【文章內(nèi)容簡介】 可以通過鍵盤來調(diào)整的，而且可以通過顯示器顯示輸出結(jié)果，有專門的報警電路發(fā)出報警。用 8155 芯片作為顯示器和鍵盤的接口，溫控系統(tǒng)才用 8031 的 P1 口加驅(qū)動電路驅(qū)動固態(tài)繼電器帶動負(fù)載工作的。并對結(jié)果進行檢測和報告。 8031 單片機的基本結(jié)構(gòu)及管腳說明 8031 單片機的基本機構(gòu) 8031 單片機通常有兩種封裝：一種是雙列直插式封裝，一種是方型封裝。本系統(tǒng)8031 單片機采用雙列直插式 40 引腳封裝結(jié)構(gòu)，其引腳按功能共可分為端口線、電源線和控制線三類。芯片結(jié)構(gòu)如圖所示。 10 圖 8031 單片機芯片系統(tǒng)圖 如圖，是 MCS51 的邏輯符號圖。在單片機的 40 條引腳中有 2 條專用于主電源的引腳， 2 條外接晶體的引腳， 4 條控制或與其它電源復(fù)用的引腳， 32 條輸入 /輸出（ I/O）引腳。 8031 管腳的具體功能 40 條引腳的功能。 （ 1）主電源引腳 VCC 和 VSS VCC—— （ 40 腳）接 +5V 電壓； VSS—— （ 20 腳）接地。 （ 2）外接晶體引腳 XTAL1 和 XTAL2 XTAL1（ 19 腳）：接外部晶體的一個引腳。在單片機 內(nèi)部，它是一個反相放大器的輸入端，這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時，對 HMOS 單片機，此引腳應(yīng)接地；對 CHMOS 單片機，此引腳作為驅(qū)動端。 XTAL2（ 18 腳）：接外晶體的另一端。在單片機內(nèi)部，接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時，對 HMOS 單片機，該引腳接外部振蕩器的信號，即把外部振蕩器的信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端；對 XHMOS，此引腳應(yīng)懸浮。 （ 3）控制或與其它電源復(fù)用引腳 RST/VPD、 ALE/PROG、 PSEN 和 EA/VPP 1） RST/VPD（ 9 腳）：當(dāng)振蕩器運行時，在此腳上出現(xiàn)兩個機器周期的高電平將使單片機復(fù)位。推薦在此引腳與 VSS 引腳之間連接一個約 的下拉電阻，與 VCC 引腳之間連接一個約 10μ F 的電容，以保證可靠地復(fù)位。 11 VCC 掉電期間，此引腳可接上備用電源，以保證內(nèi)部 RAM 的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng) VCC 主電源下掉到低于規(guī)定的電平，而 VPD 在其規(guī)定的電壓范圍（ 5177。 ）內(nèi)， VPD 就向內(nèi)部 RAM 提供備用電源。 2） ALE/PROG（ 30 腳）：當(dāng)訪問外部存貯器時， ALE（允許地址鎖存）的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不 訪問外部存儲器 ， ALE 端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此，它可用作對外輸出的時鐘，或用于定時目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖 。 ALE 端可以驅(qū)動（吸收或輸出電流 ） 8 個 LS 型的 TTL 輸入電路。 對于 EPROM單片機（如 8751），在 EPROM編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖（ PROG） 。 3） PSEN（ 29 腳）：此腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令（或常數(shù)）期間，每個機器周期兩次 PSEN 有效。但在此 期間，每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 PSEN 信號將不出現(xiàn)。 