【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 在下面分別介紹了電路原理圖中用到的芯片， 如 8031 芯片、 8279 芯片、 AD574A芯片等。 8031 芯片介紹 [5] 8031 單片機(jī)是 Intel 公司生產(chǎn)的 MCS51 系列單片機(jī)中的一種，除無(wú)片內(nèi) ROM外，其余特性與 MCS51 單片機(jī)基本一樣。 MCS51 單片機(jī)的引腳描述及片外總線結(jié)構(gòu) 。 芯片的引腳描述： HMOS 制造工藝的 MCS51 單片機(jī)都采用 40 引腳的直插庾埃― IP 方式，制造工藝為 C HMOS 的 80C51/80C31 芯片除采用 DIP 封裝方 式外，還采用方型封裝工藝，引腳排列如圖。 其中方型封裝的 CHMOS 芯片有 44 只引腳， 但 其中 4 只引腳（標(biāo)有 NC 的引腳 1 23 、 34）是不使用的。在以后的討論中，除有特 殊說(shuō)明以外，所述內(nèi)容皆適用于 CHMOS 芯片。 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 圖 21 8031芯片 東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 溫度控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 復(fù)用的引腳， 32 條輸入 /輸出（ I/O）引腳。 圖 22 8031結(jié)構(gòu)圖 下面按其引腳功能分為四部分?jǐn)⑹鲞@ 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東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 溫度控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 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。 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）。 ① P0 口（ 39 腳至 32 腳）：是雙向 8 位三態(tài) I/O 口，在外接存儲(chǔ)器時(shí)，與地址總線的低 8 位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用，能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) LS 型的 TTL 負(fù)載。 ② P1 口（ 1 腳至 8 腳）：是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口。由于這種接口輸出沒(méi)有高阻狀態(tài)，輸入也不能鎖存，故不是真正的雙向 I/O 口。 P1 口能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè)LS 型的 TTL 負(fù)載。對(duì) 805 8032， 引腳的第二功能為 T2 定時(shí) /計(jì)數(shù)器的外部輸入， 引腳的第二功能為 T2EX 捕捉、重裝觸發(fā)，即 T2 的外部控制端。對(duì) EPROM編程和程序驗(yàn)證時(shí)，它接收低 8 位地址。 ③ P2 口（ 21 腳至 28 腳）：是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口。在訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，它可以作為擴(kuò)展電路高 8 位地址總線送出高 8 位地址。在對(duì) EPROM 編程和程序驗(yàn)證期間，它接收高 8 位地址。 P2 可以驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) LS 型的 TTL 負(fù)載。 ④ P3 口（ 10 腳至 17 腳）：是準(zhǔn) 雙向 8 位 I/O 口，在 MCS51 中，這 8 個(gè)引腳還用于專(zhuān)門(mén)功能，是復(fù)用雙功能口。 P3 能驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流） 4 個(gè) LS 型的 TTL負(fù)載。作為第一功能使用時(shí)，就作為普通 I/O 口用，功能和操作方法與 P1 口相同。東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 溫度控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 作為第二功能使用時(shí)，各引腳的定義如表所示。