基于單片機(jī)的萬(wàn)能銑床設(shè)計(jì)論文設(shè)計(jì)

1、安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 論 文基于單片機(jī)的萬(wàn)能銑床設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)等級(jí)簽名日期安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院2013屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定單姓名袁振興專(zhuān)業(yè)機(jī)電一體化班級(jí)機(jī)電3113班課題基于單片機(jī)的萬(wàn)能銑床設(shè)計(jì)評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)分值得分指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)（40分）設(shè)計(jì)方案合理、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、原理分析正確、嚴(yán)密，內(nèi)容完整。10計(jì)算方法正確，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，程序設(shè)計(jì)正確簡(jiǎn)潔，工藝合理。5元器件（材料）選擇合理，明細(xì)表規(guī)范。5圖面清晰完整，布局、線條粗細(xì)合理，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。5文字?jǐn)⑹龊?jiǎn)明扼要，書(shū)寫(xiě)規(guī)范。5按時(shí)獨(dú)立完成，同學(xué)相互關(guān)心，遵守制度，認(rèn)真負(fù)責(zé)。10合計(jì)得分： 指導(dǎo)教師簽名： 日期： 年 月 日評(píng)閱教師評(píng)分（

2、30分）內(nèi)容充實(shí)，有階段性成果，有應(yīng)用價(jià)值。10圖紙、論文如實(shí)反映設(shè)計(jì)成果，有理論分析，又有實(shí)踐過(guò)程。10語(yǔ)句通順，思路清晰，符合邏輯。5圖標(biāo)清晰，文字工整，字符和曲線標(biāo)準(zhǔn)化。5合計(jì)得分： 評(píng)閱教師簽名： 日期： 年 月 日答辯評(píng)分（30分）自述條理明確，重點(diǎn)突出。5基本概念清楚，回答問(wèn)題正確。15專(zhuān)業(yè)知識(shí)運(yùn)用靈活，解決問(wèn)題技術(shù)措施合理。10合計(jì)得分： 答辯組長(zhǎng)簽名： 日期： 年 月 日總得分：等級(jí)系主任簽名：日期： 年 月 日安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)過(guò)程記錄表題目基于單片機(jī)的萬(wàn)能銑床設(shè)計(jì)學(xué)生姓名袁振興學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師曹光華、王晨系 部電氣工程系班 級(jí)機(jī)電一體化順序號(hào)第 1 次學(xué)

3、生完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容情況第一周: 指導(dǎo)老師布置畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，要求學(xué)生查閱有關(guān)畢業(yè)設(shè)計(jì)的相關(guān)資料； 學(xué)生簽名：時(shí)間： 年 月 日教師指導(dǎo)內(nèi)容記錄 教師簽名：時(shí)間： 年 月 日安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)過(guò)程記錄表題目基于單片機(jī)的萬(wàn)能銑床設(shè)計(jì)學(xué)生姓名袁振興學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師曹光華、王晨系 部電氣工程系班 級(jí)機(jī)電一體化順序號(hào)第 2 次學(xué)生完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容情況 第二周：主要是把論文的大致提綱和概要確定下來(lái)。和同學(xué)們熟悉實(shí)驗(yàn)室相關(guān)設(shè)備并掌握萬(wàn)能銑床結(jié)構(gòu)原理。在一起討論了論文的大致要點(diǎn)和書(shū)寫(xiě)路線； 學(xué)生簽名：時(shí)間： 年 月 日教師指導(dǎo)內(nèi)容記錄 教師簽名：時(shí)間： 年 月 日安徽機(jī)電職業(yè)

4、技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)過(guò)程記錄表題目基于單片機(jī)的萬(wàn)能銑床設(shè)計(jì)學(xué)生姓名袁振興學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師曹光華、王晨系 部電氣工程系班 級(jí)機(jī)電一體化順序號(hào)第3 次學(xué)生完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容情況第三周：在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，完成了基于單片機(jī)的萬(wàn)能銑床設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并得出相關(guān)結(jié)論并終結(jié)； 學(xué)生簽名：時(shí)間： 年 月 日教師指導(dǎo)內(nèi)容記錄 教師簽名：時(shí)間： 年 月 日安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)過(guò)程記錄表題目基于單片機(jī)的萬(wàn)能銑床設(shè)計(jì)學(xué)生姓名袁振興學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師曹光華、王晨系 部電氣工程系班 級(jí)機(jī)電一體化順序號(hào)第4次學(xué)生完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容情況第四周:完成萬(wàn)能銑床單片機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論并總結(jié)，把

