微处理器内安全子系统的安全增强技术.pdf下载

weixin_39821526 2021-10-19 10:24:55

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微处理器内安全子系统的安全增强技术.pdf

摘要针对传统前照灯系统的不足，介绍了自适应前照灯系统（AFS），它对安全驾车有重大意义。AFS 针对五种道路情况改善了照明，主要研究了由发光二极管 (LED) 组成的 AFS 的反馈控制方法及其具体硬件实现。系统通过传感器收集车辆的实时速度、偏转角度及天气状况等信息，通过 CAN 总线传输数据给微处理器 A T89S51 进行处理。根据处理结果，或增强提供给 LED 的电流强度，或通过步进电机驱动前照灯实现转动。同时需反馈执行结果给 A T89S51 以调整输出，实现精确控制。这种 AFS 控制技术具有一定参考价值。

成绩 "创新电子系统设计"课程是专业教学计划中设置的独立实践环节，其主要目的为加强对学生创新意识、创新精神和创新能力的培养，鼓励和倡导学生积极参加学科竞赛、课外科技和科研活动、创造发明活动和各类社会实践活动，提高学生综合素质，促进学生个性发展。要求学生能在老师的指导下，自主完成一个较复杂综合电子系统 设计与制作的全过程，或者通过参加各类各级和通信、电子相关课外科技活动及竞赛得到真正的实战训练。二、课程设计的题目及内容题目：基于单片机的水箱控制系统内容：随着我国的国民经济与生活水平的发展，工厂对自动化的需求也日益增加，为减少污染、节约能源，单片机控制技术得到了广泛的应用。在工业生产里，很多都用到大水箱，水箱里的水位控制就是问题了，以前有专门的人看着，既浪费人力，又不能准确的判断水位高低。所以单片机控制水箱水位就在工厂得到广泛的应用。一般工业里用到的水箱，体积都比较大，所以对水位的控制需求就相应的大了，工厂里对水位的控制精度要求也高。本单片机系统设计的目的是应用单片机控制技术，以AT89C51单片机为核心控制工厂的水箱的水位，并实现了报警和手动、自动切换功能。该系统操作方便、性能良好，比较符合工厂生厂用水系统控制的需要。本毕业论文还详细的给出了相关的硬件框图和软件流程图，并编制了该汇编语言程序。三、设计报告 1.AT89C51单片机系统说明 1.1．AT89C51单片机简介目前，8051单片机在工业检测领域中得到了广泛的应用，因此我们可以在许多单片机应用领域中，配接各种类型的语音接口，构成具有合成语音输出能力的综合应用系统，以增强人机对话的功能。89C51是 Intel公司生产的一种单片机，在一小块芯片上集成了一个微型计算机的各个组成部分。每一个单片机包括：一个8位的微型处理器CPU；一个 256K的片内数据存储器RAM；片内程序存储器ROM；四个8位并行的 I/O接口P0-P3，每个接口既可以输入，也可以输出；两个定时器/记数器；五个中断源的中断控制系统；一个全双工UART的串行I/O口；片内振荡器和时钟产生电路，但石英晶体和微调电容需要外接。最高允许振荡频率是12MHZ。以上各个部分通过内部总线相连接。下面简单介绍下其各个部分的功能。中央处理器CPU是单片微型计算机的指挥、执行中心，由它读人用户程序，并逐条执行指令，它是由8位算术／逻辑运算部件(简称ALu)、定时／控制部件，若干寄存器A、B、B5w、5P以及16位程序计数器(Pc) 和数据指针寄存器(DM)等主要部件组成。算术逻辑单元的硬件结构与典型微型机相似。它具有对8位信息进行+、-、x、/ 四则运算和逻辑与、或、异或、取反、清"0"等运算，并具有判跳、转移、数据传送等功能，此外还提供存放中间结果及常用数据寄存器。控制器部件是由指令寄存器、程序计数器Pc、定时与控制电路等组成的。指令寄存器中存放指令代码。枷执行指令时，从程序存储器中取来经译码器译码后，根据不同指令由定时与控制电路发出相应的控制信号，送到存储器、运算器或I／o接口电路，完成指令功能。程序计数器Pc 程序计数器Pc用来存放下一条将要执行的指令，共16位．可对以K字节的程序存储器直接寻址c指令执行结束后，Pc计数器自动增加，指向下一条要执行的指令地址。 CPU功能，总的来说是以不同的方式，执行各种指令。不同的指令其功自略异。有的指令涉及到枷各寄存器之间的关系；有的指令涉及到单片机核心电路内部各功能部件的关系；有的则与外部器件如外部程序存储器发生联系。事实上，cRJ是通过复杂的时序电路完成不同的指令功能。所谓cRJ的时序是指控制器控照指今功能发出一系列在时间上有一定次序的信号，控制和启动一部分逻辑电路，完成某种操作。 1.2 时序 1．时钟电路 M田—51片内设有一个由反向放大器所构成的振荡电路，XTALI和XTAL2分别为振荡电路的输入端和输出端。时钟可以由内部方式产生或外部方式产生。采用内部方式时，在C1和C2引脚上接石英晶体和微调电容可以构成振荡器，振荡频率的选择范围为1．2 —12MHZ在使用外部时钟时，XTAL2用来输入外部时钟信号，而 XTALI接地。 2．时序 MGL5l单片机的一个执器周期由6个状态(s1—s6)组成，每个状态又持续2个接荡周期，分为P1和P2两个节拍。这样，一个机器周期由12个振荡周期组成。若采用12MHz的晶体振荡器，则每个机器周期为1us，每个状态周期为1／6us；在一数情况下，算术和逻辑操作发生在N期间，而内部寄存器到寄存器的传输发生在P2期间。对于单周期指令，当指令操作码读人指令寄存器时，使从S1P2开始执行指令。如果是双字节指令，则在同一机器周期的s4读人第

