【正文】 是一種速度快，功耗大的 TTL型8位單片機。它片內(nèi)無 ROM，片內(nèi) RAM容量為 128B，最高頻率為 24MHz，小巧，價格便宜，且在中國市場最常見，應用最廣泛。 8031單片機采用 40條 引腳雙列直插封裝（ DIP）形式。由于受引腳數(shù)目的限制，所以有一些引腳具有第二功能。在單片機的 40條引腳中，有兩條專用于主電源的引腳， 2條外接晶體的引腳，四條控制禾其他電源復用的引腳， 32條輸入 /輸出引腳。下面分別說明這些引腳的名稱和功能。 （一） 主電源引腳 Vcc和 Vss Vcc：接＋ 5V電源。 Vss：接電源地。 （二） 時鐘電路引腳 XTAL1和 XTAL2 XTAL1：接外部晶體的一端。在單片機內(nèi)部，它是反向放大器的輸入端，該放大器構成了片內(nèi)振蕩器。在采用外部時鐘電路時，對于 HMOS單片機，此引腳必須接地；對 CHMOS單 片機，此引腳作為驅動端。 XTAL2：接外部晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向放大器的輸出端，振蕩器的頻率時晶體振蕩頻率。如采用外部時鐘電路時，對于 HMOS單片機，該引腳輸入外面時鐘脈沖；對于 CHMOS單片機，此引腳懸空。 （三） 控制信號引腳 RST/VPD、 ALE/PROG、 PSEN和 EA/VPP RST/VPD復位 /備用電源輸入端。 ALE/PROG：地址鎖存使能輸出 /編程脈沖輸入端。 PSEN：外部程序庫存儲器讀選通信號。 EA/VPP：外部訪問允許 /編程電源輸入端。 （四） 輸入 /輸出（ I/O)引腳 P0、 P P2和 P3 ～ ： P0使一個 8位雙向 I/O端口。在訪問片外存儲器時，它分時提供低 8位地址和作 8位雙向數(shù)據(jù)總線。 ～ ： P1口是 8位準雙向 I/O端口。在 EPROM編程和程序驗證時，它輸入低 8位地址。P1口能驅動 4個 LSTTL負載。 ～ ： P2口是一個準雙向 I/O端口。在 CPU訪問外部存儲器時，它輸出高 8位地址。在對 EPROM編程和程序驗證時，它輸入高 8位地址。 P2口可驅動 4個 LSTTL負載。 ～ ： P3口是八位準雙向 I/O端口。它是一 個復用功能口。作為第一功能使用時，為普通 I/O口，其功能和操作方法與 P1相同。作為第二功能使用時，個引腳的定義如表 1。實際在使用時，總是先按需要優(yōu)先選用它的第二功能，剩下不用的才作為第一功能口線 10 使用。 P3口能驅動 4個 LSTTL負載。 表 1 P3個口線的第二功能表 口線 第二功能 RXD （串行口輸入） TXD （串行口輸出） INT0 （外部中斷 0輸入） INT1 （外部中斷 1輸入） T0 (定時器 0的外部輸入） T1 （定時器 1的外部輸入） WR （外部數(shù)據(jù)存儲器“寫”信號輸出） RD （外部數(shù)據(jù)存儲器“讀”信號輸出） A/D轉換電路 選用 A/D轉換器 ADC0809. A/D 轉換器芯片 ADC0809 簡介 8 路模擬信號的分時采集，片內(nèi)有 8路模擬選通開關，以及相應的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉換時間為 100μ s 左右。 圖 22 《 ADC0809 引腳圖》 （一） ADC0809 的內(nèi)部結構 ADC0809 的內(nèi)部邏輯結構圖如圖 23所示。 11 圖 23 《 ADC0809 內(nèi)部邏輯結構》 圖中多路開關可選通 8個模擬通道，允許 8 路模擬量分時輸入，共用一個 A/D 轉換器進行轉換，這是一種經(jīng)濟的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對 A、 B、 C 3個地址位進行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉換結果通過三態(tài)輸出鎖存器存放、輸出，因此可以直接與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線相連， 下圖為 通道選擇表。 圖 24 通道選擇 示意圖 （二） ．