5、論文的內(nèi)容主體寫(xiě)好。通過(guò)查閱資料和討論確定了正確的書(shū)寫(xiě)內(nèi)容和重點(diǎn)； 學(xué)生簽名：時(shí)間： 年 月 日教師指導(dǎo)內(nèi)容記錄 教師簽名：時(shí)間： 年 月 日安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)過(guò)程記錄表題目基于單片機(jī)的萬(wàn)能銑床設(shè)計(jì)學(xué)生姓名袁振興學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師曹光華、王晨系 部電氣工程系班 級(jí)機(jī)電一體化順序號(hào)第 5 次學(xué)生完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容情況第五周: 主要是把整篇文章進(jìn)行了糾錯(cuò)和改正，對(duì)不足和錯(cuò)誤的地方進(jìn)行修改。也參考了同學(xué)們的論文和資料對(duì)章節(jié)的局部?jī)?nèi)容進(jìn)行了修改。 學(xué)生簽名：時(shí)間： 年 月 日教師指導(dǎo)內(nèi)容記錄 教師簽名：時(shí)間： 年 月 日安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）指導(dǎo)過(guò)程記錄表題目基于

6、單片機(jī)的萬(wàn)能銑床設(shè)計(jì)學(xué)生姓名袁振興學(xué) 號(hào)指導(dǎo)教師曹光華、王晨系 部電氣工程系班 級(jí)機(jī)電一體化順序號(hào)第 6 次學(xué)生完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）內(nèi)容情況第六周：主要是對(duì)整片論文進(jìn)行了最終的確審，排版并打印。并對(duì)這段時(shí)間的學(xué)習(xí)做出總結(jié)等待論文答辯。得出結(jié)論：我們可以將線路簡(jiǎn)化，通過(guò)編寫(xiě)程序來(lái)完成復(fù)雜的邏輯功能。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，控制智能化了。 學(xué)生簽名：時(shí)間： 年 月 日教師指導(dǎo)內(nèi)容記錄 教師簽名：時(shí)間： 年 月 日摘 要隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，尤其是電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)化已經(jīng)遍布我們的生活。自動(dòng)化技術(shù)的提高能大幅度的提高經(jīng)濟(jì)效益，這在包裝業(yè)中表現(xiàn)的特別明顯。近年來(lái)，銑床的自動(dòng)化、電子監(jiān)測(cè)和控

7、制系統(tǒng)持續(xù)發(fā)展，使的銑床擁有強(qiáng)大的加工能力,能進(jìn)行高速和承受重負(fù)荷的切削工作，齒輪加工。適合模具特殊鋼加工、礦山設(shè)備、產(chǎn)業(yè)設(shè)備等重型大型機(jī)械加工。以及產(chǎn)品損耗減少、工傷和老毛病降低等優(yōu)點(diǎn)而獲得出色的成績(jī)。論文先將設(shè)計(jì)的總體思路做了具體的概括，萬(wàn)能銑床底座、機(jī)身、工作臺(tái)、中滑座、升降滑座等主要構(gòu)件均采用高強(qiáng)度材料鑄造而成，并經(jīng)人工時(shí)效處理，保證機(jī)床長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性。本文主要對(duì)自動(dòng)裝箱控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，對(duì)所用到的各個(gè)器件的功能進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。主電路部分采用8031 74LS373 2764組成了一個(gè)單片機(jī)最小系統(tǒng)。為了讀鍵盤(pán)給定值，及完成檢測(cè)和控制，該設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)擴(kuò)展一個(gè)8155可編程接口及程序存儲(chǔ)

8、器EPROM2764。 對(duì)各控制進(jìn)行程序編制，這樣軟硬件結(jié)合的方式完成整個(gè)萬(wàn)能銑床單片機(jī)控制系的設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)此題目的設(shè)計(jì)可以把大學(xué)三年所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通于實(shí)際并能鍛煉獨(dú)立思考的能力,經(jīng)過(guò)對(duì)我們的鍛煉必然成為未來(lái)自動(dòng)化技術(shù)的骨干，也將為中國(guó)的發(fā)展貢獻(xiàn)一份力量。也使得我們能適應(yīng)未來(lái)中國(guó)以及世界自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī) 設(shè)計(jì) 萬(wàn)能銑床目錄第一章 緒論2第二章 設(shè)計(jì)構(gòu)思3第三章 單片機(jī)的概述53.1 存儲(chǔ)器53.2 中央處理器（CPU）53.3 I/O接口73.4 內(nèi)部總線73.5 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器7第四章 單片機(jī)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)94.1 CPU的選取94.2 單片機(jī)的選擇94.3 80

9、31單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及管腳說(shuō)明94.3.1 8031單片機(jī)的基本機(jī)構(gòu)94.3.2 8031管腳的具體功能104.4 單片機(jī)復(fù)位狀態(tài)與復(fù)位電路134.5 接口電路144.5.1 I/O接口144.5.2 I/O接口的作用154.5.3 I/O接口的類(lèi)型154.6 程序存儲(chǔ)器2764芯片介紹164.7 8155內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能184.7.1 8155內(nèi)部結(jié)構(gòu)184.7.2 8155具體引腳功能19結(jié)論22參考文獻(xiàn)23第一章 緒論自動(dòng)控制技術(shù)在現(xiàn)代的工業(yè)技術(shù)中編演著越來(lái)越重要的角色，在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的中國(guó)，當(dāng)然更加需要高技術(shù)自主的技術(shù)體系，在此過(guò)程中更加人性化的工作條件和創(chuàng)造更多的價(jià)值使得遠(yuǎn)程控制也

