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K7M-DRT60U参数设置
K7M-DRT60U参数设置利用单片机实现PLC功能的新方法对于旧设备自动化改造与利用、机床自动控制以及小型自控系统都有着一定的参考价值和广阔的应用前景。单片机简介可以说,二十世纪跨越了三个“电”的时代,即电气时代、电子时代和现已进入的电脑时代。不过,这种电脑,通常是指个人计算机,简称PC机。它由主机、键盘、显示器等组成。
  还有一类计算机,大多数人却不怎么熟悉。这种计算机就是把智能赋予各种机械的单片机(亦称微控制器)。顾名思义,这种计算机的最小系统只用了一片集成电路,即可进行简单运算和控制。因为它体积小,通常都藏在被控机械的“肚子”里。它在整个装置中,起着有如人类头脑的作用,它出了毛病,整个装置就瘫痪了。现在,这种单片机的使用领域已十分广泛,如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。各种产品一旦用上了单片机,就能起到使产品升级换代的功效,常在产品名称前冠以形容词——“智能型”,如智能型洗衣机等。
  现在有些工厂的技术人员或其它业余电子开发者搞出来的某些产品,不是电路太复杂,就是功能太简单且极易被仿制。究其原因,可能就卡在产品未使用单片机或其它可编程逻辑器件上。学习单片机是否很困难呢?应当说,对于已经具有电子电路,尤其是数字电路基本知识的读者来说,不会有太大困难,如果你对PC机有一定基础,学习单片机就更容易。为使绝大多数读者能用上单片机。
  我们这里将尽量按深入浅出、删繁就简、理论联系实际的原则把单片机的基本工作原理、使用方法交给读者,以达到把大家领进单片机之“门”的目的。不过,单片机和PC机一样,是实践性很强的一门技术,有人说“计算机是玩出来的”,单片机亦一样,只有多“玩”,也就是多练习、多实际操作,才能真正掌握它。因此,本讲座会提供各种练习和实验,并介绍一些适用于初学者且性价比较高的单片机和开发系统的货源。你只有认真完成成这些实践环节,才能为进一步深造,打好基础。
  “入门既不难,深造也是办得到的”,只要你有恒心、有决心,跟随我们的“连载”一步步走下去,将来就一定能在单片机世界里遨游。我们以打算盘为例计算一道算术题。例:36+163×156-166÷34。现在要进行运算,首先需要一把算盘,其次是纸和笔。我们把要计算的问题记录下来,然后第一步先算163×156,把它与36相加的结果记在纸上,然后计算166÷34,再把它从上一次结果中减去,就得到最后的结果。
  现在,我们用单片机来完成上述过程,显然,它首先要有代替算盘进行运算的部件,这就是“运算器”;其次,要有能起到纸和笔作用的器件,即能记忆原始题目、原始数据和中间结果,还要记住使单片机能自动进行运算而编制的各种命令。这类器件就称为“存贮器”。此外,还需要有能代替人作用的控制器,它能根据事先给定的命令发出各种控制信号,使整个计算过程能一步步地进行。但是光有这三部分还不够,原始的数据与命令要输入,计算的结果要输出,都需要按先后顺序进行,有时还需等待。
