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1、 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì)西 安 電 子 科 技 大 學(xué) 機(jī) 電 工 程 學(xué) 院測(cè) 控 工 程 與 儀 器 系 賀 華 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 自 動(dòng) 測(cè) 試 技 術(shù) 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì)引 言 單 片 機(jī) 是 現(xiàn) 代 自 動(dòng) 化 測(cè) 控 儀 器 儀 表 的 核 心 部 件 ， 用 單 片 機(jī) 組 成 的 儀 器 儀 表 不 但 可 以 用 軟 件 實(shí) 現(xiàn) 傳 統(tǒng) 儀器 儀 表 中 許 多 硬 件 測(cè) 量 電 路 的 功 能 ， 而 且 還 可 以 用 軟件 對(duì) 測(cè) 試 結(jié) 果 進(jìn) 行 進(jìn) 一 步 的 整

2、 理 、 運(yùn) 算 、 加 工 或 推演 ， 獲 得 傳 統(tǒng) 儀 器 難 于 測(cè) 量 或 者 根 本 無 法 測(cè) 量 到 的 數(shù)據(jù) 和 深 層 結(jié) 果 。 從 這 個(gè) 意 義 上 ， 人 們 將 用 微 處 理 器或 單 片 機(jī) 構(gòu) 成 的 儀 器 統(tǒng) 稱 為 “ 智 能 儀 器 ” 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 智 能 儀 器 工 作 過 程1、 微 處 理 器 接 收 來 自 鍵 盤 或 GPIB接 口 命 令 ， 解 釋 并 執(zhí)行 這 些 命 令 ；2、 微 處 理 器 通 過 接 口 發(fā) 出 各 種 控 制 信 息 給 測(cè) 試 電 路 ，以 規(guī) 定 功 能 、

3、 啟 動(dòng) 測(cè) 量 、 改 變 工 作 方 式 等 ，3、 當(dāng) 測(cè) 試 電 路 完 成 一 次 測(cè) 量 后 ， 微 處 理 器 讀 取 測(cè) 量 數(shù)據(jù) ， 進(jìn) 行 必 要 的 加 工 、 計(jì) 算 、 變 換 等 處 理 ， 最 后 以各 種 方 式 輸 出 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 早 期 智 能 儀 器 常 用 的 微 處 理 器 有 M6800， Z80等 。近 年 來 逐 漸 為 Intel的 51系 列 和 96系 列 單 片 機(jī) 、Motorola的 M6805系 列 和 M68HC11系 列 ， 16系 列 和32系 列 等 單 片 機(jī) 所 取 代 。智

4、 能 儀 器 的 設(shè) 計(jì) 步 驟 ： 在 用 單 片 機(jī) 進(jìn) 行 儀 器 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 先 要 按 儀 器 的 功 能要 求 選 擇 單 片 機(jī) 的 品 種 和 型 號(hào) 并 確 定 其 工 作 模 式 ， 然后 設(shè) 計(jì) 儀 器 主 機(jī) 的 系 統(tǒng) 電 路 ， 各 種 功 能 接 口 電 路 、 監(jiān)控 程 序 和 各 種 儀 器 功 能 程 序 ， 最 后 進(jìn) 行 系 統(tǒng) 的 安 裝 調(diào)試 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 本 章 我 們 以 8031， 8751（ 包 括 80c31、 80c55等 高性 能 低 功 耗 兼 容 芯 片 ） ， 8098和 M68HC

5、11四 種 單 片機(jī) 為 例 來 討 論 單 片 機(jī) 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 方 法 。 介 紹幾 種 接 口 集 成 電 路 在 智 能 儀 器 設(shè) 計(jì) 中 的 應(yīng) 用 。 討 論 儀器 鍵 盤 、 顯 示 器 的 接 口 設(shè) 計(jì) 及 有 聲 儀 器 語 音 電 路 的 接口 原 理 和 方 法 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 2.1 儀 器 中 單 片 機(jī) 的 工 作 模式 與 端 口 特 性 2.2 存 貯 系 統(tǒng) 的 擴(kuò) 展 設(shè) 計(jì) 2.3 儀 用 鍵 盤 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 2.4 數(shù) 據(jù) 顯 示 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 自 動(dòng) 測(cè) 試 技 術(shù) 第 2章 智