10、得到相結(jié)合的發(fā)展。為我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的全面發(fā)展和進(jìn)步奠定了堅(jiān)實(shí)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。利用單片機(jī)最小系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)該自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。因此，本次設(shè)計(jì)采用了MCS-51系列的單片機(jī)為控制器件，因?yàn)樵趦r(jià)格與性能方面它都比較符合設(shè)計(jì)的需要，但是8031內(nèi)部沒(méi)有存儲(chǔ)器，如果采用8031則要外擴(kuò)展存儲(chǔ)器才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問(wèn)題。其次，要通過(guò)鍵盤(pán)與顯示器來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示與監(jiān)控，可利用8155或8255并行接口連接。在選用芯片的過(guò)程當(dāng)中，8155和8255都具有類(lèi)似的功能，在該系統(tǒng)中，往往需要同時(shí)使用鍵盤(pán)與顯示器，為了簡(jiǎn)化電路，把鍵盤(pán)與顯示器接在了一起，構(gòu)成了鍵盤(pán)與顯示器混合接口電路。可通過(guò)8155的PB口用于給

11、定值和產(chǎn)品計(jì)數(shù)顯示，PA 口讀鍵盤(pán)的給定值，PC口高四位為輸入方式，用語(yǔ)檢測(cè)光電管和START、STOP的兩個(gè)鍵值的狀態(tài)。通過(guò)P4口和P5口連接電機(jī)的控制裝置，是利用SSR固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)的，SSR成功地實(shí)現(xiàn)了弱信號(hào)(VSR)對(duì)強(qiáng)電(輸出端負(fù)載電壓)的控制。最后，通過(guò)P7口連接報(bào)警裝置，如出現(xiàn)電機(jī)方面的故障或系統(tǒng)內(nèi)部的故障時(shí)進(jìn)行報(bào)警，通常，8031連接驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)置，本設(shè)計(jì)中，利用了聲光報(bào)警電路實(shí)現(xiàn)的。主電路部分采用了單片機(jī)最小系統(tǒng)。為了讀鍵盤(pán)給定值，及完成檢測(cè)與控制，為設(shè)了擴(kuò)展存儲(chǔ)器，對(duì)各控制進(jìn)行編程，采用軟件與硬件接合的方法完成整個(gè)自動(dòng)裝箱控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。第二章 設(shè)計(jì)構(gòu)思1、萬(wàn)能

12、銑床底座、機(jī)身、工作臺(tái)、中滑座、升降滑座等主要構(gòu)件均采用高強(qiáng)度材料鑄造而成，并經(jīng)人工時(shí)效處理，保證機(jī)床長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性。2、機(jī)床主軸軸承為圓錐磙子軸承，萬(wàn)能銑床主軸采用三支承結(jié)構(gòu)，主軸的系統(tǒng)剛度好，承載能力強(qiáng)，且主軸采用能耗制動(dòng)，制動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，停止迅速、可靠。3、工作臺(tái)水平回轉(zhuǎn)角度45，拓展機(jī)床的加工范圍。萬(wàn)能銑床主傳動(dòng)部分和工作臺(tái)進(jìn)給部分均采用齒輪變速結(jié)構(gòu)，調(diào)速范圍廣，變速方便，快捷。4、 工作臺(tái)X/Y/Z向有手動(dòng)進(jìn)給、機(jī)動(dòng)進(jìn)給和機(jī)動(dòng)快進(jìn)三種，萬(wàn)能銑床進(jìn)給速度能滿足不同的加工要求；快速進(jìn)給可使工件迅速到達(dá)加工位置，加工方便、快捷，縮短非加工時(shí)間。5、萬(wàn)能銑床X、Y、Z三方向?qū)к壐苯?jīng)超音頻淬火、

13、精密磨削及刮研處理，配合強(qiáng)制潤(rùn)滑，提高精度，延長(zhǎng)機(jī)床的使用壽命。6、潤(rùn)滑裝置可對(duì)縱、橫、垂向的絲杠及導(dǎo)軌進(jìn)行強(qiáng)制潤(rùn)滑，減小機(jī)床的磨損，保證機(jī)床的高效運(yùn)轉(zhuǎn)；同時(shí)，萬(wàn)能銑床冷卻系統(tǒng)通過(guò)調(diào)整噴嘴改變冷卻液流量的大小，滿足不同的加工需求。7、萬(wàn)能銑床機(jī)床設(shè)計(jì)符合人體工程學(xué)原理，操作方便；萬(wàn)能銑床操作面板均使用形象化符號(hào)設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單直觀。8、床身用來(lái)固定和支承銑床各部件。頂面上有供橫梁移動(dòng)用的水平導(dǎo)軌。前壁有燕尾形的垂直導(dǎo)軌，供升降臺(tái)上下移動(dòng)。內(nèi)部裝有主電動(dòng)機(jī)，主軸變速機(jī)構(gòu)，主軸，電器設(shè)備及潤(rùn)滑油泵等部件。9、橫梁橫梁一端裝有吊架，用以支承刀桿,以減少刀桿的彎曲與振動(dòng)。橫梁可沿床身的水平導(dǎo)軌移動(dòng)，其伸出長(zhǎng)