PSEN 同樣可以驅(qū)動（吸收或輸出）8 個 LS 型的 TTL 輸入。 4） EA/VPP（引腳）：當(dāng) EA 端保持高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器，但在 PC（程序 計數(shù)器）值超過 0FFFH（對 851/8751/80C51） 或 1FFFH（對 8052）時，將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng) EA 保持低電平時，則只訪問外部程序存儲器，不管是否有內(nèi)部程序存儲器。對于常用的 8031 來說，無內(nèi)部程序存儲器，所以 EA 腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲器。 對于 EPROM 型的單片機（如 8751），在 EPROM 編程期間，此引腳也用于施加 21V的編程電源（ VPP）。 （ 4）輸入 /輸出（ I/O）引腳 P0、 P P P3（共 32 根） 端口線（ 4 8=32 條） 8031 共有四個并行 I 口，每個端口都有 8 條端口線用于傳送數(shù)據(jù) /地址。 1） P0口： P0口 8 位輸入輸出線，其最高位為 ， 最低位為 。其功能為：八位輸入輸出線可作為 8 位的地址線使用，也可以作為 8 位雙向數(shù)據(jù)總線使用。此時要分時操作，先選送低 8 位地址，利用 ALE 信號的下降沿將地址鎖存，然后作為 8 位雙 向數(shù)據(jù)總線使用，用來傳送 8 位數(shù)據(jù)。另外 ， 8031 在不帶外存儲器的情況下，可做 I/O 口使用，此時為準(zhǔn)雙向輸入 /輸出口。 2） P1口： P1口 8 條引腳和 P0口的 8 條引腳類似，最高位為 ，最低位為 。當(dāng)P1 口作為通用 I/O 口使用時， 的功能和 P0 口的第一功能相同，也用于傳送用戶的輸入輸出數(shù)據(jù)。 3） P2 口： P2 口這組引腳的第一功能和上述兩組引腳的第一功能相同，即它可以作為通用 I/O 口使用。它的第二功能和 P0口引腳第二功能相配合，用于輸出片外存儲器的高 8 位地址，共同選中片外存儲器單元，但 不能象 P0 口那樣還可以傳送存儲器的讀寫 12 數(shù)據(jù)。 4） P3 口：這組引腳的第一功能和其余三個端口的第一功能相同，它的第二功能如下： （ RXD） 作為串行數(shù)據(jù)輸出口 （ TD） 作為數(shù)據(jù)發(fā)送口 （ INT 0） 作為外中斷 0 輸入 （ INT1） 作為外中斷 1 輸入 （ T0 ） 作為計數(shù)器 0 計數(shù)輸入 （ T1 ） 作為計數(shù)器 1 計數(shù)輸入 （ WR） 作為外部 RAM 寫選通信 號 （ RD ） 作為外部 RAM 讀選通信號 P3 各口線的其他功能： 10 RXD（串行輸入口） 11 TXD（串行輸出口） 12 INT0（外部中斷 0） 13 INT1（外部中斷 1） 14 T0（定時器 0 外部輸入） 15 T1（定時器 1 外部輸入） 16 WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖） 17 RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖） /輸出接口 輸入 /輸出數(shù)據(jù)管理方 式 MCS51 單片機的最小應(yīng)用系統(tǒng) 單片機的最小應(yīng)用系統(tǒng)的組成包括：單片機、電源部分、上電復(fù)位部分和晶振時鐘源。對有些片內(nèi)沒有程序存儲器的單片機還必須包括擴展程序存儲器。 圖 單片機的最小應(yīng)用 系統(tǒng)圖 典型最小應(yīng)用系統(tǒng)各器件的常用值為： C1＝ C2＝ 30pF； C＝ 5～ 16MHz，典型值為 13 6MHz； C3＝ 1μ F； R1＝ 1K； R2＝ 51K。 （ 1） 電源線（ 2 條） VCC為主電源，接 +5V 電源線 ； VSS 為接地線。 （ 2） 控制線（ 6 條） 1） RST/VPD：復(fù)位 /備用電源 線。當(dāng)作為 RST 使用時為系統(tǒng)復(fù)位輸入端，此時輸入2 個機器周期的高電平，即可實現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位。 當(dāng)作為 VPD使用時，當(dāng) VCC電壓降到允許限度以下時，后備電源從此引腳自動加電，保證片內(nèi) RAM 中的信息不被丟失。 2） PSEN ： 片外 ROM 選通線。在執(zhí)行訪問片外 ROM 的指令 MOVC 時， 8031 自動在 PSEN 上產(chǎn)生一個負(fù)脈沖，用于為片外 ROM 的選通，其他情況下 PSEN 均為高電平封鎖狀態(tài)。 3） ALE/ PROG ： 地址鎖存允許 /編程線。當(dāng)作為 ALE 使用時，為訪問外部程序存儲器的低 8 位地址鎖存信號，輸出正脈沖，利用其下降沿實現(xiàn)地址鎖存，以便空出 引線去傳送隨后而來的片外存儲器讀寫數(shù)據(jù)。 當(dāng)不訪問外部存儲器時， ALE 仍以振蕩器 1/6 頻率周期性的出現(xiàn)，此時可作為輸出時鐘信號使用，對于在片外 EPROM 編程時，從此引腳輸出編程脈沖信號。 4） EA /VPP： 允許訪問片外存儲器 /編程電源線，可以控制 8031 使用片內(nèi) ROM 還是使用片外 ROM。由于 8031 無片內(nèi) ROM，所以當(dāng) EA =0 時允許使用片外 ROM。 5） XTAL1 和 XTAL2： 片內(nèi)振蕩電路輸入線，這兩個端子用來外接石英晶體和微調(diào)電容。 單片機復(fù)位狀態(tài)與復(fù)位電路 （ 1） 單片機復(fù)位狀態(tài) 單片機在加電工作的初始系統(tǒng)進入復(fù)位狀態(tài)。所謂復(fù)位狀態(tài)是指 系統(tǒng)進入默認(rèn)狀態(tài)或稱原始狀態(tài)。在這種情況下，所有的寄存器都被賦予默認(rèn)值。 （ 2） 單片機復(fù)位電路 復(fù)位操作可以使單片機初始化，也可以是死機狀態(tài)下的單片機重新啟動。單片機復(fù) 位都是靠復(fù)位電路實現(xiàn)的，在時鐘 電路工作后，只要在單片機的 RST 引腳上出現(xiàn) 14 24 個時鐘振蕩脈沖（ 2 個機器周期）以上的高電平，單片機就能實現(xiàn)復(fù)位。為了保證系統(tǒng)可 靠的復(fù)位，一般使 RST 引腳保持 10ms 的高電平，單片機可以循環(huán)復(fù)位。當(dāng) RST從高電平變?yōu)榈碗娖揭院螅瑔纹瑱C從 0000H 地址開始執(zhí)行程序。復(fù)位有效期間 ， ALE和 PSEN 引腳輸出高電平。 復(fù)位電路有兩一種是上電復(fù)位另一種是按鍵復(fù)位。不管采用那種復(fù)位都要保證在RST 引腳上提供 10ms 以上的高電平。而本設(shè)計采用按鍵電平復(fù)位，電路如圖所示： 圖 復(fù)位電路圖 當(dāng)加電時，電容器 C 充電，電路有電流流過，構(gòu)成回路，在電阻 R 上產(chǎn)生壓降，RST 引腳上為高電平，當(dāng)電容 C 充滿電后，電路相當(dāng)于斷開， RST 的電位與地相同，復(fù)位結(jié)束。復(fù)位的時間與充電的時間有關(guān)，充電時間越長復(fù)位時間越長。還可以通過按鍵實復(fù)位，按下鍵后，通過 R1和 R2形成回路，使 RST 端產(chǎn)生高電平。按鍵的時間決定復(fù)位的時間。 接口電路 該 8031 最小系統(tǒng)的接口電路有 815 276 74LS373 等芯片。 8155 用于鍵盤 /LED顯示器接口， 2764 作為 8031 的外部 ROM 存儲器， 74LS373 作為 2764ROM 存儲器的擴展芯片。 8031 單片機是片內(nèi)無程序存儲器供應(yīng)狀態(tài)芯片，因此必須擴展外程序存儲器，所以 本系統(tǒng)在 8031 外部擴展了一片 8K 的 EPROM2764。 