倉(cāng)庫(kù)溫度的監(jiān)測(cè)系統(tǒng).

1、www.sf-盛方單片機(jī)第一章 緒論1. 1 選題背景防爆是倉(cāng)庫(kù)日常工作的重要內(nèi)容，是衡量倉(cāng)庫(kù)管理質(zhì)量的重要指標(biāo)。它直接影 響到儲(chǔ)備物資的使用壽命和工作可靠性。 為保證日常工作的順利進(jìn)行，首要問題是加 強(qiáng)倉(cāng)庫(kù)內(nèi)溫度的監(jiān)測(cè)工作。但傳統(tǒng)的方法是用雙金屬式測(cè)量計(jì)等測(cè)試器材，通過(guò)人工 進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)不符合溫度要求的庫(kù)房進(jìn)行降溫等工作。這種人工測(cè)試方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、 效率低，且測(cè)試的溫度誤差大，隨機(jī)性大。因此我們需要一種造價(jià)低廉、使用方便且 測(cè)量準(zhǔn)確的溫度測(cè)量?jī)x。1. 2設(shè)計(jì)過(guò)程及工藝要求、基本功能檢測(cè)溫度顯示溫度過(guò)限報(bào)警、主要技術(shù)參數(shù)溫度檢測(cè)范圍：測(cè)量精度： 顯示方式 :報(bào)警方式：-30 C -+50C-0

2、5C四位顯示三極管驅(qū)動(dòng)的蜂鳴音報(bào)警20第二章方案的比較和論證當(dāng)將單片機(jī)用作測(cè)控系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)總要有被測(cè)信號(hào)懂得輸入通道，由計(jì)算機(jī)拾取 必要的輸入信息。對(duì)于測(cè)量系統(tǒng)而言，如何準(zhǔn)確獲得被測(cè)信號(hào)是其核心任務(wù)； 而對(duì)測(cè) 控系統(tǒng)來(lái)講，對(duì)被控對(duì)象狀態(tài)的測(cè)試和對(duì)控制條件的監(jiān)察也是不可缺少的環(huán)節(jié)。傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量與控制的首要環(huán)節(jié)， 是測(cè)控系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，如果沒有傳感器 對(duì)原始被測(cè)信號(hào)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的捕捉和轉(zhuǎn)換，一切準(zhǔn)確的測(cè)量和控制都將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。 工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化測(cè)量和控制，幾乎主要依靠各種傳感器來(lái)檢測(cè)和控制生產(chǎn)過(guò)程 中的各種參量，使設(shè)備和系統(tǒng)正常運(yùn)行在最佳狀態(tài)，從而保證生產(chǎn)的高效率和高質(zhì)量。2. 1溫度傳感器

3、的選擇方案一：采用熱電阻溫度傳感器。熱電阻是利用導(dǎo)體的電阻隨溫度變化的特性制 成的測(cè)溫元件。現(xiàn)應(yīng)用較多的有鉑、銅、鎳等熱電阻。其主要的特點(diǎn)為精度高、測(cè)量 范圍大、便于遠(yuǎn)距離測(cè)量。鉑的物理、化學(xué)性能極穩(wěn)定，耐氧化能力強(qiáng)，易提純，復(fù)制性好，工業(yè)性好，電 阻率較高，因此，鉑電阻用于工業(yè)檢測(cè)中高精密測(cè)溫和溫度標(biāo)準(zhǔn)。缺點(diǎn)是價(jià)格貴，溫 度系數(shù)小，受到磁場(chǎng)影響大，在還原介質(zhì)中易被玷污變脆。按IEC標(biāo)準(zhǔn)測(cè)溫范圍-200 650C，百度電阻比 W (100) =1.3850時(shí)，R0為100Q和10Q，其允許的測(cè)量誤差 A 級(jí)為 ( 0.15 C +0.002 |t), B 級(jí)為 ( 0.3 C +0.005 |

4、t)。銅電阻的溫度系數(shù)比鉑電阻大，價(jià)格低，也易于提純和加工；但其電阻率小，在 腐蝕性介質(zhì)中使用穩(wěn)定性差。在工業(yè)中用于 -50180C測(cè)溫。方案二：采用AD590，它的測(cè)溫范圍在-55T+150T之間，而且精度高。M 檔在測(cè)溫范圍內(nèi)非線形誤差為土 03C。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向 電壓，因而器件反接也不會(huì)損壞。使用可靠。它只需直流電源就能工作，而且，無(wú) 需進(jìn)行線性校正，所以使用也非常方便，借口也很簡(jiǎn)單。作為電流輸出型傳感器的 一個(gè)特點(diǎn)是，和電壓輸出型相比，它有很強(qiáng)的抗外界干擾能力。AD590的測(cè)量信號(hào)可遠(yuǎn)傳百余米。綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)于溫度 傳

5、感器的選擇。2. 2信號(hào)采集通道的選擇在本設(shè)計(jì)系統(tǒng)中，溫度輸入信號(hào)為 8路的模擬信號(hào)，這就需要多通道結(jié)構(gòu)。 方案一、采用多路并行模擬量輸入通道。這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點(diǎn)為：(1) 可以根據(jù)各輸入量測(cè)量的餓要求選擇不同性能檔次的器件。總體成本可以作得較低。（2）硬件復(fù)雜，故障率高。（3）軟件簡(jiǎn)單，各通道可以獨(dú)立編程。方案二、采用多路分時(shí)的模擬量輸入通道。這種結(jié)構(gòu)的模擬量通道特點(diǎn)為：（1）對(duì)ADC、S/H要求高。（2）處理速度慢。（3）硬件簡(jiǎn)單，成本低。（4）軟件比較復(fù)雜。綜合比較方案一與方案二，方案二更為適合于本設(shè)計(jì)系統(tǒng)對(duì)于模擬量輸入的要求，比較其框圖，方案二更具備硬件簡(jiǎn)單的突出優(yōu)點(diǎn)，所以選擇方

