【正文】 是一種速度快，功耗大的 TTL型8位單片機(jī)。它片內(nèi)無 ROM，片內(nèi) RAM容量為 128B，最高頻率為 24MHz，小巧，價(jià)格便宜，且在中國市場(chǎng)最常見，應(yīng)用最廣泛。 8031單片機(jī)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(jī)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(fù)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(shí)鐘電路引腳 XTAL1和 XTAL2 XTAL1：接外部晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是反向放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。在采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，對(duì)于 HMOS單片機(jī)，此引腳必須接地；對(duì) CHMOS單 片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。 XTAL2：接外部晶體的另一端。在單片機(jī)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(shí)晶體振蕩頻率。如采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，對(duì)于 HMOS單片機(jī)，該引腳輸入外面時(shí)鐘脈沖；對(duì)于 CHMOS單片機(jī)，此引腳懸空。 （三） 控制信號(hào)引腳 RST/VPD、 ALE/PROG、 PSEN和 EA/VPP RST/VPD復(fù)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(chǔ)器讀選通信號(hào)。 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(gè) 8位雙向 I/O端口。在訪問片外存儲(chǔ)器時(shí)，它分時(shí)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(zhǔn)雙向 I/O端口。在 EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它輸入低 8位地址。P1口能驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LSTTL負(fù)載。 ～ ： P2口是一個(gè)準(zhǔn)雙向 I/O端口。在 CPU訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，它輸出高 8位地址。在對(duì) EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它輸入高 8位地址。 P2口可驅(qū)動(dòng) 4個(gè) LSTTL負(fù)載。 ～ ： P3口是八位準(zhǔn)雙向 I/O端口。它是一 個(gè)復(fù)用功能口。作為第一功能使用時(shí)，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(shí)，個(gè)引腳的定義如表 1。實(shí)際在使用時(shí)，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(qū)動(dòng) 4個(gè) LSTTL負(fù)載。 表 1 P3個(gè)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(shí)器 0的外部輸入） T1 （定時(shí)器 1的外部輸入） WR （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“寫”信號(hào)輸出） RD （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器“讀”信號(hào)輸出） A/D轉(zhuǎn)換電路 選用 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809. A/D 轉(zhuǎn)換器芯片 ADC0809 簡(jiǎn)介 8 路模擬信號(hào)的分時(shí)采集，片內(nèi)有 8路模擬選通開關(guān)，以及相應(yīng)的通道抵制鎖存用譯碼電路，其轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μ s 左右。 圖 22 《 ADC0809 引腳圖》 （一） ADC0809 的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ADC0809 的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)圖如圖 23所示。 11 圖 23 《 ADC0809 內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)》 圖中多路開關(guān)可選通 8個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，這是一種經(jīng)濟(jì)的多路數(shù)據(jù)采集方法。地址鎖存與譯碼電路完成對(duì) A、 B、 C 3個(gè)地址位進(jìn)行鎖存和譯碼，其譯碼輸出用于通道選擇，其轉(zhuǎn)換結(jié)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(hào)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(duì) ADC0809 主要信號(hào)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(hào)。對(duì)應(yīng) ALE 上跳沿， A、 B、 C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。 12 START—— 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。 START 上升沿時(shí)，復(fù)位 ADC0809； START 下降沿時(shí)啟動(dòng)芯片，開始進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換；在 A/D 轉(zhuǎn)換期間， START 應(yīng)保持 低電平。本信號(hào)有時(shí)簡(jiǎn)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(shí)鐘信號(hào)。 ADC0809 的內(nèi)部沒有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)由外界提供，因此有時(shí)鐘信號(hào)引腳。 通常使用頻率為 500KHz 的時(shí)鐘信號(hào) EOC—— 轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。 EOC=0,正在進(jìn)行轉(zhuǎn)換； EOC=1,轉(zhuǎn)換結(jié)束。使用中該狀態(tài)信號(hào)即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請(qǐng)求信號(hào)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(jī)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(hào)。