14、度由刀桿長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行調(diào)整。10、主軸是用來(lái)安裝刀桿并帶動(dòng)銑刀旋轉(zhuǎn)的。主軸是一空心軸，前端有7:24的精密錐孔，其作用是安裝銑刀刀桿錐柄。 11、縱向工作臺(tái)縱向工作臺(tái)由縱向絲杠帶動(dòng)在轉(zhuǎn)臺(tái)的導(dǎo)軌上作縱向移動(dòng), 以帶動(dòng)臺(tái)面上的工件作縱向進(jìn)給。臺(tái)面上的 T形槽用以安裝夾具或工件。12、橫向工作臺(tái)橫向工作臺(tái)位于升降臺(tái)上面的水平導(dǎo)軌上，可帶動(dòng)縱向工作臺(tái)一起作橫向進(jìn)給。13、轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)臺(tái)可將縱向工作臺(tái)在水平面內(nèi)扳轉(zhuǎn)一定的角度(正、反均為045o)，以便銑削螺旋槽等。具有轉(zhuǎn)臺(tái)的臥式銑床稱為臥式萬(wàn)能銑床。14、升降臺(tái)可以帶動(dòng)整個(gè)工作臺(tái)沿床身的垂直導(dǎo)軌上下移動(dòng), 以調(diào)整工件與銑刀的距離和垂直進(jìn)給。15、底座底座用以支承

15、床身和升降臺(tái)，內(nèi)盛切削液。以下就是萬(wàn)能銑床單片機(jī)控制系統(tǒng)的主程序流程框圖圖2.1 萬(wàn)能銑床控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖第三章 單片機(jī)的概述單片微型計(jì)算機(jī)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支，也是一種非?；钴S且頗具生命力的機(jī)種。單片微型機(jī)簡(jiǎn)稱單片機(jī)，特別適用于控制領(lǐng)域，故又稱為微控制器。 通常，單片機(jī)由集成電路芯片構(gòu)成，內(nèi)部包含有計(jì)算機(jī)的基本功能部件：CPU（中央處理器）、存儲(chǔ)器和I/O接口電路等。因此，單片機(jī)只需要與適當(dāng)?shù)能浖巴獠吭O(shè)備相組合，便可成為一個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)。與單片機(jī)相比，微型計(jì)算機(jī)是一種多片機(jī)系統(tǒng)。微型計(jì)算機(jī)是由中央處理器（CPU）芯片、ROM芯片、RAM芯片和I/O接口芯片等通過(guò)印刷電路板是總線（地

16、址總線AB、數(shù)據(jù)總線DB和控制總線CB）連成一體的完整計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。其中，中央處理器（CPU）的字長(zhǎng)長(zhǎng)，功能強(qiáng)大；ROM和RAM的容量很大；I/O接口的功能也大，這是單片機(jī)無(wú)法比擬的。因此，單片機(jī)在結(jié)構(gòu)上與微型計(jì)算機(jī)十分相似，是一種集微型計(jì)算機(jī)主要功能部件于同一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)，并由此得名。下面對(duì)本次設(shè)計(jì)中用到的單片機(jī)主要部件進(jìn)行逐一介紹。3.1 存儲(chǔ)器在單片機(jī)內(nèi)部，ROM和RAM存儲(chǔ)器是分開(kāi)制造的。通常，ROM存儲(chǔ)容量較大，RAM存儲(chǔ)器的容量比較小，這是單片機(jī)用于控制的一大特點(diǎn)。（1）ROMROM（只讀存儲(chǔ)器）一般為132K字節(jié)，用于存放應(yīng)用程序，故又稱為程序存儲(chǔ)器。由于單片機(jī)主要主要在控

17、制系統(tǒng)中使用，因此一旦該系統(tǒng)研制成功，其硬件和應(yīng)用程序已定型，為了提高系統(tǒng)的可靠性，應(yīng)用程序通常固化在片內(nèi)ROM中。（2）RAM 通常單片機(jī)內(nèi)RAM（隨機(jī)存取存儲(chǔ)器）容量為65256字節(jié)，最多可達(dá)48K字節(jié)。RAM主要用來(lái)存放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)或作為通用寄存器、數(shù)據(jù)堆棧和數(shù)據(jù)緩沖之用。ROM和RAM的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大致相同，所不同的是存儲(chǔ)每位二進(jìn)制數(shù)碼的基本電路不同。3.2 中央處理器（CPU）中央處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，要像電子線路那樣化除它的全部電原理圖來(lái)加以分析介紹是根本不可能的。其模型機(jī)框圖如下：圖3.1 模型CPU結(jié)構(gòu)框圖（1）運(yùn)算器 運(yùn)算器用于對(duì)二進(jìn)制數(shù)進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯操作；其操作順序在控制器