8031 單片機片內(nèi)無 A/D 部件，系統(tǒng)中各傳感器輸出的是模擬信號，故需外接 A/D 轉(zhuǎn)換器，根據(jù)轉(zhuǎn)換精度、轉(zhuǎn)換速率、模擬信號輸入通道數(shù)以及成本、供貨來源全面考慮，本系統(tǒng)采用 ADC0809。 I/O 接口 輸入 /輸出（ I/O）接口是 CPU 和外設(shè)見信息交換的橋梁 ，是一個過渡的大規(guī)模集成 15 電路，可以和 CPU 集成在在同一塊芯片上，也可以單獨制成芯片出售。輸入設(shè)備用于向計算機輸入信息，輸出設(shè)備用于輸出程序和運算結(jié)果。由于 CPU 于外部設(shè)備之間所傳遞信息的性質(zhì)、傳遞方式、傳遞速度和電平個不相同，應(yīng)此 CPU 和外設(shè)之間不是簡單的直接相連，而是必須借助于 I/O 接口這個過渡電路才能協(xié)調(diào)起來。為了滿足各種不同外設(shè)對 CPU 的不同要求， I/O 接口電路的型式和種類也多種多樣。 MCS51 單片機和 8155 相連不僅可以為外設(shè)提供兩個 8 位 I/O 端口（ A 口和 B 口）和一個 6 位 I/O 口，也可以為 CPU 提供一個 256 字節(jié)的 RAM 和一個 14 位定時器 /計數(shù)器。8155 內(nèi)部有一個地址鎖存器，所以在與單片機接口時，不用外接地址鎖存器，只要將單片機的 ALE 信號連到 8155 的 ALE 端即可。因此， 8155 廣泛應(yīng)用于 MCS51 系統(tǒng)中。 I/O 接口的作用 （ 1）實現(xiàn)和不同外設(shè)的速度匹配 不同外設(shè)的工作速度差別很大，但大多數(shù)外設(shè)的速度很慢，無法和微秒級的 CPU 媲美， CPU 和外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳送方式有同步、異步、中斷、 DMA 等四種，通常采用 I/O 接口采用中斷方式傳送數(shù)據(jù)，以提高 CPU 的工作效率。 （ 2）改變數(shù)據(jù)傳送 方式 通常。 I/O 數(shù)據(jù)有并行和串行兩種傳送方式。針對于 8 位機而言，并行傳送是指數(shù)據(jù)在 8 條數(shù)據(jù)總線上同時傳送，串行傳送是指數(shù)據(jù)在一條數(shù)據(jù)總線上分時的傳送，一次只傳送一位二進制信息，通常，數(shù)據(jù)在 CPU 內(nèi)部傳送是并行的，而有些外設(shè)（例如磁盤機和通信系統(tǒng)）中的數(shù)據(jù)是傳行的。因此， CPU 在和采用串行傳送數(shù)據(jù)的外設(shè)連機工作時必須采用能夠改變數(shù)據(jù)傳送方式的 I/O 接口電路。也就是說，這種 I/O 接口電路必須具有能把串行數(shù)據(jù)變換成并行傳送的本領(lǐng)。 （ 3）改變信號的性質(zhì)和電平 CPU 和外設(shè)間交換的信息有兩種：一種是數(shù)據(jù)型的，如程 序代碼、地址和數(shù)據(jù)；另一種是狀態(tài)和命令型的，狀態(tài)信息反映外設(shè)工作狀態(tài)，命令信息用于控制外設(shè)的工作。 因此， I/O 接口必須既能把外設(shè)送來的狀態(tài)信息規(guī)整劃一后送給 CPU，又能自動根據(jù)要求給外設(shè)發(fā)送控制命令。 I/O 接口的類型 I/O 接口有并行接口和串行接口兩種。 （ 1）串行 I/O 接口 串行 I/O 接口可以滿足串行 I/O 設(shè)備的要求，串行 I/O 接口可以從發(fā)送數(shù)據(jù)線上一位一位的連接發(fā)送數(shù)據(jù)和在發(fā)送完 8 位后自動從 CPU 并行接受下一個要發(fā)送的字節(jié)，也可以從接收數(shù)據(jù)線上連續(xù)接收串行數(shù)據(jù)和在收到一個字節(jié)后自動接收 到的數(shù)據(jù)。 （ 2）并行 I/O 接口 16 并行 I/O 接口用于并行傳送 I/O 數(shù)據(jù)的設(shè)備，例如打印機、鍵盤、 A