【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 可以通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)調(diào)整的，而且可以通過(guò)顯示器顯示輸出結(jié)果，有專(zhuān)門(mén)的報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警。用 8155 芯片作為顯示器和鍵盤(pán)的接口，溫控系統(tǒng)才用 8031 的 P1 口加驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器帶動(dòng)負(fù)載工作的。并對(duì)結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)和報(bào)告。 8031 單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及管腳說(shuō)明 8031 單片機(jī)的基本機(jī)構(gòu) 8031 單片機(jī)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(jī)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(lèi)。芯片結(jié)構(gòu)如圖所示。 10 圖 8031 單片機(jī)芯片系統(tǒng)圖 如圖，是 MCS51 的邏輯符號(hào)圖。在單片機(jī)的 40 條引腳中有 2 條專(zhuān)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(gè)引腳。在單片機(jī) 內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時(shí)，對(duì) HMOS 單片機(jī)，此引腳應(yīng)接地；對(duì) CHMOS 單片機(jī)，此引腳作為驅(qū)動(dòng)端。 XTAL2（ 18 腳）：接外晶體的另一端。在單片機(jī)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(shí)，對(duì) HMOS 單片機(jī)，該引腳接外部振蕩器的信號(hào)，即把外部振蕩器的信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端；對(duì) 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(yùn)行時(shí)，在此腳上出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。推薦在此引腳與 VSS 引腳之間連接一個(gè)約 的下拉電阻，與 VCC 引腳之間連接一個(gè)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(wèn)外部存貯器時(shí)， 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(wèn)外部存儲(chǔ)器 ， ALE 端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此，它可用作對(duì)外輸出的時(shí)鐘，或用于定時(shí)目的。然而要注意的是，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè) ALE 脈沖 。 ALE 端可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流 ） 8 個(gè) LS 型的 TTL 輸入電路。 對(duì)于 EPROM單片機(jī)（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(chǔ)器的讀選通信號(hào)。在從外部程序存儲(chǔ)器取指令（或常數(shù)）期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效。但在此 期間，每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。 PSEN 同樣可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出）8 個(gè) LS 型的 TTL 輸入。 4） EA/VPP（引腳）：當(dāng) EA 端保持高電平時(shí)，訪問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，但在 PC（程序 計(jì)數(shù)器）值超過(guò) 0FFFH（對(duì) 851/8751/80C51） 或 1FFFH（對(duì) 8052）時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器內(nèi)的程序。當(dāng) EA 保持低電平時(shí)，則只訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。對(duì)于常用的 8031 來(lái)說(shuō)，無(wú)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，所以 EA 腳必須常接地，這樣才能只選擇外部程序存儲(chǔ)器。 對(duì)于 EPROM 型的單片機(jī)（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(gè)并行 I 口，每個(gè)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(shí)要分時(shí)操作，先選送低 8 位地址，利用 ALE 信號(hào)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(lái)傳送 8 位數(shù)據(jù)。另外 ， 8031 在不帶外存儲(chǔ)器的情況下，可做 I/O 口使用，此時(shí)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(lèi)似，最高位為 ，最低位為 。當(dāng)P1 口作為通用 I/O 口使用時(shí)， 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(chǔ)器的高 8 位地址，共同選中片外存儲(chǔ)器單元，但 不能象 P0 口那樣還可以傳送存儲(chǔ)器的讀寫(xiě) 12 數(shù)據(jù)。 4） P3 口：這組引腳的第一功能和其余三個(gè)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(jì)數(shù)器 0 計(jì)數(shù)輸入 （ T1 ） 作為計(jì)數(shù)器 1 計(jì)數(shù)輸入 （ WR） 作為外部 RAM 寫(xiě)選通信 號(hào) （ RD ） 作為外部 RAM 讀選通信號(hào) 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(shí)器 0 外部輸入） 15 T1（定時(shí)器 1 外部輸入） 16 WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)脈沖） 17 RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖） /輸出接口 輸入 /輸出數(shù)據(jù)管理方 式 MCS51 單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng) 單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)的組成包括：?jiǎn)纹瑱C(jī)、電源部分、上電復(fù)位部分和晶振時(shí)鐘源。對(duì)有些片內(nèi)沒(méi)有程序存儲(chǔ)器的單片機(jī)還必須包括擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器。 圖 單片機(jī)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(shí)為系統(tǒng)復(fù)位輸入端，此時(shí)輸入2 個(gè)機(jī)器周期的高電平，即可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)復(fù)位。 