这种电话线的频率有限，通常不超过3000Hz。若要通过电话线传输数字信号，必须采取一定的措施，其方法就是调制解调技术。具体地说，就是在发送端把数字信号转换成适合于电话线传输地模拟信号，此过程称为调制，能够完成调制任务的设备叫调制器（Modulator）；在接收端再把调制的模拟信号还原成数字信号，称为解调，完成解调的设备叫解调器（Demodulator）。调制和解调是一个事物不同的两个方面，而在一个终端设备上往往既要调制，又要解调（以便完成收/发任务），因此，二者缺一不可。通常是把上述两种功能做在一个设备中，称为调制解调器（Modulator－Demodulator，缩写为MODEM）。
图4.5表示出了两台计算机利用MODEM进行通信的原理电路。
图4.5 计算机远程通信示意图
在图4.5中，MODEM为调制解调器，具有发送和接收两种功能，当计算机（1）想发送数据，首先通过异步通信适配器，把并行数据变成串行数据。然后由串行接口（例如RS －232－C）将数据送到MODEM，由MODEM把此串行数据调制成模拟量（称为调制），然后送到公共电话线传到远方终端。远方的MODEM将模拟量再还原（解调）成串行数据，并经串行接口送入计算机，反之亦然。调制的方法很多，按照调制技术的不同，不外乎有调频（FM）、调幅（AM）和调相（PM）三种。它们分别按传输数字信号的变化规律去改变载
波（即音频模拟信号Asin（2лf t＋ф）的频率f、幅值A和相位ф，使之随数字信号的变化而变化。
按调制技术的分类，调制解调器的方法可分为：（1）频移键控法（FSK）；（2）相移键控法；（3）相移幅度调制（PAM）。目前计算机通信中应用最多的是频移键控法（FSK）。它的基本思想是把数字信号的“1”和“0”调制成不同频率的f1和f2。
4.1.5 差错控制技术
在串行通信中，由于系统本身硬件、软件故障，或者外界电磁干扰等原因，数据传输过程中产生错误是难免的，所以采取一定的措施尽量使误码减少，是串行通信中重要内容之一。其方法应从三方面着手，第一，改善传输信号的电气特性，使误码率达到要求；第二，改善传输线路，使其干扰减到最小；第三，采取检错纠错技术，即所谓差错控制。
所谓差错控制技术，包括两方面内容，一是对信息数据进行可靠有效的编码，另一方面是一旦发现信息传输错误，如何补救。
1. 差错控制方法
（1）自动请求重发
自动请求重发ARQ（Automatic Request Repeat）方式的工作原理是，发送端对发送序列进行纠错编码，可以检测出错误的检验序列，接收端根据检验序列的编码规则判决是否出错，并把判决结果通过反馈信号传回给发送端。若无错，接收端确认接收，同时发送端缓冲器清除该序列；若有误，接收端拒收，同时通知发送端重新发送该序列，直到接收端收到正确的信息为止，如图4.6所示。
在微机通信中，自动请求重发纠错系统一般采用两种方式工作。一种是采用半双工方式的系统，该系统中发送端只有在接收到反馈应答的判决信号后，才能决定是否继续发下一组数据。因此，这种系统也称为发送等待系统，一般应用于面向字符的传送控制规程中。另一种采用全双工通信方式的系统，该系统中把需要应答的判决信号插到双方发送的信息帧中。这种系统称为连续发送系统，在面向位的传输规程中应用较多。
自动请求重发纠错的方式的缺点是时实性较差。
（2）前向纠错（FEC）方式
前向纠错FEC（Forward Error Correction）方式中，发送端对数据进行纠错和纠错编码，接收端收到这些编码后，进行译码。译码不但能发现错误，而且能自动地纠正错误，因而不需要反馈信道。这种方式的缺点是译码设备复杂，而且纠错的冗余码元多，效率低。前向纠错方式如图4.7所示。
图4.6 自动请求重发方式原理图图4.7 前向纠错方式原理图
（3） 混合纠错HEC （Hybird Error Correction ）
混合纠错（HEC ）方式是上述前向纠错和自动请求重发两种纠错方式的结合。在这种纠错方式中，发送端编码具有一定的纠错能力，接收端对收到的数据进行检测。若发现有错且未超过纠错能力，则能自动纠错；若超过纠错能力则发出反馈信息，命令发送端重发。这种方式在一定程度上弥补了自动请求重发纠错和前向纠错两种方式的缺点。混合纠错方式的原理，如图4.8所示。
图4.8 混合纠错方式原理图
2. 纠错编码
纠错编码是差错控制技术的核心。纠错编码的方法，是在有效信息的基础上附加一定的冗余信息位，利用各二进位的组合来监督数据码的传送情况。一般来讲，附加的冗余位越多，监督作用和检错、纠错能力就越强，但通信效率也就越低，而且冗余位本身出错的概率也增大。
纠错编码的方法很多，如奇偶检验码、方阵检验码、循环冗余码、恒比检验码等等。下边介绍两种最常用的纠错编码方法。
（1） 奇偶检验（Parity Check ）
奇偶检验码是一种最简单的也是应用最多的一种纠错编码方法。奇偶检验码的方法是在信息码组之后加一位监督码元，即奇偶检验位。该方法有两种，一种叫奇校验码，另一种称为偶校验码。奇校验码的编码方法是使整个码组中“1”的个数为奇数。具体来讲，就是若信息码组中“1”的个数为奇数，则监督位为“0”，否则为“1”。偶校验的编码方法是使整个码组中“1”的个数为偶数。若信息码组中“1”的个数为偶数，则监督位为“0”，否则为“1”。例如传送的数据信息为4（ASCII 码为34H ），则奇校验编码的校验位应为“0”，而偶校验编码的校验位为“1”。由此我们可看出，利用RS －232－C 传送该数据的波形如图
4.9所示。
图4.9 数据“4”的奇偶校验码
（2）循环冗余校验CRC（Cyclic Redundancy Check）
循环冗余校验（CRC）与奇偶校验不同，后者是一个字符校验一次，而前者是一个数据块校验一次。在同步串行通信中，几乎都使用这种校验方法。例如对磁盘信息的读/写等。
CRC校验的基本思想是利用线性编码理论，在发送端根据要传送的二进制码序列，以一定的规则产生一个校验用的监督码（也叫CRC码），附加在信息后边，构成一个新的二进制码序列发送出去。在接收端，则根据信息码和监督码之间所遵循的规则进行检测，确定传送是否出错。有关CRC的详细叙述，可参阅相关文献。
CRC码在发送端的产生和接收端的校验，同样既可以采用软件实现，也可以用硬件实现。现在已有一些专用的芯片供选用，如Motorola公司的8501和仙童公司的9401等。许多串行接口芯片如Z80－SIO、Intel8273和MC6854等，本身就带有CRC校验电路使用起来就更方便。也有一些串行USART电路如Intel8251等内部并没有这部分电路。当使用这些芯片进行同步通信需要进行CRC校验时，只能靠外加芯片CRC电路实现。
4.2 RS-232-C串行通信标准总线
在进行串行通信接口设计时，主要考虑的问题是接口方法、传输介质及电平转换等。和并行传送一样，现在已经颁布了很多种标准总线，如RS－232－C、RS－422、RS－485和20mA电流环等。与之相配套的，还研制出适合于各种标准接口总线使用的芯片，因此给串行接口设计带来极大的方便。
串行接口设计主要是选择某一种串行标准总线，其次是选择接口控制及电平转换芯片。选择串行标准总线和接口芯片的原则是：
1．可靠性
可靠性是串行通信中最基本、也是最重要的原则之一。串行通信最基本的要求是传送数据和指令不允许有误。因此，在串行通信的各个环节都必须保证有高可靠性的传输。其中包括满足各种使用环境（或条件）要求的接口标准的选择，因为不同的接口总线必须在特定的条件下工作才能可靠地工作。
2．通信速度及通信距离
不同的标准接口总线，其电气特性不同。所谓电气特性实际上就是满足可靠性传输时的最大通讯速度和最远传输距离。通常，这两个指标具有相关性，适当地降低通信速度，可以提高传送距离，反之亦然。
3．通道的抗干扰能力
在一般情况下，如果不超过使用范围，标准接口都具有一定的抗干扰能力，以保证信息传输的可靠性。但在一些工业控制系统中，由于周围环境往往十分恶劣，因此在介质选择，接口标准选择时，需要充分考虑抗干扰能力，以及抗干扰措施的设计。例如，在长距离使用电流环技术，不仅使电流环路大大降低对噪声的敏感程度，而且也便于在通信的两端点处提供电气隔离。近年研制出的低电压（＋3.4V～＋5V）以及电源关断技术，给串行通信带来极大的方便。
在高噪声环境中采用光纤介质进行数据传输以及光电隔离技术的采用，将大大提高系统的抗干扰能力。
4.2.1 RS－232－C串行接口标准
RS－232－C是使用最早、应用最多的一种异步串行通信总线，它是美国电子工业协会（Electronic Industries Association）1962年公布的，1969年最后一次修订而成。其中RS是Recommended Stander的缩写，232是该标准的标志，C表示最后一次修订。
RS－232－C主要用来定义计算机系统的一些数据终端设备（DTE）和数据通信设备（DCE）之间接口的电气特性。如CRT、打印机与CPU的通信大都采用RS－232－C总线。由于诸多嵌入式处理机本身具有异步串行通信接口，因此，应用中使用RS－232－C串行总线极为方便。
1. RS－232－C传递信息的格式标准
RS－232－C采用按位串行方式。该标准对所传递的信息规定如下：信息的开始为起始位，信息结尾为停止位，它可以是一位，一位半或两位。信息本身可以是5、6、7、8位再加一位奇偶校验位。如果两个信息间无信息，则应写“1”，表示空。其格式标准与图4－4所示完全一样。
RS－232－C传送的波特率（bit/s）规定为56000、28000、115200、19200、9600、4800、2400、1200、600、300、150等等。RS－232－C总线的传送距离一般都不超过15m。
2. RS－232－C电气特性
由于RS－232－C是在TTL电路出现之前研制的，所以它的电平不是＋5V和地，它使用负逻辑，其低电平“0”在＋5V～＋15V之间，高电平“1”在－5V～－15V之间，最高能承受＋25V地信号电平，否则会将TTL电路烧毁！这一点使用时一定要特别注意。有专门的集成电路，以便进行电平转换，如MC1488和MC1489就是专门用在计算机（或终端）与RS－232－C标准进行电平能购转换的接口芯片，其中，
