【正文】 線等計(jì)算機(jī)所需要的基本功能部件。其基本結(jié)構(gòu)依然是通用 CPU 加上外圍芯片的結(jié) 構(gòu)模式，但在功能單元的控制上卻有了很大的變化。 8031 單片機(jī)包含下列部件： (1)一個(gè)微處理器（ CPU） (2)一個(gè)片內(nèi)震蕩器 (3)128 字節(jié) RAM 數(shù)據(jù)存儲器 (4)兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 (5)特殊寄存器 (6)32 條可編程的 I/O 端口 (7)一個(gè)可編程的全雙工的串行口 (8)具有五個(gè)中斷兩個(gè)優(yōu)先級嵌套中斷結(jié)構(gòu) 8031 是標(biāo)準(zhǔn)的 40 腳雙列直插式集成電路芯片，有些引腳具有兩種功能。 下圖為 8031 的引腳分布圖 ： 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 10 圖 21 8031 引腳分布圖 引腳功能如下： P0 口（ 39～ 32）：雙向 I/O 口，既可以做地址 /數(shù)據(jù)總線口，也可以作普通 I/O 口用（此時(shí)為準(zhǔn)雙向口）。 P2口（ 21～ 28）：既可做地址總線口輸出地址高 8位，也可以作普通 I/O 口用（此時(shí)為準(zhǔn)雙向口）。如表（ 21）所示： ALE/ PROG （ 30）： ALE 是地址鎖存允許信號。此外由于 ALE 是以晶振 1/6的固定頻率輸出的正脈沖（在不訪問外存時(shí)也這樣），可以做系統(tǒng)中其它芯片的時(shí)鐘源。當(dāng)輸入的復(fù)位信號延續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期以上的高電平即可完成單片機(jī)的復(fù)位初始化的操作。當(dāng)電源發(fā)生故障，電壓降到下限時(shí)，備用電源經(jīng)此端向內(nèi)部 RAM 提供電壓，以保護(hù)內(nèi) RAM 中的信息不丟失。 EA =0 時(shí)，訪問外部 ROM0000H～FFFFH； EA =1 時(shí)，地址 0000H～ 0FFFH 空間訪問內(nèi)部 ROM，地址 1000H～ FFFFH 空間訪問外部 ROM。 XTAL1（ 19）和 XTAL2（ 18）：使用內(nèi)部振蕩電路時(shí)，用來外接石英晶體和電容；使用外部時(shí)鐘時(shí)， XTAL2 接外部振蕩信號輸入端， XTAL1 接地。 VSS（ 20）：接電源地。程序存儲器存放指令及常數(shù)、表格等；數(shù)據(jù)存儲器則存放緩沖數(shù)據(jù)。EA 應(yīng)始終接低電平，使程序只從外部存儲器中取指。 PC 值指向程序操作碼單元，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 12 則程序執(zhí)行該指令操作； PC 值指向常數(shù)、表格單元，則實(shí)現(xiàn)取數(shù)、查表工作。 8031 單片機(jī)在系統(tǒng)復(fù)位后， PC 值為 0000H，故從 0000H 單元開始取值，以執(zhí)行程序，所以系統(tǒng)起始地址為 0000H，一般在 0000H～ 0002H 單元安排一條轉(zhuǎn)移指令，指向用戶主程序。 （ 2） 數(shù)據(jù)存儲器 數(shù)據(jù)存儲器用以存放和讀取數(shù)據(jù)，它不能存放和執(zhí)行程序指令。 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）的地址空間為 00H～ 7FH， 128B。由于片內(nèi)外存儲器由不同的指令來訪問，故地址重疊不會造成操作的混亂。 8031 單片機(jī)的中央處理器 MCS51 單 片機(jī)內(nèi)的 CPU 與其它微處理器一樣，是單片機(jī)的指揮和執(zhí)行部件，完成運(yùn)算和控制功能。 （ 1） 算術(shù)邏輯單元 ALU MCS51 的 ALU 具有對 8 位二進(jìn)制信息進(jìn)行加、減、乘、除、比較等算術(shù)運(yùn)算；“與”、“或”、“異貨”等邏輯運(yùn)算及取反、清零、置 1 等邏輯操作功能，并具有很強(qiáng)的調(diào)用、轉(zhuǎn)移、判斷操作和很強(qiáng)的數(shù)據(jù)傳送功能。每組的地址分別為 00H～ 07H， 08H～ 0FH， 10H～17 和 18H～ 1FH，具體使用哪一組工作寄存器是由軟件對程序狀態(tài)字的設(shè)計(jì)來決定的。算術(shù)運(yùn)算中用于存放操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果；在邏輯操作、數(shù)據(jù)傳送等操作中作為源操作數(shù)或目的操作數(shù)。 B也可以作為一般的寄存器使用。其功能是存放 16 位地址，以指示數(shù)據(jù)存儲器的任何單元。 8031 單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài)及復(fù)位電路 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)，會經(jīng)常進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)。