C51单片机电子计算器课程设计一．课程设计背景当今时代，是一个新技术层出不穷的时代。在电子领域，尤其是自动化智能控制领域，传统的分立元件或数字逻辑电路构成的控制系统正以前所未见的速度被单片机智能控制系统所取代。单片机具有体积小、功能强、成本低、应用面广等优点，可以说，智能控制与自动控制的核心就是单片机。目前，一个学习与应用单片机的高潮正在工厂、学校及企事业单位大规模地兴起。过去习惯于传统电子领域的工程师、技术员正面临着全新的挑战，如不能在较短时间内学会单片机，势必会被时代所遗弃，只有勇敢地面对现实，挑战自我，加强学习，争取在较短的时间内将单片机技术融会贯通，才能跟上时代的步伐。它所给人带来的方便也是不可否定的，它在一块芯片内集成了计算机的各种功能部件，构成一种单片式的微型计算机。 20世纪80年代以来，国际上单片机的发展迅速，其产品之多令人目不暇接，单片机应用不断深入，新技术层出不穷。20世纪末，电子技术获得了飞速的发展，在其推动下，现代电子产品几乎渗透了社会的各个领域，有力地推动了社会生产力的发展和社会信息化程度的提高，同时也使现代电子产品性能进一步提高，产品更新换代的节奏也越来越快。本设计是由单片机实现的模拟计算器，它不仅能实现数据的加减乘除运算，而且还能使数据及其计算结果在数码管上显示出来，能够实现0-256的数字四则运算。本设计是用单片机 AT89C51来控制，采用共阳极数码显示，软件部分是由C语言来编写的。设计任务二、元器件清单及简介 89c51型芯片一片排阻两个晶振12MHZ 一个电容22uf 两个面包板三个导线若干三、设计原理及分析根据功能和指标要求，本系统选用MCS 51 单片机为主控机。通过扩展必要的外围接口电路，实现对计算器的设计。具体设计考虑如下：由于要设计的是简单的计算器，可以进行四则运算，对数字的大小范围要求不高，故我们采用可以进行四位数字的运算，选用8 个LED 数码管显示数据和结果。另外键盘包括数字键（0～9）、符号键（+、-、×、÷）、清除键和等号键，故只需要16 个按键即可。系统模块图： 2.1 输入模块：键盘扫描计算器输入数字和其他功能按键要用到很多按键，如果采用独立按键的方式，在这种情况下，编程会很简单，但是会占用大量的I/O 口资源，因此在很多情况下都不采用这种方式。为此，我们引入了矩阵键盘的应用，采用四条I/O 线作为行线，四条I/O 线作为列线组成键盘。在行线和列线的每个交叉点上设置一个按键。这样键盘上按键的个数就为4×4个。这种行列式键盘结构能有效地提高单片机系统中I/O 口的利用率。矩阵键盘的工作原理：计算器的键盘布局如图所示：一般有16 个键组成，在单片机中正好可以用一个P 口实现16 个按键功能，这种形式在单片机系统中也最常用。以上键盘从上到下依次编号为1，2,3,4，D,C,B,A 由图 3 矩阵键盘内部电路图可以知道，当无按键闭合时， P10~P13 与P14~P17 之间开路。当有键闭合时，与闭合键相连的两条I/O 口线之间短路。判断有无按键按下的方法是：第一步，置列线P14~P17 为输入状态，从行线P10~P13 输出低电平，读入列线数据，若某一列线为低电平，则该列线上有键闭合。第二步，行线轮流输出低电平，从列线P14~P17 读入数据，若有某一列为低电平，则对应行线上有键按下。综合一二两步的结果，可确定按键编号。但是键闭合一次只能进行一次键功能操作，因此须等到按键释放后，再进行键功能操作，否则按一次键，有可能会连续多次进行同样的键操作。 2.2 运算模块：(单片机控制) AT89C51 单片机是在一块芯片中集成了CPU、RAM、ROM、定时器/计数器和多功能I/O等一台计算机所需要的基本功能部件。如果按功能划分，它由如下功能部件组成，即微处理器 （CPU）、数据存储器（RAM）、程序存储器（ROM/EPROM）、并行I/O 口、串行口、定时器/计数器、中断系统及特殊功能寄存器（SFR）。[3][5]单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，通过使用单片机编写的程序可以实现高智能，高效率，以及高可靠性！因此我们采用单片机作为计算器的主要功能部件，可以进行很快地实现运算功能。 2.3 显示模块： LED 显示发光二极管LED 是单片机应用系统中的一宗简单而常用的输出设备，其在系统中的主要作用是显示单片机的输出数据、状态等。因而作为典型的外围器件，LED 显示单元是反映系统输出和操作输入的有效器件。LED 具备数字接口可以方便的和大年纪系统连接；它的优点是价格低，寿命长，对