MC1488 输入TTL电平，输出与RS－232－C兼容。
MC1489 输入与RS－232－C兼容，输出为TTL电平。
除了上边介绍的MC1488和1489以外，许多公司还研制出一些适合于RS－232－C标准接口总线的芯片。这些芯片主要是提高集成度，把驱动接收功能集中在一个芯片上，或者是在一个芯片上，包含几个线路驱动器（Tx）和接收器（Rx），有些还带有uP监控系统。为了适用部分笔记本、手提电脑的应用，还专门研制了低电源（3.3～5V）的RS－232－C 接口芯片，传输速度也从几十kbps～1Mbps。有些还含有＋15V的静电放电保护（ESD）功能和人体模型及IEC－1000－4－2空气隙放电保护。为了在不传送时节约电源，还专门研制出自动关断功能（Auto Shutdown）的芯片。
3. RS－232－C机械特性及引脚的功能
RS－232－C标准总线为25条线，对其机械特性并未做严格规定。现习惯上采用9针D 型插头和插座，去除了原25脚中的辅信通和20mA电流环功能。25芯各引脚的排列顺序，如图4.10所示。
图4.10 25针RS-232-C引脚排列图
这些信号分为两类：一类是DTE与DCE交换的信息：TxD和RxD；另一类是为了正确无误地传输上述信息而设计的联络信号。下边介绍这两类信号。
（1）传送信息信号
A．发送数据TxD（Transmitting Data）
由发送端（DTE）向接收端（DCE）发送的信息，按串行数据格式，及先低位后高位的顺序发送。正信号是一个空号（Space）（二进制0），负信号是一个传号（Mark）（二进制1）。当没有数据发送时，DTE应将此条线置为传号状态，包括字符或文字之间的间隔也是这样。
B．接收数据RxD（Receive Data）
用来接收DTE发送端（或调制解调器）输出的数据，当收不到载波信号时（管脚8为负），这条线会迫使信号进入传号状态。
（2）联络信号
这类信号共有6个：
A．请求传送信号RTS（Request To Send）
这是DTE向DCE发出的联络信号，当RTS＝1时，表示DTE请求向DCE发送数据。
B．清除发送CTS（Clear To Send）
这是DCE向DTE发出的联络信号。当CTS＝1时，表示本地DCE响应DTE向DCE 发出的RTS信号，且本地DCE准备向远程DCE发送数据。
C．数据准备就绪DSR（Data Set Ready）
这是DCE向DTE发出的联络信号。DSR将指出本地DCE的工作状态。当DSR＝1时，表示DCE没有测试通话状态，这时DCE可以与远程DCE建立通道。
D．数据终端就绪信号DTR（Data Terminal Ready）
这是DTE向DCE发送的联络信号，DTR＝1时，表示DTE处于就绪状态，本地DCE 和远程DCE之间建立通信通道，而DTR＝0时，将迫使DCE终止通信工作。
E．数据载波检测信号DCD（Data Carrier Detect）
这是DCE向DTE发出的状态信息，当DCD＝1时，表示本地DCE接到远程DCE发来的载波信号。
F．振铃指示信号RI（Ring Indication）
这是DCE向DTE发出的状态信息。RI＝1时，表示本地DCE收到远程DCE振铃信号。
4.2.2 RS－232－C的应用
在一般串行通信接口中，即使是主信道，也不是所有的线都一定要用，最常用的也就是其中的几条最基本的信号线。根据具体的应用场合不同，有下面几种连接方式：
1. 使用MODEM连接
计算机通过MODEM或其它数据通信设备（DCE）使用一条电话线进行通信时，一般只需要其中的8条线，如图4.11所示。
图4.11 使用MODEM时RS－232－C引脚的连接在图4.11中，计算机终端（DTE）向远程终端（DTE）发送数据的过程如下：首先DTE 向本地DCE（MODEM）发出DTR＝1和RTS＝1的信号，表示DTE请求发送数据，同为本地和远程DCE之间建立通道开了绿灯，一旦通道建立好了，DCE发回信号DSR＝1。当DCE做好发送数据准备后，又向DTE发回信号CTS＝1。只有当DTE收到本地DCE发回肯定的DSR和CTS信号后，DTE才能由TxD线向DCE发送数据。因此，RTS、DTR、DSR 和CTS四个信号同时为1是TxD发送数据的条件。
当接收数据时，DTE先向本地DCE发出DTR＝1信号，表示本地和远程DCE之间可以建立通道。一旦通道建立好了，DCE向DTE发出DSR＝1信号。这时，数据就可以通过RxD线传到DTE。因此，RxD信号产生的条件是DTR和DSR两个信号同时为1。这只是RxD信号的产生条件，至于RxD线上是否有信号，取决于远程DCE是否发送数据。
2. 直接连接
当计算机和终端之间不使用MODEM或其他通信设备（DCE）而直接通过RS－232－C 接口连接时，一般只需要5根线（不包括抗保护地线以及本地4、5之间的连线），但其中多数采用反馈与交叉结合的连接法，如图4.12所示。
图4.12 使用RS－232－C的直接连接法
在图4.12中，2→3交叉线为最基本的连线，以保证DTE和DCE间能正常地进行全双工通信。20→6也是交叉线，用于两端的通信联络，使两端能相互检测出对方“数据已就绪”的状态。4→5为反馈线，使传送请求总是被允许的。由于是全双工通信，这根反馈线意味着任何时候都可以双向传送数据，用不着再去发“请求发送”（RTS）信号。这种没有MODEM 的串行通信方式，一般只用于近程通信（不超过15m）。
3. 三线连接法
这是一种最简单的RS－232－C连线方式，只需2→3交叉连接线以及信号地线，而将各自的RTS和DTR分别接到自己的CTS和DSR端，如图4.13所示。
图4.13 最简单的RS－232－C连接方式
在图4.13（a）中，只要一方使自己的RTS和DTR为1，那么它的CTS、DSR也就是1，从而进入了发送和接收的就绪状态，这种接法常用于一方是主动设备，而另一方为被动设备的通信中。如计算机与打印机或绘图仪之间的通信。这样，被动的一方RTS与DTR常置1，因而CTS、DSR也常置1。因此，使其长处于接收就绪状态，只要主动一方令线路就绪（DTR ＝1），并发出发送请求（RST＝1），即可立即向被动的一方传送信息。
图4.13（b）为更简单的连接方法，如果说图（a）所示的连接方法在软件设计上还需要检测“清除发送”（CTS）和“数据设备就绪”（DSR）的话，那么图（b）所示的连接方法则完全不需要检测上述信号，随时都可发送和接收。这种连接方法无论在软件和硬件上，都是最简单的一种方法。
值得说明的是，以上讲的只是RS－232－C作为接口标准总线的连接方法，当然不限于这几种方式。至于计算机内部与串行接口之间并←→串转换，还需视各种不同微型机而采用不同的接口适配器（Interface Adapter）。如Intel 8088/8086~80586等各种CPU，其内均没有串行接口，因此它们在进行串行通信时，都需配备适当的接口适配器，如Intel 8250及Intel 8251。但对于大多数嵌入式处理机来讲，本身带有串行接口，因此可直接与RS－232－C串行接口总线相连。但由于RS－232－C电平与微型机内部电平（TTL或CMOS）不同，所以使用上边讲的各种电平转换电路是必不可少的。关于Intel 8250等接口适配器的原理与应用，在下一节中有详细介绍。
除了上述硬件接口总线标准，电平转换接口芯片等硬件外，要想实现异步串行通信，还必须有相应的软件与之配合。
4.3 PC微机异步通信适配器的分析和使用
IBM-PC及其兼容机早期是使用INS8250，最近则是用PC16450和PC16550。这些芯片在功能上都与INS8250相同，但提供了更高传输的效率和速度。PC16550还使用了FIFO数据缓冲方式，从而大大增加了吞吐量。这3个芯片都是标准的UART（通用异步收/发器），我们把它们放在一起讨论。
4.3.1 UART的寄存器及其编程方法
INS8250和PC16450分别有10个寄存器，PC16550则有11个寄存器。但PC微机系统分配了7个I/O端口地址进行访问，因此，其中必有两个端口地址为两个寄存器共用。为此。UART内部结构已制定：A. 发送保持寄存器（THR）和接收寄存器（RDR）共用一个端口地址，而且是UART芯片的最低地址号，以“写”访问THR，以“读”访问RDR，以示区别。B. 波特率除数锁存器（BRD）的除数值是16位，分高低两字节存放，它的低字节BRDL 寄存器所使用得端口地址与前面的THR寄存器和RDR寄存器的端口地址相重。为了识别，专门在通信线路控制器（LCR）中设置了一个除数寄存器允许位DLAB（D7位），当要访问波特率除数寄存器时，必须使DLAB置1（D7=1）。若访问THR和RDR寄存器时，必须使DLAB置0（D7=0）。
具体的端口地址分配如表4.1所示。
表4.1 UART寄存器地址
DLAB A2A1A0被访问的寄存器适配器地址(COM1)
3F8H
0 0 0 0 接收数据寄存器（RDR）（读）
发送保持寄存器（THR）（写）
0 0 0 1 中断允许寄存器（IER）3F9H
1 0 0 0 波特率除数锁存器（BRDL）（低字节）3F8H
1 0 0 1 波特率除数锁存器（BRDH）（高字节）3F9H
3FAH
×0 1 0 中断识别寄存器（IIR）（只读）
FIFO控制器（FCR）（只写）
×011 线路控制寄存器（LCR）3FBH
×100 MODEM控制寄存器（MCR）3FCH
×101 线路状态寄存器（ISR）3FDH
×110 MODEM状态寄存器（MSR）3FEH
1. 发送保持寄存器和接收寄存器
发送时。CPU将待发送的字符写到UART的发送保持寄存器THR，然后再送发送移位寄存器，在发送时钟的作用下，从SOUT引脚输出。一旦THR的内容送到发送移位寄存器（TSR）后，THR变空，并使通信线路状态寄存器LSR的D5位置“1”，以此产生中断请求，要求CPU发送下一个字符。当CPU向THR写入一个字符后，D5位又置“0”。如此重复，直到全部数据发送完毕。总之，利用LSR的D5位指示THR是否变空，只有当D5=1，即THR变空时，才能向THR写数据。