值得強(qiáng)調(diào)的是， P3 口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。 P3 各口線的第二功能定義： 口線引腳第二功能 （串行輸入口） （串行輸出口） （外部中斷 0） （定時(shí)器 0 外部輸入） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)脈沖） （外部中斷 1） （定時(shí)器 1 外部輸入） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖） 8279 芯片介紹 [6] 由 80C51 系列單片機(jī)構(gòu)成的小型測(cè)控系統(tǒng)或智能儀表中，常常需要擴(kuò)展顯示器和鍵盤(pán)以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話功能。 8279 芯片在擴(kuò)展顯示器和鍵盤(pán)時(shí)功能強(qiáng)、使用方便。8279 是 Intel 公司為 8 位微處理器設(shè)計(jì)的通用鍵盤(pán) /顯示器接口芯片，其功能是：接收來(lái)自鍵盤(pán)的輸入數(shù)據(jù)并作預(yù)處理；完成數(shù)據(jù) 顯示的管理和數(shù)據(jù)顯示器的控制。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)采用 8279 管理鍵盤(pán)和顯示器，軟件編程極為簡(jiǎn)單，顯示穩(wěn)定，且減少了主機(jī)的負(fù)擔(dān)。 圖 23 8279 數(shù) 據(jù)緩 沖 器I / O 控 制F I F O / 傳感 器 R A M狀 態(tài)控 制 及 定時(shí) 寄 存 器8 8 F I F O/ 傳 感 器R A M鍵 盤(pán) 消 抖及 控 制定 時(shí)及 控 制掃 描計(jì) 數(shù) 器回 送緩 沖 器顯 示 地 址寄 存 器1 6 8顯 示 R A M顯 示寄 存 器R E S E TC L K D B 0 ～ D B 7W RR DC S A 0 I R QS L 0 ～ S L 3B DO U T A 0 ～ O U T A 3O U T B 0 ～ O U T B 3R L 0 ～ S L 7C N T L / S T BS H I F T顯 示 輸 出鍵 盤(pán) 輸 入掃 描 輸 出至 C P U內(nèi) 部 數(shù) 據(jù) 總 線東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 溫度控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 數(shù)據(jù)緩沖器將雙向三態(tài) 8位內(nèi)部數(shù)據(jù)總線 D0~D7與系統(tǒng)總線相連，用于傳送 CPU 與 8279 之間的命令和狀態(tài)。 控制和定時(shí)寄存器用于寄存鍵盤(pán)和顯示器的工作方式，鎖存操作命令，通過(guò)譯碼器產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)，使 8279 的各個(gè)部件完成相應(yīng)的控制功能。 定時(shí)器包含一些計(jì)數(shù)器，其中有一個(gè)可編程的 5 位計(jì)數(shù)器（計(jì)數(shù)值在 2～ 31 間），對(duì) CLK 輸入的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻，產(chǎn)生 100 KHz 的內(nèi)部定時(shí)信號(hào)（此時(shí)掃描時(shí)間為，消抖時(shí)間為 ）。外部輸入時(shí)鐘信號(hào)周期不小于 500ns。 掃描計(jì)數(shù)器有兩種輸出方式：一是編碼方式，計(jì)數(shù)器以二進(jìn)制方式計(jì)數(shù)， 4 位計(jì)數(shù)狀態(tài)從掃描線 SL3~SL0 輸出，經(jīng)外部譯碼器可以產(chǎn)生 16 位的鍵盤(pán)和顯示器掃描信號(hào)；另一種是譯碼方式，掃描計(jì)數(shù)器的低兩位經(jīng)內(nèi)部譯碼后從 SL3~SL0 輸出，直接作為鍵盤(pán)和顯示器的掃描信號(hào)。 回送緩沖器、鍵盤(pán)消抖及控制完成對(duì)鍵盤(pán)的自動(dòng)掃描以搜索閉合鍵，鎖存RL7~RL0 的鍵輸入信息，消除鍵的 抖動(dòng)，將鍵輸入數(shù)據(jù)寫(xiě)入內(nèi)部先進(jìn)先出存儲(chǔ)器（ FIFO RAM）。 RL7~RL0 為回送信號(hào)線作為鍵盤(pán)的檢測(cè)輸入線，由回送緩沖器緩沖并鎖存，當(dāng)某一鍵閉合時(shí)，附加的移位狀態(tài) SHIFT、控制狀態(tài) CNTL 及掃描碼和回送信號(hào)拼裝成一個(gè)字節(jié)的 ―鍵盤(pán)數(shù)據(jù) ‖送入 8279 內(nèi)部的 FIFO（先進(jìn)先出） RAM。 