6、 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì)2.1 儀 器 中 單 片 機(jī) 的 工 作 模 式 與 端 口 特 性 在 進(jìn) 行 單 片 機(jī) 儀 器 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 首 先 要 按 儀 器 系 統(tǒng)的 規(guī) 模 和 性 能 要 求 選 擇 所 需 要 的 單 片 機(jī) 芯 片 的 品 種 和型 號(hào) ， 并 設(shè) 置 好 相 應(yīng) 的 單 片 機(jī) 工 作 模 式 。 單 片 機(jī) 的端 口 引 角 多 數(shù) 是 多 功 能 的 ， 一 個(gè) 端 口 可 以 擁 有 1 種 、 2 種 甚 至 3 種 功 能 ， 可 分 別 稱 為 該 引 腳 的 第 1功 能 、第 2功 能 等 等 。 因 此 在 使 用 時(shí) 首

7、先 要 注 意 單 片 機(jī) 各端 口 的 功 能 以 及 在 不 同 工 作 模 式 下 的 使 用 特 點(diǎn) 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì)一 、 單 片 模 式 和 擴(kuò) 展 模 式 在 儀 器 儀 表 中 設(shè) 備 的 規(guī) 模 不 同 ， 單 片 機(jī) 的 工 作 模式 也 是 不 同 的 。 儀 器 中 的 單 片 機(jī) 既 可 以 按 單 片 模 式 操 作 ， 也 可 以按 擴(kuò) 展 模 式 操 作 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì)1、 單 片 模 式 儀 器 系 統(tǒng) 的 規(guī) 模 較 小 、 單 片 機(jī) 的 片 內(nèi) 存 貯 器 和 部件 功 能

8、 已 經(jīng) 夠 用 不 需 要 外 接 的 擴(kuò) 展 部 件 ， 因 而 只 用 簡(jiǎn)單 的 I/O操 作 就 構(gòu) 成 一 個(gè) 獨(dú) 立 的 功 能 （ 儀 器 ） 系 統(tǒng) ，這 種 操 作 方 式 稱 為 單 片 模 式 。 這 時(shí) 單 片 機(jī) 的 絕 大 部 分端 口 常 工 作 與 它 們 的 第 1功 能 狀 態(tài) ， 單 片 機(jī) 對(duì) 片 外 數(shù)據(jù) 的 讀 寫 只 體 現(xiàn) 于 對(duì) 有 關(guān) 端 口 的 簡(jiǎn) 單 I/O操 作 。 因 此在 進(jìn) 行 系 統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 中 ， 我 們 只 要 注 意 與 所 用 端 口 相 關(guān) 的片 內(nèi) 寄 存 器 的 設(shè) 置 、 各 端 口 的 具 體 I/O操 作 方

9、 法 以 及端 口 的 負(fù) 載 能 力 就 可 以 了 。 單 片 模 式 下 的 系 統(tǒng) 電 路 比較 簡(jiǎn) 單 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì)2、 擴(kuò) 展 模 式 當(dāng) 儀 器 系 統(tǒng) 的 規(guī) 模 較 大 、 除 了 使 用 片 內(nèi) 存 儲(chǔ) 器 和功 能 部 件 外 還 需 要 外 接 擴(kuò) 展 存 儲(chǔ) 器 或 尋 址 其 它 功 能 部件 才 能 滿 足 系 統(tǒng) 要 求 時(shí) ， 可 以 使 單 片 機(jī) 選 擇 在 擴(kuò) 展 模式 下 工 作 。 在 這 種 情 況 下 ， 為 了 實(shí) 現(xiàn) 對(duì) 外 部 數(shù) 據(jù) 的 尋址 讀 寫 ， 單 片 機(jī) 的 有 些 端 口 要 按