信號引腳 ADC0809 芯片為 28引腳為雙列直插式封裝，其引腳排列見圖 22。 對 ADC0809 主要信號引腳的功能說明如下 ： IN7～ IN0—— 模擬量輸入通道 ALE—— 地址鎖存允許信號。對應 ALE 上跳沿， A、 B、 C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 12 START—— 轉換啟動信號。 START 上升沿時，復位 ADC0809； START 下降沿時啟動芯片，開始進行 A/D轉換；在 A/D 轉換期間， START 應保持 低電平。本信號有時簡寫為 ST. A、 B、 C—— 地址線。 通道端口選擇線， A 為低地址， C為高地址，引腳圖中為 ADDA，ADDB 和 ADDC。 CLK—— 時鐘信號。 ADC0809 的內(nèi)部沒有時鐘電路，所需時鐘信號由外界提供，因此有時鐘信號引腳。 通常使用頻率為 500KHz 的時鐘信號 EOC—— 轉換結束信號。 EOC=0,正在進行轉換； EOC=1,轉換結束。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標志，又可作為中斷請求信號使用。 D7～ D0—— 數(shù)據(jù)輸出線。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機的數(shù)據(jù)線直接相連。 D0為最低位， D7 為最高 OE—— 輸出允許信號。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數(shù)據(jù)。 OE=0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻； OE=1，輸出轉換得到的數(shù)據(jù)。 Vcc—— +5V 電源。 Vref—— 參考電源參考電壓用來與輸入的模擬信號進行比較，作為逐次逼近 的基準。其典型值為 +5V(Vref(+)=+5V, Vref()=5V). （三） . 轉換數(shù)據(jù)的傳送 A/D 轉換后得到的數(shù)據(jù)應及時傳送給單片機進行處理。數(shù)據(jù)傳送的關鍵問題是如何確認A/D 轉換的完成，因為只有確認完成后，才能進行傳送。為此可采用下述三種方式。 A． 定時傳送方式 對于一種 A/D轉換其來說，轉換時間作為一項技術指標是已知的和固定的。例如 ADC0809轉換時間為 128μ s，相當于 6MHz 的 MCS51 單片機共 64 個機器周期?？蓳?jù)此設計一個延時子程序， A/D 轉換啟動后即調(diào)用此子程序，延遲時間一 到，轉換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進行數(shù)據(jù)傳送。 B． 查詢方式 A/D 轉換芯片由表明轉換完成的狀態(tài)信號，例如 ADC0809 的 EOC 端。因此可以用查詢方式，測試 EOC的狀態(tài)，即可卻只轉換是否完成，并接著進行數(shù)據(jù)傳送。 C． 中斷方式 把表明轉換完成的狀態(tài)信號（ EOC）作為中斷請求信號，以中斷方式進行數(shù)據(jù)傳送。 不管使用上述那種方式，只要一旦確定轉換完成，即可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號有效時， OE 信號即有效，把轉換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機接受。 不管使用上述那種方式，只要一旦確認轉換結束， 便可通過指令進行數(shù)據(jù)傳送。所用的指令為 MOVX 讀指令 ，則有 MOV DPTR , FE00H MOVX A , @DPTR 該指令在送出有效口地址的同時，發(fā)出有效信號，使 0809 的輸出允許信號 OE 有效，從 13 而打開三態(tài)門輸出，是轉換后的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送入 A 累加器中。 這里需要說明的示， ADC0809 的三個地址端 A、 B、 C 即可如前所述與地址線相連，也可與數(shù)據(jù)線相連，例如與 D0～ D2 相連。