18、控制下進(jìn)行。運(yùn)算器由算術(shù)邏輯單元ALU、累加器A、通用寄存器R0、暫存器TMP和狀態(tài)寄存器PSW等五部分組成。 累加器A是一個(gè)具有輸入/輸出能力的移位寄存器，由8個(gè)觸發(fā)器組成。累加器A在加法錢(qián)用語(yǔ)存放一個(gè)操作數(shù)，加法操作后用于存放兩數(shù)之和，以便再次累加，故此得名。TMP，也是一個(gè)8位寄存器用于暫存另一操作數(shù)。ALU，主要由加法器、移位電路和判斷電路等組成，用于對(duì)累加器A和暫存器TMP中兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行四則運(yùn)算和邏輯操作。PSW也由8位觸發(fā)器組成，用于存放ALU操作過(guò)程中形成的狀態(tài)。（2）控制器 控制器是發(fā)布操作命令的機(jī)構(gòu)，是計(jì)算機(jī)的指揮中心，相當(dāng)于人腦的神經(jīng)中樞?？刂破饔芍噶畈考?、時(shí)序部件和微操

19、作控制部件等三部分組成。指令部分：是一種能對(duì)指令進(jìn)行分析、處理和產(chǎn)生控制信號(hào)的邏輯部件，也是控制器的核心。通常由PC（程序計(jì)數(shù)器）、日（指令寄存器）和ID（指令譯碼器）等三部分組成。指令是一種能供機(jī)器執(zhí)行的控制代碼，有操作碼和地址碼兩部分。指令不同，相應(yīng)的代碼長(zhǎng)度不一樣。因此，指令可分為單字節(jié)、雙字節(jié)和三字節(jié)指令。指令寄存器IR有8位長(zhǎng),用于存放從存儲(chǔ)器中取出的當(dāng)前要執(zhí)行指令的指令碼。時(shí)序部件:由時(shí)鐘系統(tǒng)和脈沖分配器組成,用于產(chǎn)生微操作控制部件所需的定時(shí)脈沖信號(hào) 。其中,時(shí)鐘周期(Clock System)產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖序列,脈沖分配器 (Pulse Distributor)又稱“ 節(jié)拍發(fā)生器

20、”,用于產(chǎn)生節(jié)拍電位和節(jié)拍脈沖。微操作控制部件:可以為ID輸出信號(hào)配上節(jié)拍電位和節(jié)拍脈沖,也可以與外部進(jìn)來(lái)的控制信號(hào)組合,共同形成相應(yīng)的微操作控制序列,以完成規(guī)定的操作?？傊?CPU是單片機(jī)的核心部件,它通過(guò)由上述的運(yùn)算器、控制器和中斷電路等組成。CPU進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯操作的字長(zhǎng)同樣有4位、8位、16位和32位之分,字長(zhǎng)越長(zhǎng)運(yùn)算速度越快,數(shù)據(jù)處理能力也就越強(qiáng)。3.3 I/O接口I/O接口電路有串行和并行兩種。I/O串行通信,它可以把單片機(jī)內(nèi)部的并行8位數(shù)據(jù)(8位機(jī))變成串行數(shù)據(jù)向外傳送,也可以串行接收外部送來(lái)的數(shù)據(jù)并把它們變成并行數(shù)據(jù)送給CPU處理。I/O并行通信,并行I/O接口電路可以使單

21、片機(jī)和存儲(chǔ)器或外設(shè)之間并行地傳送8位數(shù)據(jù)(8位機(jī))。3.4 內(nèi)部總線單片機(jī)內(nèi)部總線是CPU連接片內(nèi)各主要部件的紐帶,是各類(lèi)信息傳送的公共通道.內(nèi)部總線主要由三中不同性質(zhì)的連線組成,它們是地址線、數(shù)據(jù)線 和控制狀態(tài)線。地址線主要用來(lái)傳送存儲(chǔ)器所需要的地址碼或外部設(shè)備的設(shè)備號(hào)，通常由CPU發(fā)出并被存儲(chǔ)器或I/O接口電路所接收。數(shù)據(jù)線用來(lái)傳送CPU寫(xiě)入存儲(chǔ)器或經(jīng)I/O借口讀入的數(shù)據(jù)。因此，數(shù)據(jù)線通常是雙向信號(hào)線。控制/狀態(tài)線有兩累：一類(lèi)是CPU發(fā)出的控制命令，如讀命令、寫(xiě)命令、中斷響應(yīng)等；另一類(lèi)是存儲(chǔ)或外設(shè)的狀態(tài)信息，如外設(shè)的中斷請(qǐng)求、存儲(chǔ)器忙和復(fù)位信號(hào)等。3.5 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 定時(shí)器/計(jì)數(shù)器是一

