【正文】 口。 表 42 P3口的第二功能 引腳 第二功能標記 第二功能 RXD 串行輸入口 TXD 串行輸出口 0INT 外部中斷 0輸入 1INT 外部中斷 1輸入 T0 定時 /計數(shù)器 0外部輸入 T1 定時 /計數(shù)器 1外部輸入 WR 外部數(shù) 據(jù)存儲器寫選通 RD 外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通 ? 振蕩器和時鐘電路 XTAL1：引腳號 19，內(nèi)部振蕩器外接晶振的一個輸入端。 XTAL2 也是內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。 當(dāng)訪問外部程序存儲器時，此腳輸出負脈沖選通信號， PC 的 16 位地址數(shù)據(jù)將出現(xiàn)在 P0 和 P2 口上，外部程序存儲器則把指令數(shù)據(jù)放到 P0口上，由 CPU 讀入并執(zhí)行。 在運行中，外界干擾等因素可使單片機的程序陷入死循環(huán)狀態(tài)或跑飛。 表 4－ 3 PC及 SFR的復(fù)位狀態(tài) 復(fù)位電路 RST 引腳是復(fù)位信號的輸入端，高電平有效。此外， RESET/Vpd還是一復(fù)用腳， Vcc掉電期 間 ， 此腳 可 接上 備 用電 源 ， 以 保 證單 片 機內(nèi) 部 RAM 的 數(shù) 據(jù)不 丟 失 。按動鍵 S，可實現(xiàn)手動復(fù)位。 74LS273 作低 8位地址鎖存器。本設(shè)計對控制精度要求不高，控制功能一般，程序并不復(fù)雜。圖 24 為具有兩種復(fù)位方式的電路。 RESET/Vpd復(fù)位信號復(fù)用腳，當(dāng) 8051 通電，時鐘電路開始工作，在RESET 引腳上出現(xiàn) 24 個時鐘周期以上的高電平，系統(tǒng)即初始復(fù)位。 復(fù)位也使單片機退出低功耗工作方式而進入正常工作狀態(tài)。如 EA為低電平，則不管地址大小，一律讀取外部程 序存儲器指令。而訪問內(nèi)部程序存儲器時， ALE 端將有一個 1/6 時鐘頻率的正脈沖信號，這個信號可以用于識別單片機是否工作，也可以當(dāng)作一個時鐘向外輸出。 XTAL2：引腳號 18，內(nèi)部振蕩器外接晶振的另一個輸入端。 P3：引腳號 10— 17，準雙向 I/O口。 P1：引腳號 1— 8，準雙向 I/O 口。 在 8751 片內(nèi) EPROM 編程時，此端為 21V 編程電源（ VDD）輸入端。在掉電情況下（ VCC 降到操作允許限度以下）， VPD 將為芯片內(nèi)的RAM提供備用電源。 PSEN ：引腳號 29，外部程序存儲器選擇信號，并在外部程 序存儲器讀取指令時產(chǎn)生，指令內(nèi)容讀到數(shù)據(jù)總線上。 ? 控制總線 ALE/PROG ：引腳號 30，地址鎖存有效信號，在它的下降沿用于外部程序存儲器的低 8位地址鎖存，使 BUS（ P0）分時用作地址總線低 8 位和數(shù)據(jù)總線。 MCS51單片機引腳 51系列單片機引腳分配如圖 45 所示 。在這 128字節(jié) RAM單元中有 21個特殊功能寄存器（ SFR），這些特殊功能寄存器還包括 P0P3 口鎖存器。 b) 數(shù)據(jù)存儲器 (RAM):8051/8751/8031 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器均為 128B，地址為 00H—7FH，用于存放運算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存以及數(shù)據(jù)緩沖等。 振蕩器及定時電路： 8051 單片機片內(nèi)有振蕩電路，只需外接石英晶體和頻率微調(diào)電容（ 2 個 30pF 左右），其頻率范圍為 。 PC實際上是程序的字節(jié)地址計數(shù)器， PC 中的內(nèi)容是將要執(zhí)行的下一條指令的地址。 合肥學(xué)院計算機控制設(shè)計 17 B： 8 位寄存器，在乘、除運算時， B寄存器用來存放一個操作數(shù)，也用來存放運算后的一部分結(jié)果；若不做乘、除運算時，則可作為通用寄存器使用。除此之外， ACC 在 8051 內(nèi)部經(jīng)常作為數(shù)據(jù)傳送的中轉(zhuǎn)站。 a) 運算器：包括一個可進行 8位算術(shù)運算和邏輯運算的單元 ALU， 8位的暫存器 暫存器 2， 8位的累加器 ACC，寄存器 B和程序狀態(tài)寄存器 PSW 等。一般微處理器（如 Z80）只包括運算器和控制器兩部分。 