這是啟動 A/D 轉換的指令與上述類似，只不過 A的內(nèi)容不能為任意數(shù)，而必須和所選輸入通道號 IN0～ IN7 相一致。例如當 A、 B、 C 分別與 D0、 D D2相連時，啟動 IN7 的 A/D轉換指令如下： MOV DPTR， FE00H ；送入 0809 的口地址 MOV A ， 07H ； D2D1D0=111 選擇 IN7 通道 MOVX @DPTR， A ；啟動 A/D 轉換 （ 四 ） MCS51 單片機與 ADC0809 的接口 ADC0809 與 MCS51單片機的連接如圖 25所示。 電路連接主要涉及兩個問題。一是 8路模擬信號通道的選擇，二是 A/D 轉換完成后轉換數(shù)據(jù)的傳送。 圖 25 ADC0809 與 MCS51 的連接 如圖 26 所示 模擬通道選擇信號 A、 B、 C 分別接最低三位地址 A0、 A A2 即（ 、 ），而地址鎖存允許信號 ALE 由 控制，則 8路模擬通道的地址為 0FEF8H～，通道地址選擇以作寫選通信號，這一部分電路連接如圖 27所示。 14 圖 26 ADC0809 的部分信號連接 圖 27 信號的時間配合 ADC0809 的 0 通道和變送器的輸出端相連，所以從通道 0（ IN0）上輸入的 0V+5V 范圍的模擬電壓經(jīng) A/D 轉換后可由 8031 通過程序從 P0 口輸入到它的內(nèi)部 RAM 單元，在=0 和 WR=0 時， 8031 可使 ALE 和 START 變?yōu)楦唠娖蕉鴨?ADC0809 工作；在=0和 RD=0時， 8031可以從 ADC0809接收 A/D轉換后的數(shù)字量。也就是說 ADC0809可以視為 8031 的一個外部 RAM 單元，地址為 03F8H（地址重復范圍很大），因此， 8031執(zhí)行如下程序可以啟動 ADC0809 工作。 MOV DPTR， 03F8H MOVX @DPTR,A 若 8031 執(zhí)行下列程序： MOV DPTR， 03F8H MOVX A， @DPTR 則可以從 ADC0809 輸入 A/D 轉換后的數(shù)字量 溫度控制電路 8031對溫度的控制是通過可控硅調(diào)功器電路實現(xiàn)的。如圖 28所示。雙向可控 硅管和加熱絲串接在交流 220V、 50HZ交流市電回路。在給定周期 T內(nèi)， 8031只要改變可控硅管 15 的接通時間便可改變加熱絲功率，以達到調(diào)節(jié)溫度的目的。圖 28示出了可控硅管在給定周期 T內(nèi)具有不同接通時間的情況。顯然，可控硅在給定周期 T的 100％時間內(nèi)接通時的功率最大。 U ％ t u 25% t u 50% t u 100％ t 圖 2－ 8可控硅調(diào)功器輸出功率和通斷時間的關系 可控硅接通時間可以通過可控硅控制硅控制極上觸發(fā)脈沖控制。該觸發(fā)脈沖由8031用軟件在 ，受過零同步脈沖同步后經(jīng)光耦管和驅動器輸出送到可控硅的控制極上。 過零同步脈沖是一種 50Hz交流電壓過零時刻的脈沖，可使可控硅在交流電壓正弦渡過零時觸發(fā)通導。過零同步脈沖由過零觸發(fā)電路產(chǎn)生，更為詳細的電路原理圖如圖 5所示。圖中，電壓比較器 LM311用于把 50Hz正弦交流電壓變成方波。方波的正邊沿和負邊沿分別作為兩個單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入觸發(fā)信號，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的兩個窄脈沖經(jīng)二極管或門混合后就可得到對應于交流 220V市電的過零同步脈沖。此脈沖一方面作為可控硅的觸發(fā)同步脈沖加到溫度控制電路，另一方面作 為計數(shù)脈沖加到 8031的 T0和 T1端。 16 112233445566D DC CB BA AT i t l eN um be r R e vi s i onS i z eBD a t e : 2021 5 23 S he e t of F i l e : D : \ pr ot e l \部分 S he e t C H D O C D r a w n B