6、案二作為信號(hào)的輸入通道。圖2-1多路并行模擬量輸入通道圖2-2多路分時(shí)的模擬量輸入通道第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)的高敏感和可控性、溫度傳感器可以產(chǎn)生模擬信 號(hào)，和A/D模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換芯片的性能，我設(shè)計(jì)了以 8031基本系統(tǒng)為核心的一套檢測(cè) 系統(tǒng)，其中包括A/D轉(zhuǎn)換、單片機(jī)、復(fù)位電路、溫度檢測(cè)、鍵盤及顯示、報(bào)警電路、 系統(tǒng)軟件等部分的設(shè)計(jì)。HS1100濕度檢測(cè)圖3-1系統(tǒng)總體框圖本設(shè)計(jì)由信號(hào)采集、信號(hào)分析和信號(hào)處理三個(gè)部分組成的（二）信號(hào)分析由AD590、HS1100及多路開關(guān) CD4051組成;由A/D轉(zhuǎn)換器MC14433、單片機(jī)8031基本系統(tǒng)組成;（三）信號(hào)處理由串行口

7、 LED顯示器和報(bào)警系統(tǒng)等組成3. 1 信號(hào)采集3. 1 . 1溫度傳感器集成溫度傳感器AD590是美國(guó)模擬器件公司生產(chǎn)的集成兩端感溫電流源一主要特性AD590是電流型溫度傳感器，通過(guò)對(duì)電流的測(cè)量可得到所需要的溫度值。根據(jù)特性分擋，AD590的后綴以I，J，K，L，M表示。AD590L，AD590M - 般用于精密溫度測(cè)量電路，其電路外形如圖 3-2所示，它采用金屬殼3腳封裝, 其中1腳為電源正端V +; 2腳為電流輸出端I。； 3腳為管殼，一般不用。集成 溫度傳感器的電路符號(hào)如圖3-2所示。圖3-2 AD590外形（圖1）及電路符號(hào)（圖2）1、流過(guò)器件的電流（卩A）等于器件所處環(huán)境的熱力學(xué)溫

8、度（開爾文）度數(shù)， 即：I t/T=1 卩 A /K式中：It流過(guò)器件（AD590）的電流，單位卩A。T熱力學(xué)溫度，單位K。2、AD590 的測(cè)溫范圍-55 C - +150 C。3、AD590的電源電壓范圍為4V-30V。電源電壓可在4V-6V范圍變化，電流It 變化1卩A,相當(dāng)于溫度變化1K。AD590可以承受44V正向電壓和20V反向電壓，因 而器件反接也不會(huì)損壞。4、輸出電阻為710MQ。5、精度高。AD590共有I、J、K L、M五檔，其中M檔精度最高，在-55 C+150C范圍內(nèi)，非線形誤差土 0.3 C。2 AD590的工作原理在被測(cè)溫度一定時(shí)，AD590相當(dāng)于一個(gè)恒流源，把它和

9、530V的直流電源相連, 并在輸出端串接一個(gè)1kQ的恒值電阻，那么，此電阻上流過(guò)的電流將和被測(cè)溫度成 正比，此時(shí)電阻兩端將會(huì)有1mWK的電壓信號(hào)。其基本電路如圖3-3所示。主；曙詔胚甘的樟匕電谿圖3-3 AD590內(nèi)部核心電路圖3-3是利用 UBe特性的集成PN結(jié)傳感器的感溫部分核心電路。其中 T1、T2 起恒流作用，可用于使左右兩支路的集電極電流 11和12相等；T3、T4是感溫用的 晶體管，兩個(gè)管的材質(zhì)和工藝完全相同，但 T3實(shí)質(zhì)上是由n個(gè)晶體管并聯(lián)而成，因 而其結(jié)面積是T4的n倍。T3和T4的發(fā)射結(jié)電壓UBe3和 UBe4經(jīng)反極性串聯(lián)后加在電阻 R上，所以R上端電壓為 UBe。因此，電流

10、11為：I 1= A LBe/R=( KT/q) (Inn )/R對(duì)于AD59Q n = 8,這樣，電路的總電流將與熱力學(xué)溫度 T成正比，將此電流引 至負(fù)載電阻R上便可得到與T成正比的輸出電壓。由于利用了恒流特性，所以輸出 信號(hào)不受電源電壓和導(dǎo)線電阻的影響。圖3中的電阻R是在硅板上形成的薄膜電阻，該電阻已用激光修正了其電阻值，因而在基準(zhǔn)溫度下可得到1卩A/K的I值。? 4 和嚴(yán)師心円J也誹圖3-4 AD590內(nèi)部電路圖3-4所示是AD590的內(nèi)部電路，圖中的T1T4相當(dāng)于圖3-3中的T1、T2,而 T9, T11相當(dāng)于圖3-3中的T3、T4。R5 R6是薄膜工藝制成的低溫度系數(shù)電阻，供 出廠前

11、調(diào)整之用。T7、T8, T10為對(duì)稱的 Wils on電路，用來(lái)提高阻抗。T5、T12和 T10為啟動(dòng)電路，其中T5為恒定偏置二極管。T6可用來(lái)防止電源反接時(shí)損壞電路，同時(shí)也可使左右兩支路對(duì)稱。R1, R2為發(fā)射極反饋電阻，可用于進(jìn)一步提高阻抗。T1T4是為熱效應(yīng)而設(shè)計(jì)的連接防式。而C1和R4則可用來(lái)防止寄生振蕩。該電路的設(shè)計(jì)使得 T9, T10, T11三者的發(fā)射極電 流相等，并同為整個(gè)電路總電流I的1/3。T9和T11的發(fā)射結(jié)面積比為8: 1, T10 和T11的發(fā)射結(jié)面積相等。T9和T11的發(fā)射結(jié)電壓互相反極性串聯(lián)后加在電阻 R5和R6上,因此可以寫出：A LBe=( Rs 2 R5)

12、I /3R6上只有T9的發(fā)射極電流，而R5上除了來(lái)自T10的發(fā)射極電流外，還有來(lái)自 T11的發(fā)射極電流，所以R5上的壓降是R5的2/3。根據(jù)上式不難看出，要想改變 UBe,可以在調(diào)整R5后再調(diào)整R6,而增大R5的 效果和減小R6是一樣的，其結(jié)果都會(huì)使 UBe減小，不過(guò)，改變R5對(duì) UBe的影響更 為顯著，因?yàn)樗懊娴南禂?shù)較大。實(shí)際上就是利用激光修正 R5以進(jìn)行粗調(diào)，修正R6 以實(shí)現(xiàn)細(xì)調(diào)，最終使其在250C之下使總電流I達(dá)到1卩A/ K。二. 基本應(yīng)用電路圖3-8是AD590用于測(cè)量熱力學(xué)溫度的基本應(yīng)用電路。因?yàn)榱鬟^(guò)AD590的電流與 熱力學(xué)溫度成正比，當(dāng)電阻 R和電位器F2的電阻之和為1kQ時(shí)

