【正文】 51 的單片機，完美地將 Flash(非易失閃存技術(shù) )EPROM 與 80C51 內(nèi)核結(jié)合起來，仍采用 MCS51 的總體結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)， Flash 的可反擦寫程序存儲器能有效地降低開發(fā)費用，并能使單片機作多次重復(fù)使用。 MCS51 采用模塊 式結(jié)構(gòu)， MCS51 系列中各種加強型單片機都是以 8051 為 核心加上一定的新的功能部件后組成的，從而使它們完全兼容。 表 21 MCS51系列單片機常用產(chǎn)品特性 型號 片內(nèi)存儲器 I/O 線 定時器 /計數(shù)器 片外尋址空間（ KB） 程序 數(shù)據(jù) 程序 數(shù)據(jù) 8051 4K ROM 128 32 2 個 16 位 64 64 8751 4K EPROM 128 32 2 個 16 位 64 64 8031 無 128 32 2 個 16 位 64 64 80C51 4K ROM 128 32 2 個 16 位 64 64 87C51 4K EPROM 128 32 2 個 16 位 64 64 80C31 無 128 32 2 個 16 位 64 64 8052 4K ROM 256 32 3 個 16 位 64 64 8752 4K EPROM 256 32 3 個 16 位 64 64 8032 無 256 32 3 個 16 位 64 64 MCS51 具有比較大的尋址空間，地址線寬達 16 條，即外部數(shù)據(jù)存儲器和程序存儲器的尋址范圍達 216=64kB，這作為單片機控制來說已是比較大的，這同時 具備對 I/O 口的訪問能力。 由于 MCS51 集成了幾乎完善的 8 位中央處理單元，處理功能強，中央處理單元中集成了方便靈活的專用寄存器，硬件的加、減、乘、除法器和布爾處理機及各種邏輯運算和轉(zhuǎn)移指令，這給應(yīng)用提供了極大的便利。 MCS51 單片機的工作 頻率為 212MHz，當(dāng)振蕩頻率為 12MHz 時，一個機器周期為 1us,這個速度應(yīng)該說是比較快的。由于屬于芯片化的微型計算機，各功能部件在芯片中的布局和結(jié)構(gòu)達最優(yōu)化，抗干擾能力加強，工作亦相對穩(wěn)定。單片機屬于典型的嵌入式系統(tǒng)，所以它是低端控制系統(tǒng)最佳器件。 系統(tǒng)面板設(shè)計及控制原理圖 面板設(shè)計 控制系統(tǒng)面板如圖 21 所示 。 警報 運行 + 輸入顯示 7 系統(tǒng)控制原理圖 圖 22 系統(tǒng)控制原理圖 微型處理器 8031 單片機是 Intel 公司生產(chǎn)的 MCS51 系列單片機中的一種，除無片內(nèi) ROM外，其余特性與 MCS51 單片機基本一樣。 （ 2） 寬工作電壓范圍， VCC 可為 ～ 6V。 （ 4） 128 8 位內(nèi)部 RAM。 （ 6） 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器。 8031 硬件結(jié)構(gòu)及引腳功能 8 8031 的內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)如圖 23 所示 ： 圖 23 8031引腳圖 在圖 23 中所示， 8031 單片機采用 40 引腳雙列直插封 裝 (DIP)形式。由于受到引腳數(shù)目的限制，所以有一些引腳具有第二功能。下面分別說明這些引腳的名稱和功能。 GND：接電源地。在單片內(nèi)部，它是反相放大器的輸入端，該放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。 XTAL2: 接外部晶體的另一端。若采用外部時鐘電路時，對于 HMOS 單片機，該引腳輸入外部時鐘脈沖；對于 CHMOS 單片機，此引腳應(yīng)懸空 （ 3）控制信號引腳 RST/Vpd、 ALE/PROG 、 PSEN 和 EA /Vpp。在擴展系統(tǒng)時， ALE 用于控制把 P0 口輸出的低 8 位地址鎖存起來，以實現(xiàn)低 8 位地址和數(shù)據(jù)的隔離， P0 口作為數(shù)據(jù)地址復(fù)用口線。但應(yīng)注意，此時不能訪問單片機外部程序、數(shù)據(jù)存儲器或外設(shè) I/O接口。在 CPU向片外程序存儲器讀取指令和常數(shù)時，每個機器周期 PSEN 兩次低電平有效。 EA /Vpp: 訪問程序存儲器控制信號 /編程電源輸入端。當(dāng) EA 輸入低電平時， CPU僅訪問片外程序存儲器。 RST/Vpd: 復(fù)位 /掉電保護信號輸入端。 RST/Vpd 具有復(fù)位功能，在主電源 Vcc 掉電期間，該引腳可接上 +5V 的備用電源。 （ 4） 輸入 /輸出（ I/O）引腳 P0、 P P P3（共 32 根） ～ : P0 口是一個 8 位雙向 I/O 端口。在 EPROM 編程時，從 P0 口輸入指令字節(jié)；在驗證程序時，則輸出指令字節(jié) (驗證時要外接上拉電阻 )。 ～ : P1 口是 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 端口。 