表 21 表鍵盤(pán)的數(shù)據(jù)格式 位 7 6 5 4 3 2 1 0 CNTL SHIFT 掃描（閉合鍵行號(hào)） 回送（閉合鍵行號(hào)） 在傳感器矩陣方式和選通方式時(shí)，回送線 RL7~RL0 的內(nèi)容被直接送往相應(yīng)的FIFO RAM。 輸入數(shù)據(jù)即為 RL7~RL0。數(shù)據(jù)格式為： 表 22 數(shù)據(jù)格式 位 7 6 5 4 3 2 1 0 RL7 RL6 RL5 RL4 RL3 RL 2 RL1 RL0 FIFO/傳感器 RAM 是具有雙功能的 8 8 RAM。 在鍵盤(pán)或選通方式時(shí)，它作為 FIFO RAM，依先進(jìn)先出的規(guī)則輸入或讀出，其狀態(tài)存放在 FIFO/傳感器 RAM 狀態(tài)寄存器中。只要 FIFO RAM 不空，狀態(tài)邏輯將置中斷請(qǐng)求 IRQ=1； 在傳感器矩陣方式，作為傳感器 RAM，當(dāng)檢測(cè)出傳感器矩陣的開(kāi)關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，中斷請(qǐng)求信號(hào) IRQ=1。在外 部譯碼掃描方式時(shí)，可對(duì) 8 8 矩陣開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行掃描，在內(nèi)部譯碼掃描方式時(shí)，可對(duì) 4 8 矩陣開(kāi)關(guān)的狀態(tài)進(jìn)行掃描。 顯示 RAM 用來(lái)存儲(chǔ)顯示數(shù)據(jù)，容量是 16 8 位。 在顯示過(guò)程中，存儲(chǔ)的顯示數(shù)據(jù)輪流從顯示寄存器輸出。顯示寄存器輸出分成兩組，即 OUTA0~OUTA3 和 OUTB0~OUTB3，兩組可以單獨(dú)送數(shù)，也可以組成一個(gè) 8 位的字節(jié)輸出，該輸出與位選掃描線 SL0~SL3 配合就可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)掃描顯示。顯示地址東華理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 溫度控制硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 寄存器用來(lái)寄存 CPU讀 /寫(xiě)顯示 RAM 的地址，可以設(shè)置為每次 讀出或?qū)懭牒笞詣?dòng)遞增。 DB7~DB0 為雙向外部數(shù) 據(jù)總線 ； 為片選信號(hào)線，低電平有效； 和為讀和寫(xiě)選通信號(hào)線； IRQ 為中斷請(qǐng)求輸出線。 RL7~RL0 為鍵盤(pán)回送線。 SL3~SL0 為掃描輸出線。 OUTB3~OUTB0、 OUTA3~OUTA0 為顯示寄存器數(shù)據(jù)輸出線。 RESET 為復(fù)位輸入線。 SHIFT 為換檔鍵輸入線。 CNTL/STB 為控制 /選通輸入線。 CLK 為外部時(shí)鐘輸入線。 為顯示器消隱控制線 圖 24 8279 引腳 8279 是可編程接口芯片，通過(guò)編程使其實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，編程的過(guò)程實(shí)際上就是 CPU 向 8279 發(fā)送控制指令的過(guò)程。在軟 件設(shè)計(jì)中，顯示方式采用了 8 個(gè)字符顯示， 進(jìn) 入方式，編碼掃描鍵盤(pán)，雙鍵鎖定。 AD574A 芯片介紹 [7] 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 AD574/AD1674。 D574A 是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的 12 位依次逼近型快速 A/D 轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換速度最大為 35us，轉(zhuǎn)換精度 ≤ %，是目前我國(guó)市場(chǎng)應(yīng)用最廣泛、價(jià)格適中的 A/D轉(zhuǎn)換器。 AD574A 片內(nèi)配有三態(tài)輸出緩沖電路，因而可直接與各種典型的 8 位或 16 位的微處理器連接，而無(wú)須附加邏輯接口電路， 且能與 CMOS 及 TTL 電平兼容。由于 AD574A 片內(nèi)含高精度的參考電 壓源和時(shí)鐘電路，這使 它在不需要任何外部電路和時(shí)鐘信號(hào)的情況下 完成一切 A/D 轉(zhuǎn)換功能，應(yīng)用非常方便。 (1)AD574A 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳功能 [8] AD