13、，輸出電壓V0隨溫度 的變化為1mV/K但由于AD590的增益有偏差，電阻也有偏差，因此應(yīng)對(duì)電路進(jìn)行調(diào) 整，調(diào)整的方法為：把AD590放于冰水混合物中，調(diào)整電位器R，使V0=273.2+25=298.2(mV。但這樣調(diào)整只保證在0C或25E附近有較高的精度。圖3-5AD590應(yīng)用電路三. 攝氏溫度測(cè)量電路如圖3-5所示，電位器R用于調(diào)整零點(diǎn)，R用于調(diào)整運(yùn)放LF355的增益。調(diào)整方 法如下：在0C時(shí)調(diào)整使輸出0=0,然后在100C時(shí)調(diào)整R使V0=100mV如此反 復(fù)調(diào)整多次，直至0C時(shí)，V0=0mV 100C時(shí)V=100m為止。最后在室溫下進(jìn)行校驗(yàn)。 例如，若室溫為25T，那么V應(yīng)為25mV冰水

14、混合物是0C環(huán)境，沸水為100C環(huán) 境。四. 多路檢測(cè)信號(hào)的實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)系統(tǒng)為八路的溫度信號(hào)采集，而MC14433僅為一路輸入，故采用CD4051組成多路分時(shí)的模擬量信號(hào)采集電路，其硬件接口如圖3-6所示T JO - - II-|1 r-圖3-6八路分時(shí)的模擬量信號(hào)采集電路硬件接口3. 1 . 2多路開關(guān)多路開關(guān)，有稱“多路模擬轉(zhuǎn)換器”。多路開關(guān)通常有n個(gè)模擬量輸入通道和一 個(gè)公共的模擬輸入端，并通過(guò)地址線上不同的地址信號(hào)把 n個(gè)通道中任一通道輸入的 模擬信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)有n線到一線的接通功能。反之，當(dāng)模擬信號(hào)有公共輸出端輸入 時(shí)，作為信號(hào)分離器，實(shí)現(xiàn)了 1線到n線的分離功能。因此，多路開關(guān)通常是

15、一種 具有雙向能力的器件。在本設(shè)計(jì)中，由于采用了溫濕度雙量控制，所以在信號(hào)采集中將有兩個(gè)模擬量被 提取，這時(shí)選用多路開關(guān)就是很必要的。我選用的是 CD4051多路開關(guān)，它是一種單片、 C0MS 8通道開關(guān)。該芯片由 DTL/TTL-COM電平轉(zhuǎn)換器，帶有禁止端的8選1譯碼器輸入，分別加上控制的 8個(gè) COM模擬開關(guān)TG組成。CD405啲內(nèi)部原理框圖如圖3-9所示。圖3-9、CD405啲內(nèi)部原理框圖圖中功能如下:通道線IN/OUT (4、2、5、1、12、15、14、13):該組引腳作為輸入時(shí)，可實(shí)現(xiàn)8選1功能，作為輸出時(shí)，可實(shí)現(xiàn)1分8功能。XC0M3):該引腳作為輸出時(shí)，貝U為公共輸出端；作為

16、輸入時(shí)，貝U為輸入端。A B C (11、10、9):地址引腳INH (6):禁止輸入引腳。若INH為高電平，則為禁止各通道和輸出端 OUT/IN接至； 若INH為低電平，則允許各通道按表 3-2關(guān)系和輸出段OUT/IN接通。VDd (16)和Vss(8): VDd為正電源輸入端，極限值為17V; Vss為負(fù)電源輸入端，極限值為-17V。Vgg(7);電平轉(zhuǎn)換器電源，通常接+5V或-5V。CD4051作為8選1功能時(shí)，若A、B、C均為邏輯“ 0” (INH=0)，則地址碼00013 經(jīng)譯碼后使輸出端 OUT/IN和通道0接通。其它情況下，輸出端OUT/IN輸出端OUT/IN 和各通道的接通關(guān)系

17、如下表3-2輸入狀態(tài)接通輸入狀態(tài)接通INHCBA通道INHCBA通道000000101500011011060010201117001131xxx均不顯示010043. 2信號(hào)分析與處理3. 2. 1 A/D 轉(zhuǎn)換一. A/D轉(zhuǎn)換器的特點(diǎn)為了把溫度、濕度檢測(cè)電路測(cè)出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送CPU處理，本系統(tǒng)選用了雙積分A/D轉(zhuǎn)換器MC14433，它精度高，分辨率達(dá)1/1999。由于MC14433 只有一路輸入，而本系統(tǒng)檢測(cè)的多路溫度與濕度信號(hào)輸入， 故選用多路選擇電子開關(guān)， 可輸入多路模擬量。MC14433 A/D 轉(zhuǎn)換器由于雙積分方法二次積分時(shí)間比較長(zhǎng)，所以A/D轉(zhuǎn)換速度慢，但精度可以做得比

18、較高；對(duì)周期信號(hào)變化的干擾信號(hào)積分為零，抗干擾性能也比較好。目前，國(guó)內(nèi)外雙積分A/D轉(zhuǎn)換器集成電路芯片很多，大部分是用于數(shù)字測(cè)量?jī)x器上。 常用的有3.5位雙積分A/D裝換器MC14433和4.5位雙積分A/D轉(zhuǎn)換器ICL7135 二.MC14433A/D轉(zhuǎn)換器件簡(jiǎn)介MC14433是三位半雙積分型的A/D轉(zhuǎn)換器，具有精度高，抗干擾性能好的優(yōu)點(diǎn)，其 缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)換速率低，約1 10次/秒。在不要求高速轉(zhuǎn)換的場(chǎng)合，例如，在低速數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)中，被廣泛采用。MC14433A/D轉(zhuǎn)換器與國(guó)內(nèi)產(chǎn)品5G14433完全相同，可 以互換。MC14433A/D轉(zhuǎn)換器的被轉(zhuǎn)換電壓量程為199.9mV或1.999V。轉(zhuǎn)換