P1 口能驅(qū)動 4 個 LSTTL 負載。在 CPU訪問外部存儲器時，它輸出高8 位 地址。 P2 口可驅(qū)動 4 個LSTTL 負載。它是一個復(fù)用功能口。作為第二功能使用時 ,各引腳的定義如表 22 所示。 P3 口能驅(qū)動 4 個 LSTTL 負載。 8255A 是 Intel 公司生產(chǎn)的通用可編程并行 I/O 接口芯片。 8255A 內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能 （ 1）內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8031 數(shù)據(jù)存儲器 I/O 接口 程序存儲器 11 8255A 內(nèi)部由四部分電路組成。 ① A 口、 B 口和 C 口。 A 口由一個 8 位的數(shù)據(jù)輸出緩沖 /鎖存器和一個 8 位的數(shù)據(jù)輸入緩沖 /鎖存器組成。三個端口都可以和外設(shè)相連，分別傳送外設(shè)的輸入 /輸出數(shù)據(jù)或控制信息。這是兩組根據(jù) CPU的命令字控制 8255 工作方式的電路。 ③數(shù)據(jù)總線緩沖器。 ④讀 /寫控制邏輯。 圖 25 8255A芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 （ 2）引腳功能 8255A 有 40 條引腳，采用雙列直插式封裝。 12 圖 26 8255A引腳圖 ① 數(shù)據(jù)總線（ 8 條）： D0～ D7:三態(tài)雙向數(shù)據(jù)總線， 8255A 與 CPU數(shù)據(jù)傳送的通道，當(dāng) CPU 執(zhí)行輸入輸出指令時，通過它實現(xiàn) 8 位 數(shù)據(jù)的讀 /寫操作，控制字和狀態(tài)信息也通過數(shù)據(jù)總線傳送。一般和單片機的復(fù)位相連，復(fù)位后， 8255A所有內(nèi)部寄存器清 0，所有口都為輸入方式。 RD :讀信號線，當(dāng)這個輸入引腳為低電平時，允許 8255A 通過數(shù)據(jù)總線向 CPU發(fā)送數(shù)據(jù)或狀態(tài)字。 A0、 A1：地址輸入線。 其組合如表 23。 PB0～ PB7:端口 B 輸入輸出線，一個 8 位的 I/O 鎖存器，一個 8 位的輸入輸出緩沖器。 ④ 電源線（ 2 條）： VCC 為＋ 5V電源線，允許變化 177。 8255A 方式控制字 8255A 有兩個控制字：方式控制字和 C 口單一置復(fù)位控制字。這兩個控制字以 D7 位狀態(tài)作為標(biāo)志。方式控制字格式如圖 27 所示。 D6～ D3 為 A 組控制位。 D4 為 A 口輸入 /輸出控制位：若 D4＝ 0，則 PA0～ PA7，用于輸出數(shù)據(jù)；若 D4＝ 0，則 PA0～ PA7 用于輸入數(shù)據(jù)。 14 圖 27 方式控制字 D2～ D0 為 B 組控制位，其作用和 D6～ D3 類似。 D1 為 B 口輸入 /輸出控制位， D1＝ 0，則 PB0～ PB7 用于輸出數(shù)據(jù)，若 D1＝ 1，則 PB0～ PB7 用于輸入數(shù)據(jù)。如圖 28 所示 ： 圖 28 置位控制字 8255A 的工作方式 15 8255A 有三種工作方式：方式 0（ Mode0）、方式 1（ Mode1）和方式 2(Mode2)。 方式 0（基本輸入 /輸出方式）： 這種方式不需要任何選通信號。輸出鎖存，輸入不鎖存。 方式 1（選通輸入 /輸出方式）： 這種方式下， A 口、 B 口、 C 口分為兩組。 A 口和 B 口的輸入輸出數(shù)據(jù)都被鎖存。 8255A 與 CPU 8031 的接口 8255A 與 CPU 8031 的接口連線如圖 29 所示 。 存儲功能擴展 16 由于我們需要保存一定的數(shù)據(jù)，而 8031 片內(nèi)沒有程序存儲功能，因此， EA 管腳總是接低電平。 鎖存器 74LS373 的引腳及功能 如圖 210 所示， 74LS373 是帶三態(tài)緩沖輸出的 8D鎖存器，由于 單 片機的三總線結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)線與地址線的低 8 位共用 P0 口，因此必須用地址鎖存器將地址信號和數(shù)據(jù)信號區(qū)分開。其中， D0～ D7 為數(shù)據(jù)輸入端； Q0～ Q7 為數(shù)據(jù)輸出端； OE 為三態(tài)允許控制端（低電平有效）； LE 為鎖存允許端。 表 24 74LS373真值表 OE LE Dn Qn L H H H L H L L L L L L L L H H H X X Z 2764 EPROM 17 紫外線擦除電可編程只讀存儲器 EPROM 是國內(nèi)用得較多的程序存儲器。擦除干凈的 EPROM 可以通過編程器將應(yīng)用程序固化到芯片中。 （ 1） 2764 的概述 這是一種可以擦去重寫的只讀存 儲 器。之后，又可以對其重新進行編程，寫入新的內(nèi)容。 圖 211 為通用的 EPROM 2764 的引腳圖，它的容量為 8 K 8bit。前者確定了地址線的位數(shù)是 12 位（