當(dāng)作為 VPD使用時(shí)，當(dāng) VCC電壓降到允許限度以下時(shí)，后備電源從此引腳自動(dòng)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(wèn)片外 ROM 的指令 MOVC 時(shí)， 8031 自動(dòng)在 PSEN 上產(chǎn)生一個(gè)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(shí)，為訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器的低 8 位地址鎖存信號(hào)，輸出正脈沖，利用其下降沿實(shí)現(xiàn)地址鎖存，以便空出 引線去傳送隨后而來(lái)的片外存儲(chǔ)器讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。 當(dāng)不訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 仍以振蕩器 1/6 頻率周期性的出現(xiàn)，此時(shí)可作為輸出時(shí)鐘信號(hào)使用，對(duì)于在片外 EPROM 編程時(shí)，從此引腳輸出編程脈沖信號(hào)。 4） EA /VPP： 允許訪問(wèn)片外存儲(chǔ)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(wú)片內(nèi) ROM，所以當(dāng) EA =0 時(shí)允許使用片外 ROM。 5） XTAL1 和 XTAL2： 片內(nèi)振蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來(lái)外接石英晶體和微調(diào)電容。 單片機(jī)復(fù)位狀態(tài)與復(fù)位電路 （ 1） 單片機(jī)復(fù)位狀態(tài) 單片機(jī)在加電工作的初始系統(tǒng)進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。所謂復(fù)位狀態(tài)是指 系統(tǒng)進(jìn)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(jī)復(fù)位電路 復(fù)位操作可以使單片機(jī)初始化，也可以是死機(jī)狀態(tài)下的單片機(jī)重新啟動(dòng)。單片機(jī)復(fù) 位都是靠復(fù)位電路實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘 電路工作后，只要在單片機(jī)的 RST 引腳上出現(xiàn) 14 24 個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖（ 2 個(gè)機(jī)器周期）以上的高電平，單片機(jī)就能實(shí)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(jī)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(jī)從 0000H 地址開(kāi)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(jì)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(shí)，電容器 C 充電，電路有電流流過(guò)，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(kāi)， RST 的電位與地相同，復(fù)位結(jié)束。復(fù)位的時(shí)間與充電的時(shí)間有關(guān)，充電時(shí)間越長(zhǎng)復(fù)位時(shí)間越長(zhǎng)。還可以通過(guò)按鍵實(shí)復(fù)位，按下鍵后，通過(guò) R1和 R2形成回路，使 RST 端產(chǎn)生高電平。按鍵的時(shí)間決定復(fù)位的時(shí)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(pán) /LED顯示器接口， 2764 作為 8031 的外部 ROM 存儲(chǔ)器， 74LS373 作為 2764ROM 存儲(chǔ)器的擴(kuò)展芯片。 8031 單片機(jī)是片內(nèi)無(wú)程序存儲(chǔ)器供應(yīng)狀態(tài)芯片，因此必須擴(kuò)展外程序存儲(chǔ)器，所以 本系統(tǒng)在 8031 外部擴(kuò)展了一片 8K 的 EPROM2764。 8031 單片機(jī)片內(nèi)無(wú) A/D 部件，系統(tǒng)中各傳感器輸出的是模擬信號(hào)，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(hào)輸入通道數(shù)以及成本、供貨來(lái)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(jiàn)信息交換的橋梁 ，是一個(gè)過(guò)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(dú)制成芯片出售。輸入設(shè)備用于向計(jì)算機(jī)輸入信息，輸出設(shè)備用于輸出程序和運(yùn)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(gè)不相同，應(yīng)此 CPU 和外設(shè)之間不是簡(jiǎn)單的直接相連，而是必須借助于 I/O 接口這個(gè)過(guò)渡電路才能協(xié)調(diào)起來(lái)。為了滿足各種不同外設(shè)對(duì) CPU 的不同要求， I/O 接口電路的型式和種類(lèi)也多種多樣。 MCS51 單片機(jī)和 8155 相連不僅可以為外設(shè)提供兩個(gè) 8 位 I/O 端口（ A 口和 B 口）和一個(gè) 6 位 I/O 口，也可以為 CPU 提供一個(gè) 256 字節(jié)的 RAM 和一個(gè) 14 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器。8155 內(nèi)部有一個(gè)地址鎖存器，所以在與單片機(jī)接口時(shí)，不用外接地址鎖存器，只要將單片機(jī)的 ALE 信號(hào)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(shí)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(wú)法和微秒級(jí)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(duì)于 8 位機(jī)而言，并行傳送是指數(shù)據(jù)在 8 條數(shù)據(jù)總線上同時(shí)傳送，串行傳送是指數(shù)據(jù)在一條數(shù)據(jù)總線上分時(shí)的傳送，一次只傳送一位二進(jìn)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(pán)機(jī)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(jī)工作時(shí)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(shuō)，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(hào)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(lái)的狀態(tài)信息規(guī)整劃一后送給 CPU，又能自動(dòng)根據(jù)要求給外設(shè)發(fā)送控制命令。 I/O 接口的類(lèi)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(dòng)從 CPU 并行接受下一個(gè)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(gè)字節(jié)后自動(dòng)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(jī)、鍵盤(pán)、 A