在時(shí)鐘電路工作后，只要在 RESET 引腳上出現(xiàn) 10ms 以上的高電平時(shí)，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)復(fù)位。單片機(jī)的復(fù)位狀態(tài)不影響片內(nèi) RAM 狀態(tài)，只要 RESET 引腳端保持高電平，單片機(jī)將循環(huán)復(fù)位。 表 22 寄存器的復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) 寄存器 復(fù)位狀態(tài) PC 0000H TMOD 00H ACC 00H TCON 00H B 00H TH0 00H PSW 00H TH1 00H SP 07H TL0 00H DPTR 0000H TL1 00H P0～ P3 FFH SCPM 00H IP （ ***00000） SBUF （ ********） IE （ 0***0000） PCON （ 0***0000） 8031 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的地址 譯碼 在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，所有的外圍芯片都是通過總線與單片機(jī)相連。故要進(jìn)行片選控制。地址譯碼規(guī)則為： （ 1） 程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器地址重疊使用； （ 2） 外圍擴(kuò)展芯片與數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 14 （ 3） 地址總線寬度為 16 位，片外程序存儲器與數(shù)據(jù)存儲器可直接尋址范圍各為 64K字節(jié)。 由于外圍芯片與數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址，因此，單片機(jī)的硬件設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)存儲器與外圍芯片的地址譯碼較為復(fù)雜。本設(shè)計(jì)中采用的是譯碼法。這種譯碼方式可以將地址空間劃分成連續(xù)的若干塊，分別對應(yīng)各外圍芯片，充分利用了存儲空間。線選法的優(yōu)點(diǎn)是硬件電路結(jié)構(gòu)簡單，但由于所用的片選線都是高地址線，它們的權(quán)值較大，地址空間沒有充分利 用，芯片之間的地址不連續(xù)。它由兩個(gè)特殊功能寄存器 TMOD 和 TCON 及 T0、 T1 組成。兩個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0和 T1 均可以分成 2 個(gè)獨(dú)立的 8位計(jì)數(shù)器即 TH0、 TL0、 TH TL1，它們用于存定時(shí)或計(jì)數(shù)的初值。 TMOD：定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器模式控制寄存器 圖 22 方式控制寄存器格式及功能說明圖 GATE：門控位，用來控制定時(shí)器啟動操作方式。 Tri 位為 1，定時(shí)器啟動開始工作；為 0時(shí)，定時(shí)器停止工作。只有當(dāng)外部中斷引腳 INTO 或 1INT 為高時(shí)， TR0 或 TR1 置 1 才能啟動定時(shí)器工作 。當(dāng) /CT=0 時(shí)設(shè)置為定時(shí)器工作方式；計(jì)數(shù)脈沖由內(nèi)部提供，計(jì)數(shù)周期等于機(jī)器周期。 M0 M1：操作模式控制位， 2 位可形成 4種編碼，對應(yīng)于 4種操作模式。 當(dāng)定時(shí)器計(jì)滿產(chǎn)生溢出時(shí)，由硬件自動置“ 1”，并可申請中斷。 這兩位也可作為程序查詢的標(biāo)志位，在查詢方式下應(yīng)由軟件來清 0。當(dāng)由軟件使 Tri清 0而停止定時(shí)器的工作。 IE1和 IE0：為外部中斷 1 1INT 和外部中斷 0 0INT 的中斷請求標(biāo)志位。 ITi設(shè)置為“ 0”時(shí)為電平觸發(fā)方式；設(shè)置為“ 1”時(shí)為邊沿觸發(fā)方式。 MCS51 有 5 個(gè)中斷源，包括兩個(gè)外部中斷源和三個(gè)內(nèi)部中斷源。它們可以分為 2 個(gè)優(yōu)先級，其中每一個(gè)中斷源的優(yōu)先級都可用程序排定。不同 的中斷源有不同的中斷矢量。它的格式以及各位的功能說明如下： 圖 23 中斷控制寄存器 IE 格式及功能說明圖 （ 2） IP（中斷優(yōu)先寄存器）控制字 圖 24 中斷優(yōu)先寄存器 IP 格式及功能說明圖 (3) 同級中斷優(yōu)先級 中斷源 中斷優(yōu)先級 1) 外部中斷 0 最高 2) 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T0 中斷 3) 外部中斷 1 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 17 4) 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T1 中斷 5) 串行口中斷 6) 定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 T2 中斷 最低 各中斷源對應(yīng)中斷服務(wù)程序首地址如下： 中斷源 入口地址 外中斷 0 0003H T0 中斷 000BH 外中斷 1 0013H T1 中 斷 001BH 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 18 第 三章 8031 單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) EPROM2764 8031 是片內(nèi)無程序存儲器的供應(yīng)狀態(tài)芯片，因此，其最小應(yīng)用系統(tǒng)必須在片外擴(kuò)展存儲器。 