接收时，串行数据在接收时钟作用下，从SIN引脚先输入到接收移位寄存器（RSR），然后由RSR并行送到接收数据寄存器RDR，一旦RDR变满，就使LSR的D0位置“1”，产生中断请求，要求CPU读取数据字符。CPU从RDR读取一个字符后，D0置“0”。如此重复，直到全部数据接收完毕。总之，利用LSR的D0位指示RDR是否变满，只有当D0=1,即RDR变满时，才能从RDR读数据。
2．波特率除数
波特率除数（BRD）是16位数，它与UART的数据传输速率（波特率）有关。当使用UART的内部时钟频率为1.8432MHz时，则波特率除数BRD与波特率Band之间的关系如下式所示：
BRD=时钟频率/（16×Band）（4.1）
式（4.1）中的16是一个常数。
利用式（4.1）很容易求得不同传输速率下的波特率除数。例如，若要计算波特率为1200b/s 的波特率除数，则有：
BDR=1843200/（16×1200）=0060H
于是，波特率除数高低字节应分别置为BRDH=00H,BRDL=60H.。
表4.2 列出了除数与波特率的对应关系，供用户选择使用。在初始化时将除数分低高两个字节分别写入BRDL和BRDH。
表4.2 波特率与除数对照表 除数锁存器的值 除数锁存器的值 BRDH BRDL BRDH BRDL 波特率
（b/s ）
50
75
110
150
300
600
1200
09H 06H 04H 03H 01H 00H 00H 00H 00H 17H 00H 80H C0H 60H 波特率 （b/s ） 1800 2000 2400 3600 4800 7200 9600 00H 00H 00H 00H 00H 00H 00H 40H 3AH 30H 20H 18H 10H 0CH
例1：若选取波特率为2400b/s ，则从表4.2可以查到相应的除数值为00H （高8位）和30H （低8位），按先低字节后高字节顺序装入除数寄存器。其装入程序段为：
MOV DX, 3FBH ；置LCR 口地址
MOV AL, 80H ；置D7=1，表示允许访问BRD
OUT DX, AL
MOV DX, 3F8H ；BRDL 的口地址
MOV AL, 30H ；低字节除数
OUT DX, AL
MOV DX, 3F9H ；BRDH 的口地址
MOV AL, 00H ；高字节除数
OUT DX, AL
MOV DX, 3FBH
MOV AL, 00H ；置D7=0,表示禁止访问BRD
OUT DX, AL
3. 中断识别寄存器和中断允许寄存器
UART 具有很强的中断管理能力，内部设有4个中断优先级（PC16550内部有5个优先级）。它们的优先级顺序是：接收数据出错中断，接收数据寄存器满中断，（接收FIFO 字符查超时中断），发送保持寄存器空中断，以及来自MODEM 的控制信号状态改变的中断。为了具体识别究竟是哪种事件引起的中断（即中断源），UART 内部设置了中断识别寄存器IIR 。它保存着正在请求中断的中断类型编码。IIR 是只读寄存器，它的内容随中断源而改变。具体格式如下： D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
0 0 0 0 ID2 ID1 IP 中断类型编码 有无未处理中断 其中，高五位对INS8250和PC16450，全部写0。而对PC16550，则D7D6为FIFO 缓冲允许标志位，D5D4写0，D3为识别接收FIFO 字符超时用。低3位的含义如下。
D0位：中断指示IP。IP=0，表示有尚待处理的中断；IP=1，表示已无中断请求。
D1D2位：中断类型标识ID1,ID2。下表表示申请中断的中断源的中断类型编码及其中断优先级。
D3ID2ID1 中断源中断优
先级
0 1 1 接收数据出错（包括OE=1,PE=1,FE=1），或中止（BI=1） 1
0 1 0 接收数据寄存器满（RDRF=1） 2
1 1 0 接收FIFO字符超时 3
0 0 1 发送保持寄存器空（THRE=1） 4
0 0 0 调制解调器状态改变（包括△RTS=1,△DSR=1,TERI=1,△RLSD=1）5
中断源提出的中断请求被允许还是被禁止，由中断允许寄存器IER控制，只要相应位写“1”就允许中断请求，写“0”就禁止中断请求。其格式如下：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
0 0 0 0 EMSI ELSI ETBEI ERBFI
未用，写0 允许调制
解调器状
态改变中
断允许线路
状态中断
允许发送
缓冲器空
中断
允许接收
缓冲器满
中断
在编写中断处程序时应注意，若同一时间内允许有一个以上中断请求，则在处理完高一级的中断之后，中断返回之前一定要检查中断识别寄存器IIR的D0位IP是否为0，即是否尚有未被处理的中断源，否则，会造成某些中断未被处理。通信适配器的中断允许控制除了INS8250的IER之外，还使用INS8250的OUT2引脚控制INTRPT是否送往CPU，因此，OUT2作为异步适配器中断允许控制信号。
4．FIFO控制寄存器
PC16550UART添加了一个FIFO缓冲器，用于缓冲正在发出后接收的数据，则是早期的UART器件中所没有。FIFO控制寄存器（FCR）寄存器各位的意义如下：
位意义位意义
0 1 2 3 允许和清除FIFO缓冲器
重新设置接收的FIFO缓冲器
重新设置发送的FIFO缓冲器
DMA方式选择
4~5
6
7
保留
接收端中断触发器水平（LSB）
接收端中断触发器水平（MSB）
FCR的第6位及第7位用来指示应该用怎样的触发器水平来产生中断，这种水平即是
指示在中断产生之前，接收缓冲器应该装满多少字节。PC16550内部可能的几种中断触发器水平如下：
FCR的D7D6=00，触发器水平=1个字节；
FCR的D7D6=01，触发器水平=4个字节；
FCR的D7D6=10，触发器水平=8个字节；
FCR的D7D6=11，触发器水平=14个字节。
5．通信线路控制寄存器与通信线路状态寄存器
（1）通信线路控制寄存器（LCR）
主要用来指定异步通信数据格式，同时它的最高位DLAB用来指定允许访问除数锁存器。它的内容不仅可以写入而且还可以读，LCR的各位含义如下：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 DLAB SB SP EPS PEN STB WLS1 WLS0
除数锁存器访问允许中止设定附加奇偶
标志位选
择
偶校验选
择
奇偶校验
允许
停止位选
择
字长选择
D0 D1位：字长选择，指定发送和接收字符的位数。
WLS1 WLS0=00时。为5位；WLS1 WLS0=01时，为6位；
WLS1 WLS0=10时。为7位；WLS1 WLS0=11时，为8位。
D2位：停止位选择，指定发送和接收的停止位位数。
STB=0时，为1位；STB=1时，为1.5位（字符长为5位），
或STB=1时，为2位（字符长为6，7，8位）。
D3位：奇偶校验允许，指定是否要奇偶校验。
PEN=0，不要校验；PEN=1，要校验。
D4位：偶校验选择，指定是否要偶校验。
EPS =0，要奇校验；EPS =1，要偶校验；
D5位：附加奇偶标志位选择。
SP=0，不附加；SP=1，附加一位奇偶标志位。若采用偶校验，则这个标志为逻辑“0”。若采用奇校验，则这个标志为逻辑“1”。选用这一附加位的作用是发送设备把采用何种奇偶校验方式也通过数据流告诉接收设备。显然，在收发双方已约定奇偶校验方式的情况下，就不需要这一附加位并使SP=0。
D6位：中止设定。制定发正常信号还是连续发空号（中止信号）。
SB=0，正常；SB=1，中止。若SB位置1，则发送端连续发送空号（逻辑“0”），当发空号的时间超过一个完整的数据字节传送时间，接收端就视发送设备已中止发送。此时。接收设备产生中断请求，由CPU进行中止处理。
D7位：除数锁存器访问允许。
DLAB=1，访问除数锁存器；DLAB=0，访问THR、RDR、IER寄存器。
例2：举例说明LCR的编程方法。设置发送数据字长为8位，2位停止位，偶校验，其程序段为：
MOV DX，3FBH ；LCR口地址
MOV AL，00011111B ；LCR的内容，数据格式参数
OUT DX，AL
（2）通信线路状态寄存器（LSR）
用来向CPU提供数据接收和发送过程中产生的状态。这些状态可以被CPU用查询方式获得，也可以让它们以中断请求的方式主动向CPU报告。LSR可读可写（除位6外），写LSR是为了人为地设置某些错误状态，供系统自检时使用。LSR的各位含义如下：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 O TSRE THRE BI FE PE OE DR
发送移位寄存器空发送保持
器空
中止识别
指示
接收格式
错
接收奇偶
错
接收重叠
错
接收数据
准备好
D0位：接收数据准备好（接收数据寄存器满）。
DR=1时，指示接收器已接收到一个数据字符，即接收数据准备好。此时。CPU才能从UART读数据；当CPU从接收数据寄存器读取1个数据后DR置0。当DR=0时，不能读取。D1~D3位：这3位都是错误状态指示位。
OE=1,指示接收数据寄存器的输入字符未取走，UART又接收到新输入的数据，造成数据丢失；
PE=1，指示被接收的数据有奇偶错；
FE=1，指示接收的位流中停止位有错，称为数据格式错。
D4位，中止识别指示。
BI=1，指示发送设备进入中止状态；发送端发送正常时，BI=0。
D1~D4这4位均是错误状态指示位。只要其中有一位置1，在中断允许的情况下。就出现接收数据错误而产生中断。当CPU读取它们的状态后，自动清零，复位。
D5位：发送保持器空。
THRE=1，指示数据保持寄存器THR已经变空，此时，CPU才能向UART写数据；当数据写入发送保持器时，THRE置0。当THRE=0时，不能写数据。
D6位：发送移位寄存器空（只读）。
TSRE=1，指示数据从发送移位寄存器送到发送数据线上；当发送保持寄存器的内容被送入发送移位一位寄存器时，TSRE置0。