  如上例中,当在计算163×156时,数字36就不能同时进入运算器。因此就需要在单片机上设置按控制器的命令进行动作的“门”,当运算器需要时,就让新数据进入。或者,当运算器得到最后结果时,再将此结果输出,而中间结果不能随便“溜出”单片机。这种对输入、输出数据进行一定管理的“门”电路在单片机中称为“口”(Port)。
  在单片机中,基本上有三类信息在流动,一类是数据,即各种原始数据(K7M-DRT60U参数设置如上例中的36、163等)、中间结果(如166÷34所得的商4、余数30等)、程序(命令的集合)等。这样要由外部设备通过“口”进入单片机,再存放在存贮器中,在运算处理过程中,数据从存贮器读入运算器进行运算,运算的中间结果要存入存贮器中,或最后由运算器经“出入口”输出。
  用户要单片机执行的各种命令(程序)也以数据的形式由存贮器送入控制器,由控制器解读(译码)后变为各种控制信号,以便执行如加、减、乘、除等功能的各种命令。所以,这一类信息就称为控制命令,即由控制器去控制运算器一步步地进行运算和处理,又控制存贮器的读(取出数据)和写(存入数据)等。第三类信息是地址信息,其作用是告诉运算器和控制器在何处去取命令取数据,将结果存放到什么地方,通过哪个口输入和输出信息等。
  存贮器又分为只读存贮器和读写存贮器两种,前者存放调试好的固定程序和常数,后者存放一些随时有可能变动的数据。顾名思义,只读存贮器一旦将数据存入,就只能读出,不能更改(EPROM、E2PROM等类型的ROM可通过一定的方法来更改、写入数据——编者注)。而读写存贮器可随时存入或读出数据。
  实际上,人们往往把运算器和控制器合并称为中央处理单元——CPU。单片机除了进行运算外,还要完成控制功能。所以离不开计数和定时。因此,在单片机中就设置有定时器兼计数器,其基本结构与本连载之(二)中的举例类似。到这里为止,我们已经知道了单片机的基本组成,即单片机是由中央处理器(即CPU中的运算器和控制器)、只读存贮器(通常表示为ROM)、读写存贮器(又称随机存贮器通常表示为RAM)、输入/输出口(又分为并行口和串行口,表示为I/O口)等等组成。实际上单片机里面还有一个时钟电路,使单片机在进行运算和控制时,都能有节奏地进行。另外,还有所谓的“中断系统”,这个系统有“传达室”的作用,当单片机控制对象的参数到达某个需要加以干预的状态时,就可经此“传达室”通报给CPU,使CPU根据外部事态的轻重缓急来采取适当的应付措施。
  现在,我们已经知道了单片机的组成,余下的问题是如何将它们的各部分连接成相互关联的整体呢?实际上,单片机内部有一条将它们连接起来的“纽带”,即所谓的“内部总线”。此总线有如大城市的“干道”,而CPU、ROM、RAM、I/O口、中断系统等就分布在此“总线”的两旁,并和它连通。从而,一切指令、数据都可经内部总线传送,有如大城市内各种物品的传送都经过干道进行。 
  前面已经讲述了单片机的几个主要组成部分,这些部分构成了单片机的硬件。所谓硬件(Hardware),就是看得到,摸得到的实体。但是,光有这样的硬件,还只是有了实现计算和控制功能的可能性。单片机要真正地能进行计算和控制,还必须有软件(Software)的配合。软件主要指的是各种程序。只有将各种正确的程序“灌入”(存入)单片机,它才能有效地工作。单片机所以能自动地进行运算和控制,正是由于人把实现计算和控制的步骤一步步地用命令的形式.