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(hào)進(jìn)行比較，作為逐次逼近 的基準(zhǔn)。其典型值為 +5V(Vref(+)=+5V, Vref()=5V). （三） . 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的傳送 A/D 轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)傳送給單片機(jī)進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)傳送的關(guān)鍵問題是如何確認(rèn)A/D 轉(zhuǎn)換的完成，因?yàn)橹挥写_認(rèn)完成后，才能進(jìn)行傳送。為此可采用下述三種方式。 A． 定時(shí)傳送方式 對(duì)于一種 A/D轉(zhuǎn)換其來說，轉(zhuǎn)換時(shí)間作為一項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)是已知的和固定的。例如 ADC0809轉(zhuǎn)換時(shí)間為 128μ s，相當(dāng)于 6MHz 的 MCS51 單片機(jī)共 64 個(gè)機(jī)器周期?？蓳?jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)延時(shí)子程序， A/D 轉(zhuǎn)換啟動(dòng)后即調(diào)用此子程序，延遲時(shí)間一 到，轉(zhuǎn)換肯定已經(jīng)完成了，接著就可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 B． 查詢方式 A/D 轉(zhuǎn)換芯片由表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)，例如 ADC0809 的 EOC 端。因此可以用查詢方式，測(cè)試 EOC的狀態(tài)，即可卻只轉(zhuǎn)換是否完成，并接著進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 C． 中斷方式 把表明轉(zhuǎn)換完成的狀態(tài)信號(hào)（ EOC）作為中斷請(qǐng)求信號(hào)，以中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 不管使用上述那種方式，只要一旦確定轉(zhuǎn)換完成，即可通過指令進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。首先送出口地址并以信號(hào)有效時(shí)， OE 信號(hào)即有效，把轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)送上數(shù)據(jù)總線，供單片機(jī)接受。 不管使用上述那種方式，只要一旦確認(rèn)轉(zhuǎn)換結(jié)束， 便可通過指令進(jìn)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(shí)，發(fā)出有效信號(hào)，使 0809 的輸出允許信號(hào) OE 有效，從 13 而打開三態(tài)門輸出，是轉(zhuǎn)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(gè)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(dòng) A/D 轉(zhuǎn)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(hào) IN0～ IN7 相一致。例如當(dāng) A、 B、 C 分別與 D0、 D D2相連時(shí)，啟動(dòng) IN7 的 A/D轉(zhuǎn)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(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換 （ 四 ） MCS51 單片機(jī)與 ADC0809 的接口 ADC0809 與 MCS51單片機(jī)的連接如圖 25所示。 電路連接主要涉及兩個(gè)問題。一是 8路模擬信號(hào)通道的選擇，二是 A/D 轉(zhuǎn)換完成后轉(zhuǎn)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(hào) 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(hào) 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(hào)，這一部分電路連接如圖 27所示。 14 圖 26 ADC0809 的部分信號(hào)連接 圖 27 信號(hào)的時(shí)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(zhuǎn)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(shí)， 8031 可使 ALE 和 START 變?yōu)楦唠娖蕉鴨?dòng) ADC0809 工作；在=0和 RD=0時(shí)， 8031可以從 ADC0809接收 A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字量。也就是說 ADC0809可以視為 8031 的一個(gè)外部 RAM 單元，地址為 03F8H（地址重復(fù)范圍很大），因此， 8031執(zhí)行如下程序可以啟動(dòng) 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(zhuǎn)換后的數(shù)字量 溫度控制電路 8031對(duì)溫度的控制是通過可控硅調(diào)功器電路實(shí)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(shí)間便可改變加熱絲功率，以達(dá)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(shí)間的情況。顯然，可控硅在給定周期 T的 100％時(shí)間內(nèi)接通時(shí)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(shí)間的關(guān)系 可控硅接通時(shí)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(qū)動(dòng)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(shí)刻的脈沖，可使可控硅在交流電壓正弦渡過零時(shí)觸發(fā)通導(dǎo)。過零同步脈沖由過零觸發(fā)電路產(chǎn)生，更為詳細(xì)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(fù)邊沿分別作為兩個(gè)單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的輸入觸發(fā)信號(hào)，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器輸出的兩個(gè)窄脈沖經(jīng)二極管或門混合后就可得到對(duì)應(yīng)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(jì)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