接收数据准备好DR和发送保持寄存器空THRE这两位是串行接口最基本的标志位，它们决定了CPU能不能向INS8250进行读/写操作，只有当DR=1时CPU才能读数；只有当THRE=1时，才能写数。
例3：利用线路状态寄存器的内容进行收发操作的程序段。
START: MOV DX,3FDH
IN AL,DX
TEST AL, 00011110B
JNZ ERR
TEST AL,01H
JNZ RECEIVE
TEST AL, 20H
JNZ TRANS
JMP START
ERR: …
TRANS: …
RECEIVE: …
6. 调制解调控制寄存器及调制解调状态寄存器
这两个寄存器用于发送和接收时UART与通信设备之间的联络与控制。MODEM控制寄存器MCR用来设置对MODEM的联络信号和芯片自检。
MCR各位的定义如下：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
0 0 0 LOOP OUT2 OUT1 RTS DTR
环路检测输出2 输出1 请求发送数据终端
准备好这些信号告诉调制解调器,计算机将要发送字符、接收字符或者两者都要做。例如D0位DTR告诉MODEM，计算机已打开并准备接收来自MODEM的信息。D1位RTS告诉MODEM，计算机准备向MODEM发送信息。D4位LOOP是提供INS8250本身自检诊断而设置的。当这位置“1”时，INS8250处于诊断方式。在这种方式下，INS8250芯片内部实现自问自答，进行联络，并且SIN引脚与芯片内部逻辑脱钩，发送器的移位输出端SOUT 自动和接收器的移位输入端SIN接通，形成“环路”进行自发自收的操作。在正常通信时，LOOP位置“0”。
例4：要使MCR的DTR、RTS有效，OUT1、OUT2以及LOOP无效，则可用下列程序段：MOV DX，3FCH ；MCR口地址
MOV AL，00000011B ；MCR的控制字
OUT DX，AL ；
例5：要对自发自收进行诊断，则程序段为：
MOV DX，3FCH ；MCR口地址
MOV AL，00010011B ；LOOP位置“1”
OUT DX，AL
MODEM状态寄存器用来检测和记录来自MODEM的联络控制信号及其状态的改变。
MSR寄存器的各位定义如下：
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 RLSD RI DSR CTS △RLSD △RI △DSR △CTS
收到接收线载波检出信号收到振铃
指示信号
收到数传
机就绪信
号
收到允许
发送信号
RLSD位
发生变化
收到振铃
指示信号
的后沿
DSR位
发生变化
CTS位发
生变化
MSR的低四位表示来自MODEM联络控制信号状态的改变，在CPU读MSR时，把这些位清0，如果其中△CTS，△DSR，△RLSD，△RI这4位当中，某一位置1，说明在上次CPU读取MODEM状态寄存器（MSR）之后，状态寄存器的相应位CTS、DSR、RLSD、RI发生了改变，也就是来自MODEM的联络控制信号的逻辑状态发生了变化，信号由无效
变为有效，或相反。△RI=1时，表示MODEM来的RI信号由逻辑“1”状态变为逻辑“0”状态（由接通到断开）。MSR的D0~D3中的任意一位置“1”，在中断允许时（IER中D3=1），均产生MODEM状态改变中断。MSR的高四位，分别表示来自MODEM的控制信号，供CPU进行处理。
4.3.2 UART的外部特性
下面以INS8250为例来讨论UART的外部引脚及内部逻辑，如图4.14所示。
INS8250的引脚信号线基本上可分成两大类，与CPU系统总线相连的信号和与通信设备连接的信号。除8根并行数据线D0~D7外，其他引脚信号有：
1. 地址控制信号
当片选信号CS0=1，CS1=1，CS2=0时，INS8250接受CPU的访问，并由A0~A2决定所访问的内部寄存器，地址选通信号ADS为低电平时，锁存CS0/CS1/CS2以及A0~A2的输入状态，保证读/写操作期间的地址稳定，直到ADS为高电平时，才允许这些地址选择信号改变。若确认在对芯片进行读/写时，不会出现地址不稳定现象，则不必锁存，而将ADS 输入接地，指示INS8250被选中。引脚CSOUT（当CS0=1、CS1=1、CS2=0，CSOUT=1）为片选输出信号，通常并不需要而为悬空。
2. 读/写控制信号
INS8250的读/写控制信号有两对，每对信号作用完全相同，只不过是有效电平不同而已。
图4.14 INS8250外部引脚和内部逻辑框图
在INS8250被选中时，只要数据输入选通信号DISTR（高电平有效）和DISTR（低电
平有效）中有一个信号有效，CPU就从被选中的内部寄存器中读出数据；而只要数据输出选通信号DOSTR（高电平有效）或DOSTR（低电平有效）有效时，CPU就将数据写入被选择的寄存器。在PC微机异步适配器中，采用低电平有效，IOR和DISTR（低）相连，IOW 和DOSTR（低）相连，而DISTR（高）、DOSTR（高）接地封锁。INS8250的（数据总线）驱动器禁止信号DDIS引脚，在CPU从INS8250读取数据时为低电平，其他时间为高电平，禁止外部收发器对系统总线的驱动，PC微机异步适配器未使用此信号。
3. 中断控制和复位控制信号
INS8250具有中断控制和中断优先权判决能力，它的中断请求引脚INTRPT在满足一定条件下（如接收数据准备好，发送保持寄存器空，以及允许中断时）变成高电平，产生中断请求。输出1（OUT1）和输出2（OUT2）是由用户通过编程使其有效的两个输出引脚，在PC微机异步适配器中使用，使用OUT2来控制中断请求信号INTRPT的输出。在系统复位时，RESET信号送到INS8250的主复位引脚MR，使INS8250复位。
4. 时钟与传送速率控制信号
外部晶体震荡电路产生的1.8432.MHz信号送到INS8250的XTAL1端，作为INS8250的基准工作时钟。XTAL2引脚是基准时钟信号的输出端，可用作其他功能的定时控制。外部输入的基准时钟，经INS8250内部波特率时钟发生器（分频器），分频后产生发送时钟，并经BAUDOUT引脚输出。INS8250的接收时钟引脚RCLK可接收由外部提供的接收时钟信号。
若采用INS8250芯片内部的发送时钟作为接收时钟，则只要将RCLK引脚和BAUDOUT 引脚直接外连即可。
5. 和通信设备之间的信号
有8个信号，其中6个控制信号RTS，CTS，DTR，DSR，RLSD，RI，2个串行数据信号SOUT，SIN。它们的功能与定义和RS-232C标准相同，不再讨论。
4.3.3 PC中UART接口的组成
异步通信适配器由UART芯片INS8250，EIA-TTL电平转换器INS75150，INS75154及I/O地址译码电路3个主要部分组成，下面仅对适配器电路中的电平转换及地址译码作简单的说明。适配器如图4.15所示：
1. 电平转换
从图4.15可以看出，从INS8250到连接器，和从连接器到INS8250的信号线分别通过了电平转换器INS75150 和INS75154才送到对方的，从而实现电平及逻辑关系的转换。
上海应用技术学院课程设计任务书 课程名称计算机接口技术课程设计课程代码B704006 设计题目电子时钟程序设计题目序号 设计时间2011年6月13日——2011年6月24日 系（院）计算机科学与信息 工程 专业 计算机科学与技 术 班级 一、课程设计任务（条件）、具体技术参数（指标） 本课程设计是《计算机接口技术》课程的后继教学环节，通过对一个较大型的、综合性设计及程序进行阅读理解，并在此基础上设计新的功能, 加深学生对本课程专业知识和理论知识的认识和理解，提升学生应用本课程知识体系，构建计算机应用系统，进行应用系统硬件、软件开发的能力。 根据所给的连线.txt、Clock.asm应用程序框架, 在此基础上设计新的功能。 基本任务: 认真阅读文件“连线.tx”、“Clock.asm”源程序，理解设计意图、各芯片的的作用以及程序中每条指令的作用。 实现报时功能：用户设置报时时刻，电子时钟走到该时刻报时。 实现秒表功能：用户可以对单个事件计时。 扩展任务: 实现多个报时功能：用户设置多个报时时刻，电子时钟每走到对应时刻报时。 实现多个秒表功能：用户可以同时对多个事件计时。 其他任务: 自行设计新的功能。 二、对课程设计成果的要求（包括课程设计说明书、图纸、图表、实物等软硬件要求） （1）分析原连线.txt、Clock.asm程序结构: 写出各接口芯片端口地址、控制字、工作方式；绘制接口芯片间连接图；绘制主要模块的流程图。 （2）对新设计的功能：写出详细的功能描述、操作说明；写出设计说明、绘制流程图。 （3）设计总结：对设计中所存在的问题和不足进行分析和总结，提出解决的方法、措施、建议和对这次设计实践的认识、收获和提高。 （4）撰写电子时钟使用说明书，作为报告附录Ⅰ。 （5）电子时钟源程序（修改/增加的指令请使用大写字母，以示区别）作为报告附录Ⅱ(打印版和电子版)。 严禁抄袭，发现雷同，双方扣分 三、课程设计工作进度计划： 第1天：教师布置任务，讲解本课程设计思路、模块。学生细读原始源程序。 第2天：写出各芯片端口地址、控制字、工作方式，绘制芯片间的连线图、主要程序流程图。 第3~4天：设计报时功能及调试程序。 第5~6天：设计秒表功能及调试程序。 第7~8天：设计扩展功能、其他功能及调试程序。 第9~10天：完成设计，提交报告，接受教师考评。 四、主要参考资料 [1] 杨文显主编.现代微型计算机与接口教程，清华大学出版社，2007 [2] 冯博琴，吴宁等.微型计算机原理与接口技术，清华大学出版社，2002 [3] [美]Kip R.Irvine. 电子工业出版社，2004 指导教师（签名）：蒯锐教研室主任（签名）：杨晶鑫 2011年6月13日2011年6月13日