19、完的數(shù)據(jù)以BCD 碼的形式分四次送出（最高位輸出內(nèi)容特殊，詳見表3-3） oQ0 Q3DS1 DS4圖3-10 MC14433A/D轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部邏輯框圖圖3-11MC14433引腳圖MC14433的框圖（圖3-10）和引腳（圖3-11）功能說(shuō)明 各引腳的功能如下：電源及共地端VDD :主工作電源+5V oVEE:VAG :VSS:模擬部分的負(fù)電源端，接-5V。 模擬地端。數(shù)字地端?；鶞?zhǔn)電壓。VR :外界電阻及電容端積分電阻輸入端，VX=2V 時(shí)，R仁470? ； VX=200Mv時(shí)，R仁27K?。 積分電容輸入端。C1 一般為0.1尸。RI:C1:C01、C02:外界補(bǔ)償電容端，電容取值約 0

20、.1尸。R1/C1:R1與C1的公共端。CLKI、CLKO :外界振蕩器時(shí)鐘調(diào)節(jié)電阻 Rc，Rc一般取470 K?左右。轉(zhuǎn)換啟動(dòng)/結(jié)束信號(hào)端EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)輸出端，正脈沖有效。DU :啟動(dòng)新的轉(zhuǎn)換，若DU與EOC相連，每當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束后，自動(dòng)啟動(dòng)新的轉(zhuǎn) 換。過(guò)量程信號(hào)輸出端/OR :當(dāng)|Vx|?VR過(guò)量程/OR輸出低電平。位選通控制線DS4-DS1 :選擇個(gè)、十、百、千位，正脈沖有效DS1對(duì)應(yīng)千位，DS4對(duì)應(yīng)個(gè)位。每個(gè)選通脈沖寬度為 18個(gè)時(shí)鐘周期，兩個(gè)相應(yīng)脈沖 之間間隔為2個(gè)時(shí)鐘周期。1/2CLK周期16400個(gè)時(shí)鐘脈沖周期EOC （最高位）1/2位2個(gè)時(shí)鐘脈沖周期JLDS118個(gè)時(shí)鐘

21、脈沖周期DS2DS3最低位 DS4圖3-12 MC14433選通脈沖時(shí)序圖BCD碼輸出線Q0-Q3: BCD碼輸出線。其中Q0為最低位，Q3為最高位。當(dāng)DS2 DS3和 DS4選通期間，輸出三位完整的 BCD碼數(shù)，但在DS1選通期間，輸出端 Q0Q3 除了表示個(gè)位的0或1夕卜，還表示了轉(zhuǎn)化值的正負(fù)極性和欠量程還是過(guò)量程其含意見表3-3表3-3、DS1選通時(shí)Q3Q0表示的結(jié)果Q3Q2Q1Q0表示結(jié)果1XX0千位數(shù)為00XX0千位數(shù)為1X1X0結(jié)果為正X0X0結(jié)果為負(fù)0XX1輸入過(guò)量程1XX1輸入欠由表可知Q3表示1/2位，Q3= “0”對(duì)應(yīng)1,反之對(duì)應(yīng)0。Q2表示極性，Q2= “ 1”為正極性，

22、反之為負(fù)極性。Q0= “ 1”表示超量程：當(dāng)Q3= “0”時(shí)，表示過(guò)量程；當(dāng) Q3= “ 1”時(shí)，表示 欠量程；一. MC14433與8031單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)由于MC14433的A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果是動(dòng)態(tài)分時(shí)輸出的 BCD碼，Q0Q3HE DS1 DS4都不是總線式的。因此，MCS-51單片機(jī)只能通過(guò)并行I/O接口或擴(kuò)展I/O接口 與其相連。對(duì)于8031單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，MC14433可以直接和其P1 口或擴(kuò)展 I/O 口 8155/8255相連。下面是 MC14433與8031單片機(jī)P1 口直接相連的硬件接口， 接口電路如圖3-13所示圖3-13 MC14433與8031單片機(jī)P1 口直接相連

23、的硬件接口3. 2. 2 單片機(jī)8031為了設(shè)計(jì)此系統(tǒng)，我們采用了 8031單片機(jī)作為控制芯片，在前向通道中是一個(gè) 非電信號(hào)的電量采集過(guò)程。它由傳感器采集非電信號(hào)，從傳感器出來(lái)經(jīng)過(guò)功率放大過(guò) 程，使信號(hào)放大，再經(jīng)過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換成為計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，再送入計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)的相應(yīng)端口。由于8031中無(wú)片內(nèi)ROM，且數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器也不能滿足要求，經(jīng)擴(kuò)展2762和6264 來(lái)達(dá)到存儲(chǔ)器的要求，其結(jié)果通過(guò)顯示器來(lái)進(jìn)行顯示輸出。3. 2. 2. 1 8031 的片內(nèi)結(jié)構(gòu)8031是有8個(gè)部件組成，即CPU，時(shí)鐘電路，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，并行口（ P0P3） 串行口，定時(shí)計(jì)數(shù)器和中斷系統(tǒng)，它們均由單一總線連接并被集成在一

24、塊半導(dǎo)體芯片 上，即組成了單片微型計(jì)算機(jī)，8031就是MCS-51系列單片機(jī)中的一種。I程序存慵器I |數(shù)據(jù)存需器|定吋計(jì)數(shù)髀8031時(shí)鐘井行時(shí)0 口.串石通信口圖3-14 8031基本組成CPU中央處理器：中央處理器是8031的核心，它的功能是產(chǎn)生控制信號(hào)，把數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器或輸入 口送到CPU或CPU數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器或送到輸出端口。 還可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯和算術(shù) 的運(yùn)算。時(shí)鐘電路：8031內(nèi)部有一個(gè)頻率最大為12MHZ的時(shí)鐘電路，它為單片機(jī)產(chǎn)生時(shí)鐘序列，需 要外接石英晶體做振蕩器和微調(diào)電容。內(nèi)存：內(nèi)部存儲(chǔ)器可分做程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，但在8031中無(wú)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器。定時(shí)/計(jì)數(shù)器：8031有兩個(gè)1