22、個(gè)二進(jìn)制的加1計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器計(jì)滿回零時(shí)能自動(dòng)產(chǎn)生溢出中斷請(qǐng)求，表示定時(shí)時(shí)間已到或計(jì)數(shù)已經(jīng)終止。 內(nèi)部定時(shí)計(jì)數(shù)器/計(jì)數(shù)器的控制主要是通過(guò)TCON和TMOD兩個(gè)特殊功能存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)的。 （1）定時(shí)器控制寄存器TCON定時(shí)器控制寄存器TCON是一個(gè)8位寄存器，各位定義如圖所示，TR0和TR1分別用于控制內(nèi)部定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T0和T1的啟動(dòng)和停止，TF0和TF1用于標(biāo)志T0和T1計(jì)數(shù)器是否產(chǎn)生了溢出中斷請(qǐng)求。T0和T1計(jì)數(shù)器的溢出中斷請(qǐng)求還受中斷允許寄存器IE中EA、ET0和ET1狀態(tài)的控制。圖3.2 定時(shí)器控制寄存器TCON各位定義（2） 定時(shí)器方式寄存器TMOD 定時(shí)器方式寄存器TMOD的地址為89

23、H，CPU可以通過(guò)字節(jié)傳送指令來(lái)TMOD中各位的狀態(tài)，但不能用位尋址令改變。TMOD中各位定義如圖所示。圖中，M1和M0為方式控制位，C/（T非）為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的模式控制位，GATE為門(mén)控位。圖3.3 定時(shí)器控制寄存器TCOD第四章 單片機(jī)控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) CPU是本系統(tǒng)的核心器件，本章將主要介紹有關(guān)CPU的選取，單片機(jī)最小控制系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)中各元件的工作過(guò)程和器件管腳介紹等。4.1 CPU的選取本設(shè)計(jì)中外部擴(kuò)展ROM，所以在CPU選擇中選擇MSC-51中的8031作為控制用CPU，減小了設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。4.2 單片機(jī)的選擇8031即無(wú)片內(nèi)ROM也無(wú)片內(nèi)EPROM，使用時(shí)需要擴(kuò)展外部程序存儲(chǔ)

24、器和外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，外接的程序存儲(chǔ)器多為EPROM的2764系列。我們?nèi)粝雽?duì)寫(xiě)入到EPROM中的數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，必須用一種特殊的紫外線燈將其照射擦除之后再可寫(xiě)入，寫(xiě)入到外接程序存儲(chǔ)器中的代碼沒(méi)有什么保密性可言。8051片內(nèi)有4kb的ROM,無(wú)須外接存儲(chǔ)器和74LS373，更能體現(xiàn)“單片”的簡(jiǎn)練。為了減少成本，本系統(tǒng)采用8031單片機(jī)，為了便于升級(jí)和兼容，采用2764擴(kuò)展8KB的程序存儲(chǔ)器，在實(shí)際應(yīng)用中，如須擴(kuò)展較多的RAM和ROM時(shí)可以加上數(shù)據(jù)緩沖器，本系統(tǒng)是基于提高智能化和靈活性而設(shè)計(jì)的，對(duì)于溫度濕度CO2濃度都是可以通過(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。

25、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。4.3 8031單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及管腳說(shuō)明4.3.1 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。圖4.1 8031單片機(jī)芯片系統(tǒng)圖如圖，是MCS-51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。4.3

26、.2 8031管腳的具體功能1.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XTAL2XTAL1（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

27、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8.2k的下拉電阻，與VCC引腳之間連接一個(gè)約10F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（50.5V）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

28、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

29、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、P1、P2、P3

30、（共32根）端口線（48=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P0.7，最低位為P0.0。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P1.7，最低位為P1.0。當(dāng)P1口作為通用I/O口使用時(shí)，P1.7-P1.0的功能和P

31、0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)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： P3.0 （RXD）作為串行數(shù)據(jù)輸出口 P3.1 （TD）作為數(shù)據(jù)發(fā)送口P3.2 （0）作為外中斷0輸入P3.3 （INT1）作為外中斷1輸入P3.4 （ T0 ）作為計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入P3.5 （ T1 ）作為計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入P3.

32、6 （）作為外部RAM寫(xiě)選通信號(hào)P3.7 （）作為外部RAM讀選通信號(hào)P3各口線的其他功能：P3.0 10 RXD（串行輸入口） P3.1 11 TXD（串行輸出口） P3.2 12 INT0（外部中斷0） P3.3 13 INT1（外部中斷1） P3.4 14 T0（定時(shí)器0外部輸入） P3.5 15 T1（定時(shí)器1外部輸入） P3.6 16 WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)脈沖） P3.7 17 RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀脈沖）2.微機(jī)系統(tǒng)基本輸入/輸出接口輸入/輸出數(shù)據(jù)管理方式3.1.1 MCS-51單片機(jī)的最小應(yīng)用系統(tǒng)1. 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。

33、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4.2 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：C1C230pF；C516MHz，典型值為6MHz；C31F；R11K；R251K。 （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）：片外ROM選通線。在執(zhí)行訪問(wèn)片外ROM的指令MOVC時(shí)，803

34、1自動(dòng)在上產(chǎn)生一個(gè)負(fù)脈沖，用于為片外ROM的選通，其他情況下均為高電平封鎖狀態(tài)。3）ALE/：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P0.7-P0.0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）/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)=0時(shí)允許使用片外ROM。5）XTAL1和XT

35、AL2：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。4.4 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)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