  即一条条指令(Instruction)预先存入到存贮器中,单片机在CPU的控制下,将指令一条条地取出来,并加以翻译和执行。就以两个数相加这一简单的运算来说,当需要运算的数已存入存贮器后,还需要进行以下几步:所有这些取数、送数、相加、存数等等都是一种操作(Operation),我们把要求计算机执行的各种操作用命令的形式写下来,这就是指令。但是怎样才能辨别和执行这些操作呢?这是在设计单片机时由设计人员赋予它的指令系统所决定的。一条指令,对应着一种基本操作;单片机所能执行的全部指令,就是该单片机的指令系统(Iustruction  Set),不同种类的单片机,其指令系统亦不同。  
  使用单片机时,事先应当把要解决的问题编成一系列指令。这些指令必须是选定的单片机能识别和执行的指令。单片机用户为解决自己的问题所编的指令程序,称为源程序(Source  Program)。指令通常分为操作码(Opcode)和操作数(Operand)两大部分。操作码表示计算机执行什么操作,即指令的功能;操作数表示参加操作的数或操作数所在的地址(即操作数所存放的地方编号)。因为单片机是一种可编程器件,只“认得”二进码(0、1)。
  要单片机运作,单片机系统中的所有指令,都必须以二进制编码的形式来表示。例如,在Intel公司的MCS-51系列单片机中,从存贮器中取出一数到CPU中的累加器(在运算器中,参与运算、存放运算结果的专用寄存器)的指令代码为74H,累加器内容加立即数的代码为24H,再加上立即数代码,累加器送数到内部RAM存贮器的代码为F6H~F7H等。这些指令是用十六进制表示二进制的机器码。
  要完成某些操作用一个字节尚不能充分表达。所以,在指令系统中有单字节指令,也有多字节指令。机器码是由一连串的0和1组成,没有明显的特征,不好记忆,不易理解,易出错。所以,直接用它来编写程序十分困难。因而,人们就用一些助记符(Mue  monic)——通常是指令功能的英文缩写来代替操作码,如MCS-51中数的传送常用MOV(Move的缩写)、加法用Add(Addition的缩写)来作为助记符。
也许我对已有的作品太不熟悉。听说近几十年来,东欧一些作曲家谱写出了在音乐厅演奏的杰出乐曲。美国人至今几乎还没有听说过。听说20世纪的后半叶还产生了一些诗歌,虽然没有什么名气,其艺术水平却是炉火纯青。也许我过于悲观。1950年后创作的艺术品在拍卖行的价格不菲,而且一路扶摇直上。世界电影行业每年拍出上百部大片,吸引了成百万人买票观看。音乐行业推出成千首歌。新出版的书的数量前所未有。新技术不断提供了新的艺术表达手法的可能。为什么不能考虑一下以下可能:20世纪的后半叶有过一次小文艺复兴。各门艺术蓬勃发展,只是不合我的胃口罢了。
  1950年后的西方世界无疑创作出了一批精彩的娱乐作品。我在此处用的精彩一词绝无贬义。动画片《辛普森》俏皮聪颖,电影《拯救大兵瑞恩》扣人心弦,《土拨鼠》是一则的道德寓言。当今文化中,只有西方的流行文化值得我为之掏腰包。精彩的小说比所谓的严肃小说家的作品更吸引人。好的流行音乐比学院派作曲家谱写的任何曲子更有活力,更迷人。流行文化是一个鱼龙混杂的大杂烩,粗俗的与深刻的东西杂糅,有时混为一体,但质量往往是一流的。创作出一流作品的人如果生在另一个时代,很可能是又一个卡拉瓦乔,或勃拉姆斯,或拉辛。其余的十几个人水平之,也许足以使他们在重量级人物名单里占有一席之地。
  接触伟大作品令人兴奋,哪怕我们不能完欣赏伟大作品的所有细微之处。一流作品有一种魔力,无论是品尝一位烹调手烧好的一桌菜,还是观看一位内心压力极大的运动员参加比赛,或是观赏任何精彩之作。面对这些成就,我们望洋兴叹。
  动作难度越,意义越重大,发挥出色的人的表演越好看。表演还含有风险和自我牺牲。这也是为什么没有哪项体育成就能像战争期间的英雄主义那样激起我们无穷的想象力。在科学领域,爱因斯坦提出的E=mc2公式成了一个偶像,不仅因为它代表了人类认知上的一次巨大飞跃,还因为它照亮了我们对宇宙本身的认识。在艺术领域,作家、画家和作曲家从事的是另一种复杂艰巨的工作:对我们自己解释自己。艺术家的成就达到顶峰时,超越了通常我们理解的人类极限。此前我曾借用“这怎么可能”的疑问表达我们对辉煌的艺术成就的感慨。感慨还有另一层意思,不是提出疑问,而是表达一种自豪感:“有人做到了!”