25、6位的定時(shí)/計(jì)數(shù)器，每個(gè)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器都可以設(shè)置成定時(shí)的方式 和計(jì)數(shù)的方式，但只能用其中的一個(gè)功能，以定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。并行I/O 口:MCS-51有四個(gè)8位的并行I/O 口，PO, P1, P2, P3,以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸出 串行口：它有一個(gè)全雙工的串行口，它可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間或單片機(jī)同其它外設(shè)之間的通 信,該并行口功能較強(qiáng)，可以做為全雙工異步通訊的收發(fā)器也可以作為同步移位器用。中斷控制系統(tǒng):8031有五個(gè)中斷源，既外部中斷兩個(gè)，定時(shí)計(jì)數(shù)中斷兩個(gè)，串行中斷一個(gè)，全 部的中斷分為高和低的兩個(gè)輸出級(jí)。3. 2. 2. 2 8031 的引腳圖i 7FT1rlo5 跡213-15 803

26、1引腳圖8031的制作工藝為HMOS，采用40管腳雙列直插DIP封裝，引腳說(shuō)明如下：VCC（40引腳）正常運(yùn)行時(shí)提供電源。VSS（20引腳）接地。XTAL1 （ 19引腳）在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反向放大器的輸入端，該放大器構(gòu) 成了片內(nèi)的震蕩器，可以提供單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)，該引腳也是可以接外部的晶振的一 個(gè)引腳，如采用外部振蕩器時(shí)，對(duì)于 8031而言此引腳應(yīng)該接地。XTAL2（ 18引腳）在內(nèi)部，接至上述振蕩器的反向輸入端，當(dāng)采用外部振蕩器 時(shí)，對(duì)MCS51系列該引腳接收外部震蕩信號(hào)，即把該信號(hào)直接接到內(nèi)部時(shí)鐘的輸入 端。RST/VPD （9引腳）在振蕩器運(yùn)行時(shí)，在此引腳加上兩個(gè)機(jī)器周期的電平將單

27、片 機(jī)復(fù)位，復(fù)位后應(yīng)使此引腳電平保持不高于 0.5V的低電平以保證8031正常工作。在 掉電時(shí)，此引腳接備用電源 VDD，以保持RAM數(shù)據(jù)不丟失，當(dāng)BVCC低于規(guī)定的 值時(shí)，而VPD在其規(guī)定的電壓范圍內(nèi)時(shí)，VPD就向內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器提供備用電源。ALE/PROG（30引腳）當(dāng)8031訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和程序存儲(chǔ) 器，ALE9地址鎖存允許0輸入的脈沖的下沿用于鎖存16位地址的低8位，在不訪 問外部存儲(chǔ)器的時(shí)候，ALE仍有兩個(gè)周期的正脈沖輸出，其頻率為振蕩器的頻率的 1/6,在訪問外存儲(chǔ)器的是候，在兩個(gè)周期中，ALE只出現(xiàn)一次，ALE斷可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS TTL負(fù)載，對(duì)于有片內(nèi)EPROM的

28、而言，在EPROM編程期間，此腳用于輸入編 程脈沖PROG。（ 29引腳）此腳輸出為 單片機(jī)內(nèi)訪問外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，在讀取外部指令期間，PSEN非有兩次在每個(gè)周期有效，在此期間，每當(dāng)訪問外部存儲(chǔ) 器時(shí)，兩個(gè)有效的PSEN非將不再出現(xiàn)，同樣這個(gè)引腳可驅(qū)動(dòng) 8個(gè)LSTTL負(fù)載。1 /VPP（ 31引腳）當(dāng)I保持高電平時(shí)，單片機(jī)訪問內(nèi)部存儲(chǔ)器，當(dāng) PC值超過(guò) 0FFFH時(shí)，將自動(dòng)轉(zhuǎn)向片外存儲(chǔ)器。當(dāng)I保持低電平時(shí)，則只訪問外部程序存儲(chǔ)器， 對(duì)8031而言，此腳必須接地。P0，P1，P2，P3： 8031有四個(gè)并行口，在這四個(gè)并行口中，可以在任何一個(gè)輸 出數(shù)據(jù)，又可以從它們那得到數(shù)據(jù)，故它們都

29、是雙向的，每一個(gè)I/O 口內(nèi)部都有一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸出鎖存器和一個(gè)8位數(shù)據(jù)輸入緩沖器，各成為 SFR中的一個(gè)，因此CPU 數(shù)據(jù)從并行I/O 口輸出時(shí)可以得到鎖存，數(shù)據(jù)輸入時(shí)可以得到緩沖，但他們?cè)诠δ芎?用途上的差異很大，P0和P2 口內(nèi)部均有個(gè)受控制器控制的二選一選擇電路，故它們 除可以用做通用I/O 口以外還具有特殊的功能，P0 口通常用做通用I/O 口為CPU傳 送數(shù)據(jù)，P2 口除了可以用做通用口以外，還具有第一功能，除P0 口以外其余三個(gè)都是準(zhǔn)雙向口。8031有一個(gè)全雙工串行口，這個(gè)串行口既可以在程序下把CPU的8位并行數(shù)據(jù)變成串行數(shù)據(jù)一位一位的從發(fā)送數(shù)據(jù)線發(fā)送出去，也可以把串行數(shù)據(jù)接受進(jìn)來(lái)

30、變成并行數(shù)據(jù)給CPU，而且這種串行發(fā)送和接收可以單獨(dú)進(jìn)行也可以同時(shí)進(jìn)行。8031的串行發(fā)送和接收利用了 P3 口的第二功能，利用P3.1做串行數(shù)據(jù)接收線， 串行接口的電路結(jié)構(gòu)還包括了串行口控制寄存器 SCON，電源及波特率選擇寄存器 PCON和串行緩沖寄存器SBUF，他們都屬于SFR，PCON和SCON用于設(shè)置串行口 工作方式和確定數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，SBUF用于存放欲發(fā)送的數(shù)據(jù)起到緩沖的作用。3. 2. 2. 3 8031程序存儲(chǔ)器MCS-51系列單片機(jī)的內(nèi)部 ROM是不同的，8051有4K的ROM，而8751則是 4K光可擦寫EPROM，而我們所采用的8031則沒有片內(nèi)的ROM，但是無(wú)論那種型