36、0000H地址開(kāi)始執(zhí)行程序。復(fù)位有效期間，ALE和引腳輸出高電平。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4.3 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。4.5 接口電路 該8031最小系統(tǒng)的接口電路有

37、8155、2764、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。4.5.1 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)模集成電路，可以和CPU

38、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。MCS-51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

39、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MCS-51系統(tǒng)中。4.5.2 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

40、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。4.5.3 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

41、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/D、D/A芯片等都要通過(guò)I/O接口才能和CPU聯(lián)機(jī)工作。并行I/O接口一方面以并行方式和CPU傳送I/O數(shù)據(jù)，另一方面又可以以并行方式和外設(shè)交換數(shù)據(jù)。也就是說(shuō)，并行I/O接口并不改變數(shù)據(jù)傳送方式，只是實(shí)現(xiàn)CPU和外設(shè)間速度和電平的匹配以及起到I/O數(shù)據(jù)的緩沖作用。和串行接口一樣，并行I/O接口電路也可以集成在CPU內(nèi)部，也可以

42、制成專(zhuān)用芯片。MSC51內(nèi)部集成有四個(gè)I/O口（P0P3），而且還可在它的I/O口上外接其它并行I/O接口電路，以擴(kuò)展并行I/O端口的數(shù)目。4.6 程序存儲(chǔ)器2764芯片介紹（1）內(nèi)部結(jié)構(gòu)2764采用雙譯碼編程方式，A12A0上地址信號(hào)經(jīng)譯碼后產(chǎn)生選擇信號(hào)，選中存儲(chǔ)陣裂中相應(yīng)的存儲(chǔ)單元工作，并在控制電路控制下對(duì)所選中存儲(chǔ)單元進(jìn)行讀出，從存儲(chǔ)單元中讀出的8位二進(jìn)制信息經(jīng)輸出緩沖器輸出到數(shù)據(jù)線O7O0上。在編程方式下，O7O0上編程信息是在控制電路控制下寫(xiě)入存儲(chǔ)陣列的相應(yīng)存儲(chǔ)單元的。2764引腳分配如圖4-4所示。圖4.4 2764管腳結(jié)構(gòu)（2）引腳功能（28條）1）地址輸入線A12A0：2764

43、的存儲(chǔ)容量為8KB，故按照地址線條數(shù)和存儲(chǔ)容量的關(guān)系，共需13條地址線，編號(hào)為A12A0。2764的地址線應(yīng)和MCS-51單片機(jī)的P2和P0口相接，用于傳送單片機(jī)送來(lái)的地址編碼信號(hào)，其中A12為最高位。2）數(shù)據(jù)線O7O0：O7O0是雙向數(shù)據(jù)總線，O7為最高位。在正常工作時(shí)，O7O0用于傳送從2764中讀出的數(shù)據(jù)或程序代碼；在編程方式時(shí)用于傳送需要寫(xiě)入的編程代碼。3）控制線（3條）：片選輸入線：該輸入線用于控制本芯片是否工作。若給上加一高電平，則本芯片不工作；若給上加一個(gè)低電平，則選中本芯片工作。編程輸入線：該輸入線用于控制2764處于正常工作狀態(tài)還是編程/校驗(yàn)狀態(tài)。若給它輸入一個(gè)TTL高電平，

44、即2764處于正常工作狀態(tài)；若給輸入一個(gè)50ms寬的負(fù)脈沖，則2764配合VPP引腳上的21V高壓可以處于編程狀態(tài)。允許輸出線：也是一條由用戶控制的輸入線。若給線上輸入一個(gè)TTL高電平，則數(shù)據(jù)線O7O0處于高阻狀態(tài)；若給上一個(gè)TTL低電平，則O7O0處于讀出狀態(tài)。4）其它引腳線（4條）：VCC為+5V10電源輸入線，GND為直地線。VPP為編程電源輸入線，當(dāng)它接+5V時(shí)，2764處于正常工作狀態(tài)；當(dāng)VPP接21V電壓時(shí)，2764處于編程/校驗(yàn)狀態(tài)。NC為2764的空線。（2） 擦除特性2764存儲(chǔ)陣列中的信息可以采用紫外光擦除，擦除后存儲(chǔ)代碼為全“1”。2764在擦除時(shí)應(yīng)先取下芯片中央小窗口上

45、貼紙，然后用光源波長(zhǎng)為2357埃和強(qiáng)度為1200uW/cm2的紫外光照射，照射時(shí)間為1520分鐘。這實(shí)際上就是使FAMOS管浮柵中的電子獲得高能量，從而形成光電流從浮柵流入基片。2764中信息擦除也不是十分容易的，把2764放在陽(yáng)光下爆曬大約需要一星期才會(huì)擦干凈，在普通熒光燈下需要三年才會(huì)擦除。（3） 工作方式和編程2764可以分為正常和編程兩種工作方式。正常工作方式是指2764在它所用應(yīng)用系統(tǒng)中的工作方式，常分為讀出和維持兩種工作狀態(tài)；編程方式是指給2764寫(xiě)入程序時(shí)的工作方式，常常在專(zhuān)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上進(jìn)行，又可分為編程、禁止編程和校驗(yàn)三種工作狀態(tài)。 （4）存儲(chǔ)器擴(kuò)展硬件電路本系統(tǒng)采用全譯碼