SPI接口设计与实现 SPI(SerialPeripheralInterface)总线是一种同步串行外设接口,它 可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息。SPI总线应用广泛,已经成为很多器件的标准配置,可以直接和各个厂家生产的 多种标准外围器件直接接口。其它常用的串行接口还有I2C、UART这 两种接口,这三种接口互有优缺点。与I2C接口相比,SPI接口速度更快、协议更简单、并且是全双工的,但连线也相对多一些。与UART接口相比,SPI更灵活,因为其使用主设备的时钟进行同步,所以两个比特之间 的时间间隔可以是任意的。在点对点的通信中,SPI接口不需要进行寻 址操作,且为全双工通信,显得简单高效。 1SPI总线工作原理 SPI总线一般以主/从模式工作,通常有一个主设备和一个或多个从设备,数据传输由主机控制,典型SPI结构框图如图1所示。SPI总线包含四条信号线,分别是sclk、miso、mosi和cs,其中,sclk为数据传输时钟,由主机产生;miso是从机输出,主机输入数据线;mosi是主机输出, 从机输入数据线;cs是从设备片选信号,由主机控制,当连接多个从设备时,通过该信号选择不同的从设备。SPI总线是按字节发送数据的,主机和从机内部都包含一个8位串行移位寄存器,在时钟信号控制下,寄存 器内的数据由高到低输出至各自的数据线,8个时钟后,两个寄存器内的数据就被交换了。如果只进行写操作,主机只需忽略接收到的字节;反之,若主机要读取从机的一个字节,就必须发送一个空字节来引发从机 的传输。当主机发送一个连续的数据流时,可以进行多字节传输,在这 种传输方式下,从机的片选端必须在整个传输过程中保持低电平。 根据串行同步时钟极性和相位不同,SPI有四种工作方式。时钟极性(CPOL)为0时,同步时钟的空闲状态为低电平,为1时,同步时钟的空闲 状态为高电平。时钟相位(CPHA)为0时,在同步时钟的第一个跳变沿采 样数据,为1时,在同步时钟的第二个跳变沿采样数据。因为主设备时
微机原理与接口课程设计设计题目：红外通信
微机接口与原理课程设计成绩评定表 姓名学号10291164 课程设计题目：红外通信 课程设计答辩或提问记录： 成绩评定依据： 课程设计预习报告及方案设计情况（30％）： 课程设计考勤情况（15％）： 课程设计调试情况（30％）： 课程设计总结报告与答辩情况（25％）： 最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定） 指导教师签字：年月日
红外通信课程设计任务书 学生姓名：指导教师：牛 一、课程设计题目： 题目：红外通信 内容：应用红外发射管和接收管，完成数据的发射和接收。发射管和接收管接在普通的I/O口。要求2个按键，一个按键是数据的0和1的变换，另一个按键是发送键。数据在1个数码管上显示。 二、课程设计要求 1. 根据具体设计课题的技术指标和给定条件，独立进行方案论证和电路设计，要求概念清楚、方案合理、方法正确、步骤完整； 2. 查阅有关参考资料和手册，并能正确选择有关元器件和参数，对设计方案进行仿真； 3. 完成预习报告，报告中要有设计方案，设计电路图，还要有仿真结果； 4. 进实验室进行电路调试，边调试边修正方案； 5. 撰写课程设计报告——最终的电路图、调试过程中遇到的问题和解决问题的方法。 三、进度安排 1．时间安排 序号内容学时安排（天） 1 方案论证和系统设计 1 2 完成电路仿真，写预习报告 1 3 电路调试 2 4 写设计总结报告与答辩 1 合计 5 设计调试地点：电气楼410 2．执行要求 微机原理与接口技术课程成绩优秀的可以自拟题目，其余的同学都是指定题目。，每组不得超过2人，要求学生在教师的指导下，独力完成所设计的详细电路（包括计算和器件选型）。严禁抄袭，严禁两篇设计报告雷同。
目录 1接口类型 (2) 1.1人机接口 (2) 1.2软件-硬件接口 (2) 1.3软件接口 (2) 1.4通信接口 (2) 2接口设计规范 (2) 2.1基本内容 (2) 2.2规格说明 (3) 2.2.1人机接口 (3) 2.2.2软件-硬件接口 (3) 2.2.3软件接口 (3) 2.2.4通信接口 (3) 3接口设计文档提纲 (3)
1接口类型 1.1人机接口 人机接口是指计算机系统为完成人与机器之间互相传送信息而提供的功能的接口，包括硬件及程序。 1.2软件-硬件接口 软件-硬件接口是指软件系统中软件与硬件之间的接口。例如软件与接口设备之间的接口。 1.3软件接口 软件接口是软件系统中程序之间的接口。包括软件系统与其他系统或子系统之间的接口、程序模块之间的接口、程序单元之间的接口等。 1.4通信接口 通信接口是指处理机和标准通信子系统之间的接口。包括为实现数据通信用来完成接口功能的部件、装置及有关软件。 2接口设计规范 2.1基本内容 1、接口的名称标识 2、接口在该软件系统中的地位和作用 3、接口在该软件系统中与其他程序模块和接口之间的关系 4、接口的功能定义 5、接口的规格和技术要求，包括它们各自适用的标准、协议或约定 6、各个接口的数据特性 7、各个接口的资源要求，包括硬件支持、存储资源分配等 8、接口程序的数据处理要求
9、接口的特殊设计要求 10、接口对程序编制的要求 2.2规格说明 2.2.1人机接口 准确地说明人机接口的设计条件、设计特征、编程要求等技术内容。包括人机交互环境、人机接口部件、信息传输方式及传输特性、信息格式、数据处理、存储资源分配和程序编制要求等。 2.2.2软件-硬件接口 逐个描述每一个软件-硬件间接口的设计特性。包括接口硬件说明、接口功能说明、接口信息说明、接口处理方法、接口控制方式、接口时间特性、存储资源分配和程序编制要求等。 2.2.3软件接口 逐个说明本软件系统与其他软件系统间接口的设计特征。包括接口功能说明、接口约定、数据特性、数据处理方法、接口程序运行控制、接口时间特性、存储资源分配和程序编制要求等。 2.2.4通信接口 逐个描述各个通信接口的设计特性。包括硬件描述、接口功能说明、通信协议、报文处理、存储资源分配、程序接口设计和程序编制要求等。 3接口设计文档提纲 1概述........................................................................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.1编写目的......................................................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.2参考资料......................................................................................................................................... 错误！未定义书签。 1.3术语和缩写词................................................................................................................................ 错误！未定义书签。2软件系统综述......................................................................................................................................... 错误！未定义书签。3接口设计.................................................................................................................................................. 错误！未定义书签。 3.1接口框图......................................................................................................................................... 错误！未定义书签。 3.2接口一览表.................................................................................................................................... 错误！未定义书签。 3.3人机接口......................................................................................................................................... 错误！未定义书签。 3.4软件-硬件接口 .............................................................................................................................. 错误！未定义书签。
微型计算机原理及接口技 术课程设计 学院：信息工程学院 专业：电子信息工程 班级：xxxx班 学号： 6109080203 姓名：XX 指导教师：张坤
第一部分 课程设计任务书 课题名称微型计算机原理及接口技术课程设计——数据采集系统设计 学院(部) 信息工程学院 专业电子信息工程专业 班级610908班 6月11日至6月18日共一周 2010年6月18日