31、 號(hào)的芯片都可以在片外擴(kuò)展多達(dá) 64K的片外程序存儲(chǔ)器，外部程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展的大 小以滿足系統(tǒng)要求即可，或有特殊要求或?yàn)榱艘院笊?jí)方便采用大容量的片外程序存 儲(chǔ)器。當(dāng)外接程序存儲(chǔ)器的時(shí)候，單片機(jī)通過(guò)P2 口和P0 口輸出16位的地址，即可尋址的外部程序存儲(chǔ)器單元的地址，使用 ALE作為低8位地址鎖存器信號(hào)，再由P0 口讀回指令的代碼，用PSEN非作為外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。單片機(jī)有一個(gè)程序計(jì)數(shù)器PC，它始終存著CPU要讀取的機(jī)器碼的所在地址，單 片機(jī)工作時(shí)，PC自動(dòng)加一，此時(shí)程序開始順序執(zhí)行，因?yàn)閱纹瑱C(jī)程序訪問空間是64K，故需要16條地址線，當(dāng)接“0”則8031在片外程序存儲(chǔ)器中讀取指令，此

32、 時(shí)片外程序存儲(chǔ)器從0000H開始編址，因?yàn)?031無(wú)片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，故在此系統(tǒng)中 必須接地使CPU到外部ROM中去尋址。在程序存儲(chǔ)器中有六個(gè)單元有特定的含義：0000H單元：?jiǎn)纹瑱C(jī)復(fù)位后，PC=0000H即從此處開始執(zhí)行指令。0003H單元：外部中斷0入口地址。000BH單元：定時(shí)器0溢出中斷入口地址。0013H單元：外部中斷1入口地址。001BH單元：定時(shí)器溢出中斷入口地址。0023H單元：串行口中斷入口地址。使用時(shí)常在這些入口外安放一條絕對(duì)跳轉(zhuǎn)指令， 使程序跳轉(zhuǎn)到擁護(hù)安排的中斷處 理程序的起始地址，或從 0000H外執(zhí)行一跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到用戶設(shè)計(jì)的初始程序入 口。3. 2. 2. 4 8

33、031數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用于存放運(yùn)算中間的結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存、緩沖、標(biāo)志位、待測(cè)程序等功 能。片內(nèi)的128B的RAM地址為00H7FH,供用戶做RAM用，但是在這中間的前 32單元，00H仆H即引用地址尋址做用戶 RAM用，常常做工作寄存器區(qū)，分做四 組，每組由8個(gè)單元組成通用寄存器R0R7,任何時(shí)候都由其中一組作為當(dāng)前工作 寄存器，通過(guò)RS0, RS1的內(nèi)容來(lái)決定選擇哪一個(gè)工作寄存器。低128字節(jié)中的20H2FH共16字節(jié)可用位尋址方式訪問各位，共 128個(gè)位地 址，30H7FH共80個(gè)單元為用戶RAM區(qū)，作堆?；驍?shù)據(jù)緩沖用，片內(nèi) RAM不夠 用時(shí)，須擴(kuò)展片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。此時(shí)單片機(jī)通過(guò) P2

34、口和P0 口選出6位地址，使用 ALE作低8位的鎖存信號(hào)，再由P0 口寫入或讀出數(shù)據(jù)。寫時(shí)用一，讀時(shí)用卜丄做外 部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的選通信號(hào)3. 2. 2. 5特殊功能寄存器 SFR8031有21個(gè)專用寄存器，他們是用來(lái)管理CPU和I/O 口以及內(nèi)部邏輯部件的， 在指令中專用寄存器是以存儲(chǔ)單元方式被讀寫的，專用寄存器雖有名稱，但尋址時(shí)都做專用寄存器用，它們的地址是與片內(nèi) RAM的地址相連的。下面就專用寄存器作以 簡(jiǎn)單的介紹：累加器A :在絕大多數(shù)情況下它參與運(yùn)算的一方并存放運(yùn)算的結(jié)果。寄存器B:進(jìn)行乘除運(yùn)算時(shí)，寄存器B有特定的用途，在乘時(shí)存放一個(gè)乘數(shù)以及 積的最高位，A中存放另一個(gè)乘數(shù)以及積的低位。

35、除法時(shí)， B中存放除數(shù)及余數(shù)，而 在A中存放被除數(shù)和商，其他情況可作為普通寄存器用。堆棧指針SP：在子程序調(diào)用或中斷時(shí)，用來(lái)暫存數(shù)據(jù)和地址，它按先進(jìn)后出的 原則存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，它是一個(gè)八位寄存器它指出堆棧頂部在片內(nèi)RAM中的位置，系統(tǒng)復(fù)位后，SP變成07H，使堆棧從00單元開始。；數(shù)據(jù)指針DPTR：由兩個(gè)字節(jié)組成，DPH字地址由83H，DPL由82H，存放一 個(gè)16位的二進(jìn)制數(shù)做地址用。程序狀態(tài)字PSW：七位用來(lái)表征各種標(biāo)志，另一位無(wú)意義。C AC FO RS1 RS0 OV - PC:進(jìn)位標(biāo)志位，用于表示加減運(yùn)算時(shí)最高位有無(wú)進(jìn)位和借位，在加法運(yùn)算中， 若累加器最高位有進(jìn)位則 CY=1，否則CY=0

36、，在減法時(shí)則有借位CY=1，否則CY=0， 在執(zhí)行算術(shù)邏輯運(yùn)算時(shí)可以被硬件或軟件置位或清除，CPU在進(jìn)行移位操作也會(huì)影響該位。AC :當(dāng)進(jìn)行加法或減法運(yùn)算時(shí)并產(chǎn)生由低四位向高四位的進(jìn)位或借位時(shí)，AC置1,否則清0。若AC=0時(shí)則在加減過(guò)程中A3沒有向A4進(jìn)位或借位，否則正好相反。F0： F0常不是由機(jī)器來(lái)指令執(zhí)行中形成的，而是用戶根據(jù)程序的需要進(jìn)行設(shè)置 的，這個(gè)位一經(jīng)確定就可通過(guò)軟件測(cè)試來(lái)決定用戶程序的流向。RS1，RS0: 8031有四個(gè)8位工作寄存器 R0R7,用戶可以改變 RS1和RS0的 狀態(tài)來(lái)決定R0R7的物理地址OV :用以指示運(yùn)算是否發(fā)生溢出，由機(jī)器執(zhí)行指令自動(dòng)形成，若機(jī)器在執(zhí)行