8751 具有片內(nèi) EPROM,是真正的單片機，但由于價格較貴，所以用得較少。 工業(yè)對象輸 入 通 道及 接 口輸 出 通 道及 接 口單片機外 存人 機 聯(lián) 系設(shè) 備 及 接 口 圖 41 單片機控制系統(tǒng)圖 MCS51單片機 圖 4 2 51系列單片機 本設(shè)計采用 MCS51 單片機的 8031 作為 CPU, MCS51 系列單片機有十多個品種，其性能如表所示。 C P U單 片 機8 0 3 1I / O接 口電 路8 2 5 5溫 度 設(shè) 定溫 度 顯 示故 障 報 警打 印A / D邏 輯 控 制S / H多路轉(zhuǎn)換開關(guān)爐 溫 1 信號爐 溫 2 信號鍋爐溫度輸 出 鎖存 器輸 出 驅(qū) 動 器人 機 接 口 主 機過 程 通 道被 控 對 象光 電 隔離 電 路信 號 放大 電 路傳 感器 圖 31 硬件系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖 合肥學(xué)院計算機控制設(shè)計 13 軟件程序總體流程圖 主 程 序并 行 口 初 始 化串 行 口 初 始 化定 時 器 初 始 化中 斷 系 統(tǒng) 初 始 化等 待 定 時 中 斷定 時 中 斷 程 序3 0 s 定 時 到 ？撥 盤 設(shè) 定 值 檢 測溫 度 檢 測標 度 變 換溫 度 顯 示溫 度 超 出 范 圍 否 ？中 斷 返 回 報 警 及 事 故 處 理 溫 度 打 印Y N N Y溫 度 控 制8 2 5 5 A 初 始 化 圖 32 軟件設(shè)計總體流程圖 合肥學(xué)院計算機控制設(shè)計 14 第四章 微處理器的選用及原理 單片機的介紹 單片機控制系 統(tǒng)的概念 單片機控制系統(tǒng)由單片機系統(tǒng)和工業(yè)對象組成，如圖 41 所示。 ③ 當(dāng)不能保證所要求的溫度時，即發(fā)生超溫，極值， 和電阻絲損壞等情況時發(fā)出報警信號。 2 臺電爐溫度由外電路人工設(shè)定。系統(tǒng)調(diào)試通常分為三步，即硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和綜合調(diào)試。 ⑥ 對于程序中的指令應(yīng)有必要的注釋，以便于閱讀與使用。 ② 在程序設(shè)計過程中，完成預(yù)定的功能是最基本、最重要的任務(wù)，但同時還必須貫徹可靠性設(shè)計的原則，例如采取必要的抗干擾措施 —— 數(shù)字濾波、軟件陷阱等。 ? 外圍電路設(shè)計： 合肥學(xué)院計算機控制設(shè)計 11 外圍電路的設(shè)計主要包括人機交互參數(shù)設(shè)定、系統(tǒng)啟動 /停止等 操作、顯示部分的設(shè)計、打印、報警、通信。 ? 輸出通道設(shè)計： 輸出通道的設(shè)計內(nèi)容也是要確定其通道結(jié)構(gòu)和元件配置，并合理選擇 D/A 轉(zhuǎn)換器和其他部件。 ? 輸入通道設(shè)計： 輸入通道的設(shè)計內(nèi)容是確定通道結(jié)構(gòu)和元件配置，合理選擇 A/D轉(zhuǎn)換器和其他部件。因此，除了某些高精度快速系統(tǒng)需要采用 16 位單片機以外，對于一般控制系統(tǒng)來 說，選擇 8位單片機均能滿足要求。 ? 劃分硬件和軟件 任務(wù)，畫出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖： 合肥學(xué)院計算機控制設(shè)計 10 硬件設(shè)計 硬件設(shè)計的任務(wù)是根據(jù)總體設(shè)計給出的結(jié)構(gòu)框圖，逐一設(shè)計出每一個單元電路，最后組合起來，成為完整的硬件系統(tǒng)。 ? 確定系統(tǒng)的構(gòu)成類型： 單片機應(yīng)用系統(tǒng)的構(gòu)成類型包括采用從元件級設(shè)計系統(tǒng)、利用應(yīng)用板構(gòu)成系統(tǒng)和通過購置模塊式工業(yè)控制單片機組成系統(tǒng)三種，確定采用何種構(gòu)成是系統(tǒng)總體設(shè)計中的重大決策。 ⑥ 系統(tǒng)是否有進一步擴展的需要，輸入 /輸出通道和存儲器容量是否要適當(dāng)留下余量。 ② 執(zhí)行機構(gòu)是什么，需要輸出幾個怎樣的控制信號 —— 模擬量還是數(shù)字量、功率有多大、有何特殊要求、相應(yīng)的確定輸入輸出通道的結(jié)構(gòu)。 合肥學(xué)院計算機控制設(shè)計