外接程序存儲器的地址線 A8～ A15由 P2 口提供， A0～ A7由 P0 口通過地址鎖存器提供。指令數(shù)據(jù)由 P0 口讀入。 RAM6264 6264 是 8KB 的靜態(tài)隨機(jī)存儲器芯片。 外接數(shù)據(jù)存儲器的地址線 A8～ A15由 P2 口提供， A0～ A7由 P0 口通過地址鎖存器提供。 芯片的主要部分是一個(gè) 8位逐次比較式 A/D 轉(zhuǎn)換器和 8位模擬轉(zhuǎn)換電路。轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字信號鎖存在內(nèi)部的輸出鎖存器中，由輸出允許信號選通鎖存器即可在輸出線上得到轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)。因此， ADC0809 可處理 8路模擬量輸入，且有三態(tài)輸出能力，既可與各種微處理器相連，也可單獨(dú)工作。 3．外部特性（引腳功能） ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖 32 所示。 IN0～ IN7： 8路模擬量輸入端。 ADDA、 ADDB、 ADDC： 3位地址輸入 線，用于選通 8路模擬輸入中的一路。 START： A／ D 轉(zhuǎn)換啟動信號，輸入，高電平有效。 OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 20 圖 32 ADC0809 引腳圖 CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。 REF（ +）、 REF（ ）：基準(zhǔn)電壓。 GND：地。 ALE 將 3位地址線 ADDA,ADDB,ADDC 進(jìn)行鎖存 ,然后由譯碼器選通 8路中的一路進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 ADC0809 的工作過程是：首先輸入 3位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。直到內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 21 A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指?A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號可用作中斷申請。 與系統(tǒng)總線的連接 8031 通過 74LS138 譯碼器的輸出端 5Y 和讀、寫控制線來控制轉(zhuǎn)換器的模擬輸入通道地址鎖存、啟動和輸出允許。 另外， ADC 0809 的 EOC 端可在轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)發(fā)中斷請求脈沖，若用中斷輸入數(shù)據(jù)的方式則可利用 EOC 引線。由于它是可編程的，可以通過軟件來設(shè)置芯片的工作方式。 8255A 由以下幾部分組成： 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 22 /輸出斷口 A， B， C 8255A 芯片內(nèi)部包含 3 個(gè) 8 位端口，其中：端口 A 包含一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)輸出鎖存 /緩沖存儲器和一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)輸入鎖存器；端口 B 包含一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)輸入 /輸出、鎖存 /緩沖存儲器和一個(gè) 8 位數(shù)據(jù)輸入緩沖存儲器；端口 C 包含一個(gè)輸入鎖存 /緩沖存儲器和一個(gè)輸入緩沖存儲器。 組和 B 組控制部件 端口 A 與端口 C 的高 4 位（ PC7~PC4）構(gòu)成 A 組，由 A 組控制部件實(shí)現(xiàn)控制功能，端口 B 與端口 C 的低 4 位（ PC3~PC0），由 B 組部件實(shí)現(xiàn)控制功能。 這是一個(gè)三態(tài)雙向 8 位數(shù)據(jù)緩沖存儲器，它是 8255A 與 CPU之間的數(shù)據(jù)接口。CPU 執(zhí)行輸入命令時(shí)， 8255A 可將狀態(tài)信息或數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線緩沖存儲器向 CPU輸入。 4． 讀 /寫控制部件 這是 8255A 內(nèi)部完成讀 /寫控制功能的部件，它能接收 CPU的控