37、指 令過(guò)程中累加器A超過(guò)8位，則0V=1否則為0。P:用來(lái)來(lái)表示累加器 A中的值為1的二進(jìn)制位的奇偶數(shù)，若 1的個(gè)數(shù)為奇 數(shù)P=1，為偶數(shù)P=0o在串行通信中常用奇偶校驗(yàn)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)果的正確性。3. 2. 2. 6工作方式它的工作方式可以分做復(fù)位，掉電和低功耗方式等。一、復(fù)位方式當(dāng)MCS-5I系列單片機(jī)的復(fù)位引腳 RST(全稱RESET)出現(xiàn)2個(gè)機(jī)器周期以上的高 電平時(shí)，單片機(jī)就執(zhí)行復(fù)位操作。如果RST持續(xù)為高電平，單片機(jī)就處于循環(huán)復(fù)位狀態(tài)。根據(jù)應(yīng)用的要求，復(fù)位操作通常有兩種基本形式：上電復(fù)位和上電或開關(guān)復(fù)位。 上電復(fù)位要求接通電源后，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作。常用的上電復(fù)位電路如圖(3-15a)中左圖

38、所示。圖中電容 C1和電阻R1對(duì)電源十5V來(lái)說(shuō)構(gòu)成微分電路。上電后，保持RST 一段高電平時(shí)間，由于單片機(jī)內(nèi)的等效電阻的作用，不用圖中電阻R1,也能達(dá)到上電復(fù)位的操作功能，如圖(3-15a)中所示。上電或開關(guān)復(fù)位要求電源接通后，單片機(jī)自動(dòng)復(fù)位，并且在單片機(jī)運(yùn)行期間，用開關(guān)操作也能使單片機(jī)復(fù)位。常用的上電 或開關(guān)復(fù)位電路如圖(3-15b)所示。上電后，由于電容 C3的充電和反相門的作用， 使RST持續(xù)一段時(shí)間的高電平。當(dāng)單片機(jī)已在運(yùn)行當(dāng)中時(shí)，按下復(fù)位鍵K后松開，也能使RST為一段時(shí)間的高電平，從而實(shí)現(xiàn)上電或開關(guān)復(fù)位的操作。電阻參考值。根據(jù)實(shí)際操作的經(jīng)驗(yàn)，下面給出這兩種復(fù)位電路的電容、土電復(fù)墳電路

39、“e0R= 2血MTton(b)上電理幵JULti電路審片機(jī)的復(fù)位電歸圖3-16單片機(jī)的復(fù)位電路圖(3-16a)中：Cl = 10-30uF，R1= 1kO圖(3-16b)中：C:= 1uF，Rl = lkO，R2= 10kO、掉電和低功耗方式人們往往在程序運(yùn)行中系統(tǒng)發(fā)生掉電的故障， 使RAM和寄存器中的數(shù)據(jù)內(nèi)容丟 失，使人們丟失珍貴的數(shù)據(jù)而束手無(wú)策，8031有掉電保護(hù)，是先把有用的數(shù)據(jù)保存， 再用備用電源進(jìn)行供電。3. 2. 3 存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)在8031芯片的外圍電路中必須對(duì)其進(jìn)行程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展，和根據(jù)系統(tǒng)的需要 對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展。8031對(duì)程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器均可進(jìn)行0000HF

40、FFFH的64K字節(jié)地址內(nèi)容的有效尋址。在前面我們已經(jīng)講過(guò)8031外擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)， P2作高位的地址輸出，P0作低位地址輸出和數(shù)據(jù)線。一、程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展由于8031無(wú)內(nèi)部ROM ，故擴(kuò)展的程序存儲(chǔ)器地址為0000HFFFFH，考慮系 統(tǒng)的需要，我們將8031的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展為4K EPROM，采用2764作為ROM芯片。程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展的容量大于256字節(jié)，故EPROM片內(nèi)地址線除了由P0 口經(jīng)地 址存儲(chǔ)器提供低8位地址外，還需要由P2 口提供若干條地址線，我們選用8K的2764 EPROM,故地址線應(yīng)該是13條，因?yàn)橄到y(tǒng)中只擴(kuò)展一片EPROM，所以不用片選信 號(hào)，即EPROM的一接地。在程序

41、擴(kuò)展中，我們選用的地址鎖存器是 74LS373當(dāng)三態(tài)門的L二為低電平時(shí)，三態(tài)門處于導(dǎo)通狀態(tài)，允許Q端輸出，否則L二為高電 平，輸出為三態(tài)門斷開，輸出端對(duì)外電路呈高阻態(tài)，所以在這里 L二為低電平，這時(shí)當(dāng) G端為高電平時(shí)，鎖存器輸出和輸入的狀態(tài)是相同的，當(dāng) G由高電平下落為低電平 時(shí)，輸入端1D8D的數(shù)據(jù)鎖入1Q8Q中。當(dāng)2764處于讀方式下L二和匚均為低電平有效。當(dāng) VPP=+5V時(shí)，EPROM處于讀 工作方式：這時(shí)由給定地址信號(hào)決定被選中存儲(chǔ)器單元信息。被讀出到數(shù)據(jù)輸出端 D0D7上。維持方式：當(dāng)匚為高電平時(shí)，VPP為+5V，EPROM處于低功耗方式， 輸出端均為高阻態(tài)，這與L二輸入無(wú)關(guān)。編程