10、系 統(tǒng) 總 線 使 用 。 例 如 8031的 P2口 在 擴(kuò) 展 模 式 下 常 按 它 的 第 2功 能 用 作 高 8位 地 址 總 線 ， P3中 的 P3.6、 P3.7也 按 它 們 的 第 2功 能 用 作 讀 寫 控 制 總 線 等 等 。 因 此 ， 在 擴(kuò) 展 模 式 下 的單 片 機(jī) 系 統(tǒng) 電 路 要 按 實(shí) 際 需 要 進(jìn) 行 專 門 總 線 擴(kuò) 展 設(shè) 計(jì)和 地 址 空 間 的 分 配 設(shè) 計(jì) 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 不 管 選 擇 哪 一 種 工 作 模 式 ， 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 中 的 不同 I/O電 路 或 功 能 部

11、件 總 是 通 過 接 口 電 路 與 單 片 機(jī) 端口 引 腳 連 接 在 一 起 的 。 為 此 ， 我 們 首 先 要 熟 悉 各 種 儀用 單 片 機(jī) 引 腳 端 口 的 使 用 特 點(diǎn) 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì)二 、 單 片 機(jī) 概 覽 單 片 機(jī) 是 一 種 集 成 在 電 路 芯 片 ， 是 采 用 超 大 規(guī) 模集 成 電 路 技 術(shù) 把 具 有 數(shù) 據(jù) 處 理 能 力 的 中 央 處 理 器 CPU隨 機(jī) 存 儲(chǔ) 器 RAM、 只 讀 存 儲(chǔ) 器 ROM、 多 種 I/O口 和 中斷 系 統(tǒng) 、 定 時(shí) 器 /計(jì) 時(shí) 器 等 功 能 （ 可 能

12、 還 包 括 顯 示 驅(qū) 動(dòng)電 路 、 脈 寬 調(diào) 制 電 路 、 模 擬 多 路 轉(zhuǎn) 換 器 、 A/D轉(zhuǎn) 換 器等 電 路 ） 集 成 到 一 塊 硅 片 上 構(gòu) 成 的 一 個(gè) 小 而 完 善 的 計(jì)算 機(jī) 系 統(tǒng) 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì)單 片 機(jī) 介 紹 早 期 的 單 片 機(jī) 都 是 8位 或 4位 的 。 其 中 最 成 功 的 是INTEL的 8031， 因 為 簡(jiǎn) 單 可 靠 而 性 能 不 錯(cuò) 獲 得 了 很 大的 好 評(píng) 。 此 后 在 8031上 發(fā) 展 出 了 MCS51系 列 單 片 機(jī) 系統(tǒng) 。 基 于 這 一 系 統(tǒng) 的 單 片

13、機(jī) 系 統(tǒng) 直 到 現(xiàn) 在 還 在 廣 泛 使用 。 隨 著 工 業(yè) 控 制 領(lǐng) 域 要 求 的 提 高 ， 開 始 出 現(xiàn) 了 16位單 片 機(jī) ， 但 因 為 性 價(jià) 比 不 理 想 并 未 得 到 很 廣 泛 的 應(yīng) 用 。90年 代 后 隨 著 消 費(fèi) 電 子 產(chǎn) 品 大 發(fā) 展 ， 單 片 機(jī) 技 術(shù) 得 到了 巨 大 提 高 。 隨 著 INTELi960系 列 特 別 是 后 來 的ARM系 列 的 廣 泛 應(yīng) 用 ， 32位 單 片 機(jī) 迅 速 取 代 16位 單片 機(jī) 的 高 端 地 位 ， 并 且 進(jìn) 入 主 流 市 場(chǎng) 。 而 傳 統(tǒng) 的 8位單 片 機(jī) 的 性 能 也