《单片机原理及应用》课程设计报告课题名称：单片机液晶显示"万年历" 分院：机械与电气工程学院教研室：电气工程及其自动化班级：姓名：学号：指导教师：二一三年五月单片机液晶显示"万年历" 1、设计任务 1、用字符型液晶显示模块LCD1602显示万年历的日期/时间等，如下图所示（仅供参考，可个性化差异设计，如显示学号等）： 2012/05/01 DHY 16:47:58 123789 2、单片机与实时时钟芯片DS1302之间通过SPI接口实现"日期/时间"数据的采集。 3、用3×4行列式键盘进行校时，共有"1、2、3、4、5、6、7、8、9、 0" 、"校时（闪烁）"和"（年/月/日/时/分/秒）切换"等十二个按键。 2、硬件设计 1.系统框图按照系统设计功能的要求，初步确定系统由主控模块、时控模块、显示驱动及显示模块和键盘接口模块共4个模块组成，电路系统构成框图如图1-1所示。图1-1电子万年历电路系统构成框图主控芯片使用51系列AT89C51单片机，时钟芯片使用美国 DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟 DS1302。采用DS1302作为计时芯片，可以做到计时准确。更重要的是，DS1302可以在很小电流的后备电源（2.5～5.5V电源，在2.5V时耗电小于300nA），而且DS1302可以编程选择多种充电电流来对后备电源进行慢速充电，可以保证后备电源基本不耗电。显示驱动采用排阻 RESPACK-8驱动和LM016L液晶显示、图条/柱图显示或64 点阵显示接口的小型串行输入/输出芯片。片内包括BCD 译码器、多路扫描控制器、字和位驱动器和8*8 静态RAM。RESPACK-8需九导线连接，每位显示数字有一个地址由微处理器写入。允许使用者选择每位是BCD 译码或不译码。使用者还可选择停机模式、数字亮度控制、从1～8 选择扫描位数和对所有LCD显示器的测试模式。显示模块采用普通的LCD 显示屏。 2.各部分介绍（包括电路和主要器件介绍） 2.1电路设计如图2-1示为电子万年历电路设计原理图，系统由主控制器 AT89C51、时钟电路DS1302、显示驱动RESPACK-8电路，LM016L液晶显示电路及键扫描电路组成。图2-1 电子万年历电路原理图 2.2系统硬件概述 2.2.1 主控制器AT89C51 ATMEL公司生产的AT89C51单片机采用高性能的静态80C51设计，并采用先进工艺制造，还带有非易失性Flash程序存储器。它是一种高性能、低功耗的8位CMOS微处理芯片，市场应用最多。其主要特点如下： 8KB Flash ROM，可以擦除1000次以上，数据保存10年。 256字节内部RAM；电源控制模式；时钟可停止和恢复；空闲模式；掉电模式； 6个中断源； 4个中断优先级； 4个8位I/O口；全双工增强型TUAR； 3个16位定时/计数器：T0、T1(标准80C51)和增加的T2（捕获和比较）全静态工作方式：0～24MHZ 2.2.2 时钟电路DS1302 DS1302的性能特性：实时时钟，可对秒、分、时、日、周、月以及带闰年补偿的年进行比较；用于高速数据暂存的31*8位RAM；最少引脚的串行I/O； 2.5～5.5V电压工作范围； 2.5V时电流小于300nA；用于时钟或RAM数据读/写的单字节或多字节（脉冲方式）数据传送方式；简单的三线接口；可选的慢速充电（至VCC1）的能力。 DS1302在任何数据传送时必须先初始化，把RST脚置为高电平，然后把8位地址和命令字装入移位寄存器，数据在SCLK的上升沿被访问到。在开始8个时钟周期，把命令字节装入移位寄存器后，另外的时钟周期在读操作时输出数据，在写操作时写入数据。时钟脉冲的个数在单字节方式下为8+8，在多字节方式下为8+字节数，最大可达248字节数。如果在传送过程中置RST脚为低电平，则会终止本次数据传送，并且I/O 引脚变为高阻态。上电运行时，在VCC 2.5V之前，RST脚必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。 2.3主要单元电路的设计 2.3.1显示电路显示部分采用普通的LM016L液晶显示，如图2-2，以减少硬件电路。LM016L液晶模块采用hd 44780控制器，hd44780具有简单而功能较强的指令集，可以实现字符移动，闪烁等功能，LM016L与单片机MCU 通讯可采用8位或4位并行传输两种方式，hd44780控制器由两个8位寄存器，指令寄存器（IR）和数据寄存器（DR）忙标志（BF），显示数 RAM（DDRAM），字符发生器ROM（CGOROM）字符发生器 RAM（CGR

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