一、设计内容（论文阐述的问题） 设计一个数据采集系统 基本要求：要求具有8路模拟输入 输入信号为0——500mV 采用数码管8位，显示十进制结果 输入量与显示误差<1% 发挥部分：1、速度上实现高精度采集 2、提高系统精度 3、设计抗干扰性 二、设计完成后提交的文件和图表 1. 计算说明书部分： 数据采集是指将压力、流量、温度、位移等模拟量转换成数字量后，再由计算机进行存储、处理、显示、或打印的过程，相应的系统就称为数据采集系统。 数据采集的任务，就是采集传感器输出的模拟信号并转换成计算机能识别的数字信号，然后送入计算机进行相应的计算和处理，取得所需的数据。同时，将计算机得到的数据进行显示或打印，以便实现对某些物理量的监控。 数据采集性能的好坏，主要取决于他的精度和速度。在保证精度的条件下，应有尽可能高的采样速度。 数据采集系统应具有功能： （1）数据采集 计算机按照选定的采样周期，对输入到系统的模拟信号进行采样，称为数据采集。 （2）模拟信号处理 模拟信号是指随时间连续变化的信号，模拟信号处理是指模拟信号经过采样和A/D转换输入计算机后，要进行数据的正确性判断、标度变换、线性化等处理。 （3）数字信号处理 数字信号处理是指数字信号输入计算机后，需要进行码制的转换处理，如
微机原理与接口技术实验报告
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实验一：数据传送 实验学时：2 实验类型：验证 实验要求：必修 一．实验目的 1．学习程序设计的基本方法和技能，掌握用汇编语言设计、编写、调试和运行程序的方法； 学习用全屏幕编辑软件QEDIT.EXE建立源程序（.ASM文件）； 学习用汇编软件MASM.EXE对源文件汇编产生目标文件（.OBJ文件）； 学习用连接程序LINK.EXE对目标文件产生可执行文件（.EXE文件）； 学习用调试软件TD.EXE调试可执行文件； 2．掌握各种寻址方法以及简单指令的执行过程。 二．实验器材 PC机 三．实验组织运行要求 1．利用堆栈实现AX的内容与BX的内容进行交换。堆栈指针SP=2000H，AX=3000H，BX=5000H； 2．汇编、调试、观察、记录结果； ⑴用QEDIT.EXE软件输入汇编语言源程序，以.ASM格式文件存盘； ⑵用MASM对源程序进行汇编产生二进制目标文件（.OBJ文件），再用连接程序LINK产生可执行文件（.EXE文件）； ⑶用调试软件TD调试、运行程序，观察、记录结果。 四．实验步骤 1．进入子目录E:>\SY86后，利用QEDIT.EXE（简称Q）送入以下汇编语言源程序，并以M1.ASM文件存盘 ⑴汇编语言程序的上机过程 ①进入\SY86子目录 E：>CD\SY86 E：\SY86> ②进入QEDIT.EXE 编辑界面 E：\SY86> Q ③输入文件名*.ASM（如M1.ASM）后，输入源程序 源程序 DATA SEGMENT PARA PUBLIC’DATA’ ；数据段定义 DB 512 DUP(0) DATA ENDS STACK SEGMENT PARA STACK’STACK’ ；堆栈段定义 DB 512 DUP( ?) 4
微机原理与接口技术课程设计报告 设计名称：电子表设计 专业：计算机原理与接口技术 班级： xxxxxxx 姓名： XXX 学号： XXXXXXXXX 指导教师： XXXXXXXX 2014年 11 月 27 日
目录 摘要 (2) 一、设计目的及要求 (3) 1.1设计任务 (3) 1.2设计功能 (3) 1.3课程设计方式及基本要求 (3) 1.3.1 实验方式 (3) 1.3.2基本要求 (3) 1.4设计所用元件 (4) 二、设计题目及思想 (4) 2.1设计原理 (4) 2.2主要模块 (5) 2.3芯片初始化 (7) 2.4程序流程图 (9) 2.5硬件接线图 (11) 三、调试结果 (13) 四、课程设计总结 (16) 4.1遇到问题及解决方案 (16) 4.2 课程设计心得体会 (16) 参考文献 附录
摘要 汇编语言是计算机能够提供给用户使用的最快而又最有效的语言，也是能够利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的唯一语言。因而，对程序的空间和时间的要求很高的场合，汇编语言的应用是必不可少的。至于很多需要直接控制硬件的应用场合，则更是非用汇编语言不可了。随着科学技术迅速发展，理工科大学生不仅需要掌握计算机方面的基本理论知识，而且还需要掌握基本的实验技能及一定的科学研究能力。 通过课程设计，使学生巩固和加深微型计算机原理理论知识，通过实践进一步加强学生独立分析问题和解决问题的能力、综合设计及创新能力的培养，同时注意培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯，为今后工作打下良好的基础。鉴于汇编语言的广泛用途及其在当代计算机界的重要作用，本人利用学的知识，在同学门的帮助下，花费大量时间，完成了关于电子表的系统设计。这个系统是应用于电脑中的小应用程序，可是显示电脑中的时间。很多地方都会有个时钟显示，其中大多是应用了类似这样的方法。 关键词：汇编语言微机原理接口技术时钟显示
… 微机原理与接口技术 课程设计报告 、 设计名称：电子表设计 专业：计算机原理与接口技术 班级： 姓名： 学号： 指导教师： |
2014年 11 月 27 日
目录 摘要 (2) 一、设计目的及要求 (3) 设计任务 (3) 设计功能 (3) 课程设计方式及基本要求 (3) 实验方式 (3) * 基本要求 (3) 设计所用元件 (4) 二、设计题目及思想 (4) 设计原理 (4) 主要模块 (5) 芯片初始化 (7) 程序流程图 (9) 硬件接线图 (11) | 三、调试结果 (13) 四、课程设计总结 (16) 遇到问题及解决方案 (16) 课程设计心得体会 (16) 参考文献 附录 `
摘要 汇编语言是计算机能够提供给用户使用的最快而又最有效的语言，也是能够利用计算机所有硬件特性并能直接控制硬件的唯一语言。因而，对程序的空间和时间的要求很高的场合，汇编语言的应用是必不可少的。至于很多需要直接控制硬件的应用场合，则更是非用汇编语言不可了。随着科学技术迅速发展，理工科大学生不仅需要掌握计算机方面的基本理论知识，而且还需要掌握基本的实验技能及一定的科学研究能力。 通过课程设计，使学生巩固和加深微型计算机原理理论知识，通过实践进一步加强学生独立分析问题和解决问题的能力、综合设计及创新能力的培养，同时注意培养学生实事求是、严肃认真的科学作风和良好的实验习惯，为今后工作打下良好的基础。鉴于汇编语言的广泛用途及其在当代计算机界的重要作用，本人利用学的知识，在同学门的帮助下，花费大量时间，完成了关于电子表的系统设计。这个系统是应用于电脑中的小应用程序，可是显示电脑中的时间。很多地方都会有个时钟显示，其中大多是应用了类似这样的方法。 关键词：汇编语言微机原理接口技术时钟显示
接口与接口设计原则 一．11种设计原则 1.单一职责原则 - Single Responsibility Principle(SRP) 就一个类而言，应该仅有一个引起它变化的原因。职责即为“变化的原因”。 2.开放-封闭原则 - Open Close Principle(OCP) 软件实体（类、模块、函数等）应该是可以扩展的，但是不可修改。对于扩展是开放的,对于更改是封闭的. 关键是抽象.将一个功能的通用部分和实现细节部分清晰的分离开来。开发人员应该仅仅对程序中呈现出频繁变化的那些部分作出抽象. 拒绝不成熟的抽象和抽象本身一样重要 ) 3.里氏替换原则 - Liskov Substitution Principle(LSP) 子类型(subclass)必须能够替换掉它们的基类型(superclass)。 4.依赖倒置原则(IoCP) 或依赖注入原则 - Dependence Inversion Principle(DIP)
抽象不应该依赖于细节。细节应该依赖于抽象。Hollywood原则: "Don't call us, we'll call you". 程序中所有的依赖关系都应该终止于抽象类和接口。针对接口而非实现编程。任何变量都不应该持有一个指向具体类的指针或引用。任何类都不应该从具体类派生。任何方法都不应该覆写他的任何基类中的已经实现了的方法。 5.接口隔离原则(ISP) 不应该强迫客户依赖于它们不用的方法。接口属于客户，不属于它所在的类层次结构。多个面向特定用户的接口胜于一个通用接口。 6.重用发布等价原则(REP) 重用的粒度就是发布的粒度。 7.共同封闭原则(CCP) 包(类库、DLL)中的所有类对于同一类性质的变化应该是共同封闭的。一个变化若对一个包产生影响，则将对该包中的所有类产生影响，而对于其他的包不造成任何影响。 8.共同重用原则(CRP) 一个包(类库、DLL)中的所有类应该是共同重用的。 如果重用了包(类库、DLL)中的一个类，
课程设计实验报告 课程：现代微机原理与接口技术题目：键盘扫描实验
班级：数字媒体 1004 学号： 0305100417 学生：海洋 指导老师：天天 日期： 2012.6.18 一、实验目的 （1）掌握键盘扫描的应用及编程 （2）掌握LED的应用 二、实验设备 PC计算机一台，TD-PIT + 实验系统一套。 三、实验原理 （1）8255芯片：8255具有3个带锁存或缓冲的数据端口，它的并行数据宽度为8位。可与外设并行进行数据交换。A口和B口具有中断控制逻辑，在外设与CPU之间可用中断方式进行信息交换。把8255并口和键盘，组成一个键盘装置。通过cpu对8255的控制最总达到键扫的目的。每一个键对应一个ASCII 码字符，通过8255的输入和输出，最终显示在屏幕上。 （2）LED数码显示原理：数码管的 7 个段及小数点都是由 LED 块组成的，显示方式分为静态显示和动态显示两种。数码管在静态显示方式时，其共阳管的位选信号均为低电平，四个数码管的共用段选线 a、b、c、d、e、f、g、dp 分别与单片机的 8 根 I/O 口线相连，显示数字时只要给相应的段选线送低电平。数码管在动态显示方式时，在某一时刻只能有一个数码管被点亮显示数字，其余的处于非选通状态，位选码端口的信号改变时，段选码端口的信号也要做相应的改变，每位显示字符停留显示的时间一般为1-5ms，利用人眼睛的视觉惯性，在数码管上就能看到相当稳定的数字显示。 （3）键盘扫描原理：第一步，使行线为编程的输入线，列线是输出线，拉低所有的列线，判断行线的变化，如果有按键按下，按键按下的对应行线被拉低，否则所有的行