14、得 到 了 飛 速 提 高 ， 處 理 能 力 比 起 80年 代 提 高 了 數(shù) 百 倍 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 目 前 ， 高 端 的 32位 單 片 機(jī) 主 頻 已 經(jīng) 超 過 300MHz，性 能 直 追 90年 代 中 期 的 專 用 處 理 器 ， 而 普 通 的 型 號(hào) 出廠 價(jià) 格 跌 落 至 1美 元 ， 最 高 端 1的 型 號(hào) 也 只 有 10美 元 。當(dāng) 代 單 片 機(jī) 系 統(tǒng) 已 經(jīng) 不 再 只 在 裸 機(jī) 環(huán) 境 下 開 發(fā) 和 使 用 ，大 量 專 用 的 嵌 入 式 操 作 系 統(tǒng) 被 廣 泛 應(yīng) 用 在 全 系 列 的 單片

15、機(jī) 上 。 而 在 作 為 掌 上 電 腦 和 手 機(jī) 核 心 處 理 的 高 端 單片 機(jī) 甚 至 可 以 直 接 使 用 專 用 的 Windows和 Linux操 作系 統(tǒng) 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 單 片 機(jī) 比 專 用 處 理 器 更 適 合 應(yīng) 用 于 嵌 入 式 系 統(tǒng) ，因 此 它 得 到 了 最 多 的 應(yīng) 用 。 事 實(shí) 上 單 片 機(jī) 是 世 界 上 數(shù)量 最 多 的 計(jì) 算 機(jī) 。 現(xiàn) 代 人 類 生 活 中 所 用 的 幾 乎 每 件 電子 和 機(jī) 械 產(chǎn) 品 中 都 會(huì) 集 成 有 單 片 機(jī) 。 手 機(jī) 、 電 話 、 計(jì)算 器 、

16、 家 用 電 器 、 電 子 玩 具 、 掌 上 電 腦 以 及 鼠 標(biāo) 等 電腦 配 件 中 都 配 有 1-2部 單 片 機(jī) 。 而 個(gè) 人 電 腦 中 也 會(huì) 有 為數(shù) 不 少 的 單 片 機(jī) 在 工 作 。 汽 車 上 一 般 配 備 40多 部 單 片機(jī) ， 復(fù) 雜 的 工 業(yè) 控 制 系 統(tǒng) 上 甚 至 可 能 有 數(shù) 百 臺(tái) 單 片 機(jī)在 同 時(shí) 工 作 ！ 單 片 機(jī) 的 數(shù) 量 不 僅 遠(yuǎn) 超 過 PC機(jī) 和 其 他 計(jì)算 的 總 和 ， 甚 至 比 人 類 的 數(shù) 量 還 要 多 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 單 片 機(jī) 又 稱 單 片 微 控

17、制 器 ,它 不 是 完 成 某 一 個(gè) 邏 輯功 能 的 芯 片 ,而 是 把 一 個(gè) 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 集 成 到 一 個(gè) 芯 片 上 。相 當(dāng) 于 一 個(gè) 微 型 的 計(jì) 算 機(jī) ， 和 計(jì) 算 機(jī) 相 比 ， 單 片 機(jī) 只缺 少 了 I/O設(shè) 備 。 概 括 的 講 ： 一 塊 芯 片 就 成 了 一 臺(tái) 計(jì)算 機(jī) 。 它 的 體 積 小 、 質(zhì) 量 輕 、 價(jià) 格 便 宜 、 為 學(xué) 習(xí) 、 應(yīng)用 和 開 發(fā) 提 供 了 便 利 條 件 。 同 時(shí) ， 學(xué) 習(xí) 使 用 單 片 機(jī) 是了 解 計(jì) 算 機(jī) 原 理 與 結(jié) 構(gòu) 的 最 佳 選 擇 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本