46、方式擴(kuò)展片外ROM存儲(chǔ)器。全譯碼方式是所有片選地址線全部參加譯碼的工作方式。在全譯碼方式中，存儲(chǔ)器每個(gè)存儲(chǔ)單元只有唯一的一個(gè)CPU地址和它一一對(duì)應(yīng)，只要單片機(jī)發(fā)出這個(gè)地址就可選中該存儲(chǔ)單元工作，故不存在地址重疊現(xiàn)象。但全譯碼方式的缺點(diǎn)是所需地址譯碼 電路較多。在最小系統(tǒng)中，所有的外部芯片都通過(guò)地址總線（AB）、數(shù)據(jù)總線（DB）和控制總線（CB）這三組總線進(jìn)行擴(kuò)展。8031由于使用外部程序存儲(chǔ)器，故片外程序存儲(chǔ)器選擇使能端必須接地。片外取指控制端與程序存儲(chǔ)器2764的端相連。地址總線由P0口提供低8位地址線A0A7，P2口提供高8位地址線。由于P0口還要作數(shù)據(jù)總線口，只能分時(shí)做地址線，故P0口輸

47、出的低8位地址數(shù)據(jù)必須用鎖存器鎖存。鎖存器的鎖存控制信號(hào)為8031引腳ALE輸出控制信號(hào)。因此，8031單片機(jī)的P0。0P0。7引腳與地址鎖存器74LS373的D0D7引腳相連，經(jīng)74LS373，再由74LS373的O0O7引腳與2764的A0A7引腳相連。當(dāng)ALE輸出為高電平時(shí)地址鎖存器是透明的，P0口輸出的低8位直接通過(guò)鎖存器進(jìn)入2764，在ALE的下降沿控制鎖存器鎖存，將P0口輸出的地址鎖存在74LS373中，直到ALE再次變?yōu)楦唠娖?。擴(kuò)展電路如圖4-5所示。圖4.5 擴(kuò)展電路圖4.7 8155內(nèi)部結(jié)構(gòu)和引腳功能8155是Intel公司研制的通用I/O接口芯片。MSC51和8155相連不

48、僅可為外設(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端口（C口），而且也可為CPU提供一個(gè)256字節(jié)的RAM存儲(chǔ)器和一個(gè)14位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。因此廣泛用于MSC51系統(tǒng)中。4.7.1 8155內(nèi)部結(jié)構(gòu)8155內(nèi)部共由七部分組成，它們是雙向數(shù)據(jù)總線緩沖器、地址鎖存器、地址譯碼器和讀寫(xiě)控制器、RAM存儲(chǔ)器、I/O寄存器、命令寄存器和狀態(tài)寄存器以及定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等?，F(xiàn)對(duì)各部分電路分述如下：（1）雙向數(shù)據(jù)總線緩沖器：該緩沖器是8位的，用于傳送CPU對(duì)RAM存儲(chǔ)器的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。（2）地址鎖存器：共有8位，用于鎖存CPU送來(lái)的RAM單元地址和端口地址。（3）地址譯碼器和讀寫(xiě)控制器：地址譯碼器的三位

49、地址由地址鎖存器輸出端送來(lái)，譯碼后可以選中命令/狀態(tài)寄存器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器和A、B、C三個(gè)I/O寄存器中某個(gè)工作。讀寫(xiě)控制器接收和線上信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)CPU和8155間所傳信息的控制。（4）RAM存儲(chǔ)器：容量為256字節(jié)，主要用于存放實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)單元地址由地址鎖存器輸出端送來(lái)。（5）I/O寄存器：分為A、B和C三個(gè)端口。A口和B口的I/O寄存器為8位，既可以存放外設(shè)的數(shù)據(jù)又可以存放外設(shè)的輸入數(shù)據(jù)；C口的I/O寄存器只有6位，用于存放I/O數(shù)據(jù)或命令/狀態(tài)信息。8155在某一瞬時(shí)選中I/O寄存器工作，這由CPU送給8155命令字決定。 （6）命令寄存器和狀態(tài)寄存器：皆為8位寄存器。命令寄存器存放CPU送來(lái)的命令字，狀態(tài)寄存器存放8155的狀態(tài)字。（7）定時(shí)器/計(jì)數(shù)器：這是一個(gè)二進(jìn)制14位的減1計(jì)數(shù)器，計(jì)數(shù)器初值由CPU通過(guò)的程序送來(lái)。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器由T/IN輸入線上脈沖減1，每當(dāng)計(jì)滿溢時(shí)可在線上輸出一個(gè)終止脈沖。4.7.2 8155具體引腳功能8155共有40條引線，采用雙列直插式封裝。如圖4-6所示。圖4.6 直插式封裝圖（1）AD7AD0（8條）：AD7AD0位地址/數(shù)據(jù)總線，?？珊蚆CS-51的P0口相接，用于分時(shí)地傳送地址/數(shù)據(jù)信息。（