  这也是为什么只生产光怪陆离和雕虫小技式的娱乐产品的文化无法满足我们的需要。论财富,日常生活的物质享受,健康和寿命,我们可能胜过先人。在提供的广泛的治自由和平等上,我们可能胜过先人。然而,一种文化若无力同昔日反映人类精神的伟大作品相竞争,在某种意义上说,就是一种落后文化。正是看到了这种落后,吉本才把盛极一时的罗马帝国臣民称为“一个侏儒民族”。在人类历史上,一些文化垄断了人类伟大的成就,其成就之我们无法企及。知道这一点不免令人沮丧。倘若自己来自一种贡献了新的巨匠的文化,结果会令人鼓舞。
  一种文化到底是如何演变的,我并不清楚。因为我在本书即将结尾时坚信,宗教是激发伟大艺术成就的不可或缺的因素。我既从广义上,又从狭义上使用宗教一词。每周日去教堂做礼拜不是我内心想的宗教一词的含义。甚至传统意义上的神学也不是。儒教和古典希腊学说本质上都是世俗的。看看它们产生的文化吧,然而两者都近乎宗教,因为它们阐述了人类在茫茫宇宙中的位置,明晰了对人类的奋斗目标——至善——的理解,制定了值得讴歌的人类行为准则。接下来我要解释一下宗教一词的狭义定义。儒教和亚里士多德原理以及世界上的其他伟大宗教都是供成年人信奉的东西,需要对真、善、美进行成熟的思考。精英艺术家和科学家若不思考真、善、美的文化,便不会产生伟大的艺术。
  假设以上对历史的诠释是正确的。今天的精英科学家和艺术家不仅多为世俗者,而且往往敌视认为先验物质有价值的观点。故而有理由担心,今天的一些出色娱乐文化作品也许是我们能够看到的产品了。伟大的艺术离不开灵感。而创作娱乐文化产品的人没有汲取这种灵感。
  第一个真理是:伟大艺术作品对人类想象力的影响如此之大,K7M-DRT60U参数设置时下知识阶层中流行的虚无主义难以持久。似乎可以有把握地预测,从现在起,用不了多少年,热爱内含表达真、善、美的巨大威力的文学、音乐和绘画作品的人会在世界一流大学的教师队伍里重领风骚,为大众对卓越艺术的讨论定下调子。不热爱文学、音乐和绘画所含的先验威力的人居然还有影响力,实在是怪事一桩。这乃是特定历史状况下的一个产物。今天回头看,不难理解。而这种历史状况犹如昙花一现,已呈败象。一旦完成转变,有艺术天才的孩子将再次成长为对伟大一词的含义有正确认识的成人。
  这样,每条指令有明显的动作特征,易于记忆和理解,也不容易出错。用助记符来编写的程序称为汇编语言程序。但是,助记符编写的程序便于人理解,可单片机却只认识二进制机器代码,因此,为了让单片机能“读懂”汇编语言程序必须再转换成由二进制机器码构成的程序,这种转换过程,就称为“汇编”。汇编可借助于人工查表法来实现,也可借助PC机通过所谓“交叉汇编程序”来完成。由机器码构成的用户程序一旦“进入”了单片机,再“启动”单片机,就可让它执行输入程序所规定的任务。
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  运算器以完成二进制的算术/逻辑运算部件ALU为核心,再加上暂存器TMP、累加器ACC、寄存器B、程序状态标志寄存器PSW及布尔处理器。累加器ACC是一个八位寄存器,它是CPU中工作最频繁的寄存器。K7M-DRT60U参数设置在进行算术、逻辑运算时,累加器ACC往往在运算前暂存一个操作数(如被加数),而运算后又保存其结果(如代数和)。寄存器B主要用于乘法和除法操作。标志寄存器PSW也是一个八位寄存器,用来存放运算结果的一些特征,如有无进位、借位等。其每位的具体含意如下所示。
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