18、系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 單 片 機(jī) 內(nèi) 部 也 用 和 電 腦 功 能 類 似 的 模 塊 ， 比 如CPU， 內(nèi) 存 ， 并 行 總 線 ， 還 有 和 硬 盤 作 用 相 同 的 存 儲(chǔ)器 件 ， 不 同 的 是 它 的 這 些 部 件 性 能 都 相 對(duì) 我 們 的 家 用電 腦 弱 很 多 ， 不 過 價(jià) 錢 也 是 低 的 ， 一 般 不 超 過 10元 即可 .用 它 來 做 一 些 控 制 電 器 一 類 不 是 很 復(fù) 雜 的 工 作足 矣 了 。 我 們 現(xiàn) 在 用 的 全 自 動(dòng) 滾 筒 洗 衣 機(jī) 、 排 煙 罩 、VCD等 等 的 家 電 里 面 都 可 以 看 到 它 的

19、 身 影 ！ .它 主要 是 作 為 控 制 部 分 的 核 心 部 件 。 它 是 一 種 在 線 式 實(shí) 時(shí) 控 制 計(jì) 算 機(jī) ， 在 線 式 就 是 現(xiàn)場(chǎng) 控 制 ， 需 要 的 是 有 較 強(qiáng) 的 抗 干 擾 能 力 ， 較 低 的 成 本 ，這 也 是 和 離 線 式 計(jì) 算 機(jī) 的 （ 比 如 家 用 PC） 的 主 要 區(qū) 別 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 單 片 機(jī) 是 靠 程 序 運(yùn) 行 的 ， 并 且 可 以 修 改 。 通 過 不同 的 程 序 實(shí) 現(xiàn) 不 同 的 功 能 ， 尤 其 是 特 殊 的 獨(dú) 特 的 一 些功 能 ， 這 是 別

20、的 器 件 需 要 費(fèi) 很 大 力 氣 才 能 做 到 的 ， 有些 則 是 花 大 力 氣 也 很 難 做 到 的 。 一 個(gè) 不 是 很 復(fù) 雜 的 功能 要 是 用 美 國(guó) 50年 代 開 發(fā) 的 74系 列 ， 或 者 60年 代 的CD4000系 列 這 些 純 硬 件 來 搞 定 的 話 ， 電 路 一 定 是 一塊 大 PCB板 ！ 但 是 如 果 要 是 用 美 國(guó) 70年 代 成 功 投 放 市場(chǎng) 的 系 列 單 片 機(jī) ， 結(jié) 果 就 會(huì) 有 天 壤 之 別 ！ 只 因 為 單 片機(jī) 的 通 過 你 編 寫 的 程 序 可 以 實(shí) 現(xiàn) 高 智 能 ， 高 效 率 ， 以及

21、高 可 靠 性 ！ 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 由 于 單 片 機(jī) 對(duì) 成 本 是 敏 感 的 ， 所 以 目 前 占 統(tǒng) 治 地位 的 軟 件 還 是 最 低 級(jí) 匯 編 語 言 ， 它 是 除 了 二 進(jìn) 制 機(jī) 器碼 以 上 最 低 級(jí) 的 語 言 了 ， 既 然 這 么 低 級(jí) 為 什 么 還 要 用呢 ？ 很 多 高 級(jí) 的 語 言 已 經(jīng) 達(dá) 到 了 可 視 化 編 程 的 水 平 為什 么 不 用 呢 ？ 原 因 很 簡(jiǎn) 單 ， 就 是 單 片 機(jī) 沒 有 家 用 計(jì) 算機(jī) 那 樣 的 CPU， 也 沒 有 像 硬 盤 那 樣 的 海 量 存 儲(chǔ) 設(shè) 備

22、 。一 個(gè) 可 視 化 高 級(jí) 語 言 編 寫 的 小 程 序 里 面 即 使 只 有 一 個(gè)按 鈕 ， 也 會(huì) 達(dá) 到 幾 十 K的 尺 寸 ！ 對(duì) 于 家 用 PC的 硬 盤 來講 沒 什 么 ， 可 是 對(duì) 于 單 片 機(jī) 來 講 是 不 能 接 受 的 。 單 片機(jī) 在 硬 件 資 源 方 面 的 利 用 率 必 須 很 高 才 行 ， 所 以 匯 編雖 然 原 始 卻 還 是 在 大 量 使 用 。 一 樣 的 道 理 ， 如 果 把 巨型 計(jì) 算 機(jī) 上 的 操 作 系 統(tǒng) 和 應(yīng) 用 軟 件 拿 到 家 用 PC上 來 運(yùn)行 ， 家 用 PC的 也 是 承 受 不 了 的 。 第