42、方式：在 VPP加上+25V編程電源并在5 和地端跨接一個(gè)0.1uf的電容以干擾電壓的瞬間對(duì) 2764進(jìn)入編程方式，被編程的 8 位數(shù)據(jù)以并行方式送到數(shù)據(jù)輸出斷編程校驗(yàn)。2764與8031的連接如圖3-17所示- 二丄二一圖3-16程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展在選用芯片擴(kuò)展的同時(shí)要考慮滿足系統(tǒng)的要求的前提下，使電路簡(jiǎn)化，盡量選擇大容量的芯片，以減少芯片組合的數(shù)量，在芯片型號(hào)的選擇上選用滿足應(yīng)用環(huán)境要求 的芯片型號(hào)。二、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展在單片機(jī)中有128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。但往往在系統(tǒng)的要求下片內(nèi) RAM不能滿 足要求，用戶只有選擇擴(kuò)展片外的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，以進(jìn)行存儲(chǔ)系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)。根據(jù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)采集的要求。我們

43、采用 8K靜態(tài)RAM6264進(jìn)行擴(kuò)展。與動(dòng)態(tài)RAM相比， 靜態(tài)RAM無(wú)須考慮保持?jǐn)?shù)據(jù)而刷新電路，所以擴(kuò)展電路較為簡(jiǎn)單且能滿足系統(tǒng)的要 求。6264是8K*8位的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片。它采用CMOS工藝制作，單一的+5V電源供電，額定功耗是200mW,典型存取 時(shí)間200ms,為28線雙列直插封裝。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展與程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展類似，讀寫控制信號(hào)與8031的帀.和*相連。P0 口通過(guò)74LS373與A0A7相連，P2.0P2.4與A8A12相連，P2.7與一丄相連，P0 口與D0D7相連作為數(shù)據(jù)線，同時(shí) CE2接+5V電源，GND接地。如圖3-18:所 示：www.sf-盛方單片機(jī)3 11 5

44、1 41 91 89P10P00P11P01P12P02P13P03P14P04P15P05,P16P06.P17P07INT 1P20INT 0P21P22,T1P23T0P24P25.EA/VPP26P27.X1,X2.RE SETRXDTXDRD-WRAL E/P_PSE N803 12921221 71 625761234563931 0384935334L S37 3I65427281 :仁A25242123T222726201011R?1 KD0Q0D1Q1D2Q2D3Q3D4Q4D5Q5D6Q6D7Q7OEL E1.A0D0,A1D1A2D2A3D3A4D4A5D5,A6D6,A

45、7D7A8,A9,A1 0,A1 1,A1 2,OE,WE,CS2.csT6 2641112131516171819v cc圖3-18數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展3. 2. 4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的掉電保護(hù)單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的RAM數(shù)據(jù)是非常容易丟失的，特別是一些珍貴的科研數(shù)據(jù)，一 旦丟失后果不堪設(shè)想，因此掉電保護(hù)是必須要做的，一旦電源發(fā)生掉電現(xiàn)象，在掉電 的瞬間系統(tǒng)能自動(dòng)保護(hù)RAM中的數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)電源恢復(fù)正常供電后能 恢復(fù)到掉電前的工作狀態(tài)。3. 2. 5 系統(tǒng)時(shí)鐘的設(shè)計(jì)時(shí)鐘電路是用來(lái)產(chǎn)生8031單片機(jī)工作時(shí)所必須的時(shí)鐘信號(hào)，8031本身就是一個(gè) 復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為保證工作方式的實(shí)現(xiàn)，8031在唯一的時(shí)

46、鐘信號(hào)的控制下嚴(yán)格的按時(shí)序執(zhí)行指令進(jìn)行工作，時(shí)鐘的頻率影響單片機(jī)的速度和穩(wěn)定性。通常時(shí)鐘 由于兩種形式：內(nèi)部時(shí)鐘和外部時(shí)鐘。我們系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式來(lái)為系統(tǒng)提供時(shí)鐘信號(hào)。 8031內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成 振蕩器的高增益反向放大器，該放大器的輸入輸出引腳為 XTAL1和XTAL2，它們跨 接在晶體振蕩器和用于微調(diào)的電容，便構(gòu)成了一個(gè)自激勵(lì)振蕩器電路中的C1、C2的選擇在30PF左右，但電容太小會(huì)影響振蕩的頻率、穩(wěn)定性 和快速性。晶振頻率為在1.2MHZ12MHZ之間，頻率越高單片機(jī)的速度就越快， 但對(duì)存儲(chǔ)器速度要求就高。為了提高穩(wěn)定性我們采用溫度穩(wěn)定性好的NP0電容，采用的晶振頻率為12MHZ 0圖

47、3-19系統(tǒng)時(shí)鐘3. 3顯示與報(bào)警的設(shè)計(jì)3. 3. 1顯示電路在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，一般都是把鍵盤和顯示器放在一起考慮。本設(shè)計(jì)是利 用8031的串行口實(shí)現(xiàn)鍵盤/顯示器接口。當(dāng)8031的串行口未作它用時(shí)，使用8031的串行口來(lái)外擴(kuò)鍵盤/顯示器。應(yīng)用8031 的串行口方式0的輸出方式，在串行口外接移位寄存器 74LS164,構(gòu)成鍵盤/顯示器 接口，其硬件接口電路如圖3-20所示：圖3-20鍵盤及顯示與主機(jī)的硬件接口圖中下邊的8個(gè)74LS164: 74LS164 (0)74LS164 (7)作為8位段碼輸出口,74LS138的丫0作為鍵輸入線，丫2作為同步脈沖輸出控制線。這種靜態(tài)顯示方式亮度 大，很容易作到顯示不閃爍。靜態(tài)顯示的優(yōu)點(diǎn)是 CPU不必頻繁的為顯示服務(wù)，因而 主程序可不必掃描顯示器，軟件設(shè)計(jì)比較簡(jiǎn)單，從而使單片機(jī)有更多的時(shí)間處理其他 事務(wù)。3. 3. 2報(bào)警電路在微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，為了安全生產(chǎn)，對(duì)于一些重要的參數(shù)或系統(tǒng)部位，都 設(shè)有緊急狀態(tài)報(bào)警系統(tǒng)，以便提醒操作人員注意，或采取緊急措施。其方法就是把計(jì) 算機(jī)采集的數(shù)據(jù)或記過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、數(shù)字濾波，標(biāo)度變換之后，與該參數(shù)上下限給定值進(jìn)行比較，如果高于上限值（或低于下限值）則進(jìn)行報(bào)警，否則就作為采 樣的正常值，進(jìn)行顯示和控制。本設(shè)計(jì)采用峰鳴音報(bào)警電路。峰鳴音