一.设计题目任务及要求 1. 设计题目：水温控制系统的设计 2. 设计要求： 设计一个水温控控制系统，对象的传递函数：G （s ）= e 1 s 10020 -50s ,炉子为电炉结构，单相交流2220V 供电。温度设定值：室温～100℃，可以根据要求任意调节。要求： （1） 画出电路原理图，包括：给定值、反馈、显示的电路以及主电路； （2） 阐述电路的工作原理； （3） 采用对象为大滞后的算法，求出U （k ）； （4） 画出闭环数字控制的程序框图。 二.设计任务分析 1.系统设计： 该系统由AT89C51单片机系统、PID 控制算法、温度检测、键盘输入、温度显示、加热丝功率控制等等组成。 Ⅰ.典型的反馈式温度控制系统通常由下图（a ）所示的几部分组成，其中调节器由微型机来完成。 图（a ） 温度控制系统组成框图 Ⅱ.给定信号如何给计算机 温度给定值可以通过计算机键盘输入（键盘与单片机连接），也可以通过数学表达式由程序自动设定，还可以用拨码盘，一般拨码盘常用于过程控制的控制柜（化工企业）。 为了便于讨论，本设计假定由人工键盘输入温度给定值。
Ⅲ.温度的监测与调节 理想的情况是采用A/D转换器作为输入通道，当精度要求不高时，可以半导体热敏电阻测量温度，和通过单稳态触发器输出的脉冲宽度来实现温度检测和输入。用热敏电阻也是一种常用的方式。热敏电阻作为半导体的效果往往决定于环境和计算机应用程序配合的结果。 可以采用温度范围为0～120℃的热敏电阻来构成所需要的电路，不用热电偶的原因是：因为热电偶在低温段线性差，它只是在高温段准确。 2.控制方案 本系统中把晶闸管电阻炉温度变送器统一称为被控对象。电阻炉系统是个自衡系统，可以近似为一个一阶惯性环节和一个延迟环节，传递函数可以表示为： 在检测的基础上，我们采用数字PID调节规律，把炉内温度控制的设定值与实测值进行比较，是静态误差最小。 理论分析和实践证明电阻炉是一个具有自平衡能力的对象，可以用一个一阶惯性环节和一个延迟环节来近似描述，考虑到零阶保持器，系统的简化动态结构图如图（b）
轻工业学院本科 单片机与接口技术课程设计 总结报告 设计题目：定时器控制交通灯(带故障报警) 学生：忠良王彦峰王永亮方庆刚 系别：计算机与通信工程学院 专业：通信工程 班级：通信工程08-1班 学号：9 指导教师：晓雷副教授 2011年1月7日
轻工业学院 课程设计任务书 题目定时器控制交通灯(带故障报警) 专业班级通信工程08-1班学号忠良59号 主要容、基本要求、主要参考资料等： 1. 课程设计目的 (1) 加强对所学理论知识的理解，提高综合应用、分析能力； (2) 掌握MCS51单片机开发系统的使用； (3) 学习与掌握程序设计方法及硬件电路的设计还有联调仿真最 终成所选择课题的设计; (4) 利用简单的应用系统，培养应用系统的开发能力。 2. 课程设计要求 （1）完成LED灯的显示、按键识别、电铃发出响声等，并完成模拟交通灯的功能； （2）从源程序、软件模拟、调试方面完成软件系统； （3）利用开发系统完成系统的总体调试、程序烧写，实现应用系统功能，并能对系统运行中的问题进行分析。 3. 参考资料
（1）单片机典型系统设计实例精讲为，黄科，雷道仲编著电子工业出版发行2006.5（3，4）； （2）单片机原理及应用建忠编著电子科技大学； （3）AT89系列单片机原理与接口技术王幸之,钟爱琴等编著航空航天大学出版发行2004； （4）51单片机编程基础与开发实例详解岂兴明，唐杰等编著人民邮电出版发行。 完成期限：2011-1-7 指导教师签名：晓雷 课程负责人签名：晓雷 2011年01月3日 目录 第一章设计容与要求4 第二章设计原理5 1．单片机概述5 2．STC89C52芯片简介6 3．定时器/计数器8
《微机原理与接口技术》 课程设计 报告书 课题：利用DAC设计波形发生器 学院：计算机科学与技术 班级：计 091 班 姓名：王骏（0913022030） 沈志轩（0913022033） 徐晓龙（0913022029） 指导教师：顾辉 提交日间：2012年6月17日
目录 一、引言 (3) 二、设计目的 (3) 三、设计内容及要求 (3) 四、选用器材 (4) 五、设计原理及方案 (4) 六、硬件设计 (5) 七、软件设计 (9) 八、调试方法与结果 (15) 九、收获、体会 (17) 十、参考文献 (18)
一．引言 波形发生器是一种常用的信号源，广泛的应用于电子电路、自动控制系统和教学实验等领域，是现代测试领域内应用最为广泛的通用仪器之一。在研制、生产、测试和维修各种电子元件、部件以及整机设备时，都需要有信号源。由它产生不同频率不同波形的电压、电流信号并加到被测器件或设备上，用其他仪器观察。测量被测仪器的输出响应，以分析确定它们的性能参数。信号发生器是电子测量领域中最基本、应用最为广泛的一类电子仪器。它可以产生多种波形信号，如锯齿波、三角波、梯形波等，因而广泛应用于通信、雷达、导航、宇航等领域。 本设计正是基于数模转换原理，采用8086最小系统经数模转换芯片DAC0832设计并制作出了多功能信号发生器。用该方法设计的多功能信号发生器具有频率稳定、幅值稳定、波形失真度低、原理简单等特点。 二、设计目的 （1）掌握方波，三角波，锯齿波，正弦波函数发生器的原理及设计方法。 （2）掌握8086的工作原理，电路连接以及其最小系统的设计。 （3）了解数模转换芯片的的工作方式和使用。 （4）学会用proteus 画电路原理图。 三、设计内容及要求 3．1、设计要求 利用DAC设计一个波形发生器，能分别产生三角波、正弦波、锯齿波和方波，要求自行设计输出波形的切换方式。 3.2、设计内容 ⑴以8086为CPU。利用D|A转换器，编程产生锯齿波，正弦波，三角波，方波信号。输出上述四种波形。 ⑵波形的控制由接在8255上的开关的实现：设计四个开关，KEY1，KEY2，KEY3,KEY4，分别控制输出正弦波、方波、三角波和锯齿波波形。 ⑶接在8255上的数码管显示4个数1、2、3、4分别代表三角波、正弦波、锯齿波、方波。 ⑷由接在8253上的扬声器产生四种声音do、ri、mi、fa分别代表三角波、正弦波、锯齿波、方波。
河北科技大学 课程设计报告 学生姓名：学号： 专业班级：电子信息工程班 课程名称：微机接口技术课程设计学年学期：2014—2015学年第二学期指导教师：王震洲 2 01 5 年7 月
课程设计成绩评定表
目录 一、课程设计目的及意义 (1) 二、课程设计任务及要求 (1) 三、设计内容与步骤 (1) 四、硬件电路设计 (2) 五、程序设计 (7) 六、数字频率示波器调试 (11) 七、课程设计总结及体会 (13) 附录：、接口实验卡电路原理图 (14)
一、课程设计目的及意义 数字存储示波器是常用的电子测量仪器之一，其中采用的转换、转换及数据处理技术与《微机接口技术》课程内容联系紧密。通过本设计，学生可掌握、转换电路的设计和调试方法，培养学生分析解决实际问题的能力。 二、课程设计任务及设计要求 本设计通过简单的转换接口电路，配合汇编语言程序设计，实现最基本的信号波形采集与存储，并通过简单的转换接口电路，将存储的数据还原为信号波形，在普通示波器的屏幕上显示出来。 被测信号产生电路参见“、接口实验扩展卡电路原理图”。当按下S1时，电容C5完全放电，转换器输入电压为零；抬起S1时，电容C5开始充电，转换器输入电压按过渡过程开始上升，最终达到+5V。图中时间常数约为10，整个充电过程需要3～5倍的时间常数时间。设计要求使用转换器捕捉电容C5充电的完整过程，并将采样数据存储起来。然后依次将采样数据通过转换器循环输出，产生一定频率的重复波形，送到普通示波器显示。 基本要求：使用一个转换器通道，将信号波形施加到示波器的Y轴，X轴扫描信号由示波器产生并调节，实现充电过程的波形稳定显示。 发挥部分：将示波器调整在方式，采样数据的转换器输出接到Y轴输入端，增加一个转换器通道，产生频率可变的X轴扫描信号，接到示波器X轴外部输入端，使充电过程的波形稳定显示。 三、设计内容与步骤 1、数字存储示波器原理分析 由于单片机实验系统已经提供了相关信号线，使用0809、0832和相关外围电路元件，组成了最基本的转换和转换电路。可由0809负责采集电容C5充电时的信号，并将其转换为数字信号，并存储。0832将存储的数字信号，转换为模拟的电压值，再将其设置为循环输出，产生一定频率的重复波形，送到普通示波器显示。
1.社会服务系统对接接口设计 系统能提供兼容不同技术架构的数据接口，保证系统与省级各联合审批职能部门及其他电子政务系统进行数据交换。 1.1.数据交换接口 数据交换平台基于Java技术和标准数据库接口（JDBC、ODBC等），为不同的数据库系统、应用系统、专用中间件系统提供接入组件，通过对接口协议需求进行抽象，使用TongIntegrator框架，就可以和特定系统的交互。另外提供组件定制接口，可以方便、快速地添加具有新的功能的组件。数据交换平台提供了大量的扩展接口，方便用户进行功能扩展。 1.1.1.提供企业级需求的标准接口 数据压缩，减少带宽瓶颈；数据加密，提高系统安全性；异常处理，创建和维持了一个“消息异常处理器”的接口，它可以保存因为某种原因不能处理的消息，这些“异常”消息还可以被送回重新加以处理。 1.1. 2.提供可扩展的告警方式接口 平台默认实现了邮件告警方式，只需要配置相应的邮件信息，当有警告产生时，会自动发送告警邮件给邮件接收者。同时平台还提供了可扩展的告警方式接口，可根据项目需要扩展不同的告警方式，如短信告警等。 1.1.3.提供第三方的压缩和加密算法接口 提供数据压缩和加密功能，产品本身带有一套数据压缩、加密算法，同时也为第三方的压缩和加密算法提供了接口，用户可以方便的将自己指定的压缩和加密算法嵌入到系统中。 1.1.4.系统特点 易于维护 通过使应用松耦合或分离，使系统环境中的接口更容易维护。同时通过数据交换平台对外提供统一接口，屏蔽了单个系统内部的改变，可以很容易替换过时的应用。 可扩展 数据交换平台提供了大量的扩展接口，方便用户进行功能扩展。
机械设计制造及其自动化专业课程设计任务书
附件2 陕西广播电视大学 机械设计制造及其自动化专业（本科）《机电控制与可编程序控制器技术》课程设计 题目一台普通卧式车床的PLC控制系统设计 姓名：卜建锋 学号： 19 专业：机械设计制造及其自动化 层次： 年级： 13秋 学校：阎良学习中心 工作单位： 指导老师：
完成时间： 目录 一、普通卧式车床控制简介.......................................... ..1 1． PLC控制线路设计 (1) 2. 电气控制线路特点 (1) 3. 控制线路概述 (2) 二、控制系统内容及基本步骤 (3) 1. 控制要求 (3) 2. 确定I/O设备 (3) 3. PLC的选择 (3) 4. 分配I/O (4) 5．电器元件选择 (4) 三、PLC对普通卧式车床的工作原理 (5) 1. 主电动机正反转控制 (5) 2. 主电动机电动控制 (6) 3. 主电动机电动停止和反接制动 (6) 4. 主电动机反接制动 (7) 5. 主电路工作电流监视 (8) 6. 冷却及快速电动机控制 (8) 四、电器元件一览表 (9) 五、C650车床电气控制原理电路 (11) 六、参考文献 (12)
一、普通卧式车床控制简介 一、PLC控制线路设计 1. 主电路设计 根据电气传动的要求，由接触器1KM、2KM、3KM分别控制电动机1M、2M、3M。 机床的三相电源由电源引入开关Q引入。主电动机1M的过载保护，由热继电器1FR实现，它的短路保护可由机床的前一级配电箱中的熔断器充任。冷却泵电动机2M的过载保护，由热继电器2FR实现。快速移动电动机3M由于是短时工作，不设过载保护。电动机2M、3M设有短路保护熔断器1FU。 2. 控制电路设计 考虑到操作方便，主电动机1M可在操作板上和刀架上分别设起动和停止按钮1SB、2SB、3SB、4SB进行操纵，接触器1KM与控制按钮组成自锁的起停控制电路。 冷却泵电动机2M由5SB、6SB进行起停操作，装在操作板上。 快速电动机3M工作时间短，为了操作灵活由按钮7SB与接触器3KM组成点动控制电路。 3. 信号指示与照明电路设计 可设电源指示灯2HL（绿色），在电源开关Q接通后，立即发光显示，表示机床电气线路已处于供电状态；设指示灯1HL（红色）表示主电动机运行。这两个指示灯可由接触器1KM的动合和动断两对辅助触点进行切换通电显示。 在操作面板上设有交流电流表A，它串联在电动机主回路中，用以指示机床的工作电流。这样可根据电动机工作情况调整切削用量使主电动机尽量满载运行，提高生产率，并能提高电动机功率因数。 设照明灯HL为安全照明（36V安全电压）。 4. 控制电路电源。 考虑安全可靠及满足照明指示灯的要求，控制线路的电压为127V，照明电压为36V，指示灯电压为6.3V。 。 二、电气控制线路的特点 （1）主轴正反转用正反向接触器进行控制
Computer Science and Application 计算机科学与应用, 2019, 9(8), 1554-1560 Published Online August 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/942354790.html,/journal/csa https://https://www.doczj.com/doc/942354790.html,/10.12677/csa.2019.98174 Design and Implementation of Database Interface in C Language Ping Wang Fuzhou University of International Studies and Trade, Fuzhou Fujian Received: July 28th, 2019; accepted: August 12th, 2019; published: August 19th, 2019 Abstract After explaining the characteristics of C language and the importance of database technology, this paper introduces the Union and extensiveness of the two technologies in the application of equipment process control. It focuses on the detailed analysis of the database interface technology encountered in the system development, and shows its application field from one side through an example. Keywords C Language, Database, Interface Technology, Development and Application C语言中数据库接口的设计与实现 王平 福州外语外贸学院，福建福州 收稿日期：2019年7月28日；录用日期：2019年8月12日；发布日期：2019年8月19日 摘要 本文在阐述C语言的特点以及数据库技术的重要性之后，简述了二者在设备过程控制应用中的结合性和广泛性，着重就系统开发中碰到的数据库的接口技术进行详细解析，并通过一个示例从一个侧面展示了其应用领域。 关键词 C语言，数据库，接口技术，开发应用
V .. . .. 微机原理与接口技术 课程设计报告 项目名称：十进制数计算器的设计与实现 专业名称：计算机科学与技术（交通信息工程）学生姓名：李俊（201324020311） 教师姓名：马荣贵 2016年1月1日
一、项目名称及要求 (3) 1项目名称 (3) 2项目要求 (3) 二、项目背景及设计目的 (3) 1项目背景 (3) 2项目目的 (3) 三、设计思路 (3) 1总体设计思路 (3) 2设计流程图 (3) 四、项目方案及原理图 (3) 1项目方案 (3) 2并行接口8255A (3) 3键盘输入模块 (3) 4LED数码管输出模块 (3) 5原理图设计 (3) 五、结果与分析 (3) 1实现现象 (3) 2现象分析 (3) 六、总结及体会 (3) 七、附录 (3) 1参考文献 (3) 2源代码 (3)
一、项目名称及要求 1 项目名称 十进制数计算器的设计与实现 2 项目要求 运用学过的《微机原理与接口技术》课程以及本学期的上机实验操作经验，根据题目设计要求进行软硬件系统的设计和实现，从而加深对本课程知识点的理解。通过具体项目的实践，来提高学生的动手能力以及实时解决问题的能力，使学生综合能力得到显著提升。 本课题要求学生熟练运用并行接口8255A芯片、4*4键盘输入模块以及 LED数码管输出模块的工作原理以及相应元件驱动程序的编写。 要求通过4*4键盘输入，LED数码管显示来完成简单计算器的功能（加减乘除操作） 二、项目背景及设计目的 1 项目背景 大学课程设计是为了辅助学生加深对本课程的理论知识的理解和提高。通过动手完成实际的项目设计及实现，减小理论与实践的距离，让同学对实际项目实现的流程有个大体的感受。通过合作完成项目，提高同学的合作意识，以及模块化设计理念。 2 项目目的
单片机与接口技术课程设计项目 项目要求：每个小组2-3人，每个题目最多限两个小组选。 验收内容包括： 1、面包板现场显示结果；项目要求全部完成为30分 2、软件仿真结果。要求全部完成为30分 3、焊接板显示结果；要求全部完成为40分 项目扩展：可以自己设计题目。 一、基于单片机的交通灯显示系统（一） 设计内容： 1、东西方向、南北方向均有红、黄、绿三种信号灯； 2、带紧急制动按钮，按钮按下，所有方向亮红灯；再次按下，恢复正常显示； ３、夜间模式按钮按下，所有方向显示黄灯闪烁； 4、实时提醒绿灯亮的剩余时间。 二、基于单片机的交通灯显示系统（二） 设计内容： 1、东西干道和南北干道的通行分左行、右行、直行，其中左行、右行固定15秒；直行固定30秒。 2、信号灯分绿灯、红灯、黄灯，每次绿灯换红灯时，黄灯亮3秒钟。 3、东西干道和南北干道交替控制，每次干道绿灯交替时，有3秒钟所有干道的交通灯都是黄灯闪烁3秒钟，提示已经进入路口的车辆迅速通过。 三、基于单片机的交通灯显示系统（三） 设计内容：自行设计路口车辆的通行模式，比如通过探测车辆有无改变当前亮灯模式的交通灯显示系统。 四、简易电子琴设计 设计内容： 1、用按键或键盘代表琴键，至少能弹出8个音符，分别是：音符 1,2,3,4,5,6,7
2、键按下的时间长短表征节拍的长短； 3、用蜂鸣器发出声音； 4、点阵或数码管或灯实时动态显示音符高低（自由显示） 五、音乐玩具设计（如音乐娃娃） 设计内容： 1、用按键或键盘代表娃娃的不同部位，按不同部位分别播放不同的音乐，或发出不同的声响，如哭声笑声； 2、用2个LED灯代表2只眼睛，不同的音乐和声音2只眼睛配合不同的闪动效果（自由设计） 六、电风扇模拟控制系统设计 设计内容： 1、3个独立按键分别控制“自然风”、“睡眠风”、“常风”，（三者的区别是直流电机的停歇时间不同），并在数显管上显示出区别； 2、每种类型风可以根据按下独立按键次数分为4个档的风力调节。 3、设计风扇的过热保护，用继电器实现。即当风扇运行一段时间后，暂停10秒。 4、其他创新内容（如报警提示） 七、洗衣机模拟控制系统设计 设计内容： 1、2个独立按键分别选择“漂洗1次”或“漂洗2次”两种洗衣模式； 2、两种漂洗模式电机转动要求不同（两者的区别可用直流电机的停歇时间不同表示） 3、进水和排水用继电器动作来表示； 4、洗衣完成后报警提示。 八、微波炉控制设计 设计要求： 设置开始键，功率设置键（设置功率，可以分为大、中、小三档，初始为中档，由LED显示），定时键（设置时间）以及复位键。