23、 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 可 以 說 ， 二 十 世 紀(jì) 跨 越 了 三 個(gè) “ 電 ” 的 時(shí) 代 ， 即電 氣 時(shí) 代 、 電 子 時(shí) 代 和 現(xiàn) 已 進(jìn) 入 的 電 腦 時(shí) 代 。 不 過 ，這 種 電 腦 ， 通 常 是 指 個(gè) 人 計(jì) 算 機(jī) ， 簡(jiǎn) 稱 PC機(jī) 。 它 由 主機(jī) 、 鍵 盤 、 顯 示 器 等 組 成 。 還 有 一 類 計(jì) 算 機(jī) ， 大 多 數(shù)人 卻 不 怎 么 熟 悉 。 這 種 計(jì) 算 機(jī) 就 是 把 智 能 賦 予 各 種 機(jī)械 的 單 片 機(jī) （ 亦 稱 微 控 制 器 ） 。 顧 名 思 義 ， 這 種 計(jì) 算機(jī) 的 最 小

24、系 統(tǒng) 只 用 了 一 片 集 成 電 路 ， 即 可 進(jìn) 行 簡(jiǎn) 單 運(yùn)算 和 控 制 。 因 為 它 體 積 小 ， 通 常 都 藏 在 被 控 機(jī) 械 的“ 肚 子 ” 里 。 它 在 整 個(gè) 裝 置 中 ， 起 著 有 如 人 類 頭 腦 的作 用 ， 它 出 了 毛 病 ， 整 個(gè) 裝 置 就 癱 瘓 了 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 現(xiàn) 在 ， 這 種 單 片 機(jī) 的 使 用 領(lǐng) 域 已 十 分 廣 泛 ， 如 智能 儀 表 、 實(shí) 時(shí) 工 控 、 通 訊 設(shè) 備 、 導(dǎo) 航 系 統(tǒng) 、 家 用 電 器等 。 各 種 產(chǎn) 品 一 旦 用 上 了 單 片

25、機(jī) ， 就 能 起 到 使 產(chǎn) 品 升級(jí) 換 代 的 功 效 ， 常 在 產(chǎn) 品 名 稱 前 冠 以 形 容 詞 “智能 型 ” ， 如 智 能 型 洗 衣 機(jī) 等 。 現(xiàn) 在 有 些 工 廠 的 技 術(shù) 人員 或 其 它 業(yè) 余 電 子 開 發(fā) 者 搞 出 來 的 某 些 產(chǎn) 品 ， 不 是 電路 太 復(fù) 雜 ， 就 是 功 能 太 簡(jiǎn) 單 且 極 易 被 仿 制 。 究 其 原 因 ，可 能 就 卡 在 產(chǎn) 品 未 使 用 單 片 機(jī) 或 其 它 可 編 程 邏 輯 器 件上 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 單 片 機(jī) 誕 生 于 20世 紀(jì) 70年 代 末 ，

26、經(jīng) 歷 了 SCM、MCU、 SoC三 大 階 段 。單 片 機(jī) 的 基 本 結(jié) 構(gòu) 單 片 機(jī) 由 運(yùn) 算 器 、 控 制 器 、 存 儲(chǔ) 器 、 輸 入 輸 出 設(shè)備 構(gòu) 成 。起 初 模 型 1.SCM即 單 片 微 型 計(jì) 算 機(jī) （ SingleChipMicrocomputer） 階 段 ， 主 要 是 尋 求 最 佳 的 單 片 形 態(tài)嵌 入 式 系 統(tǒng) 的 最 佳 體 系 結(jié) 構(gòu) 。 “ 創(chuàng) 新 模 式 ” 獲 得 成 功 ，奠 定 了 SCM與 通 用 計(jì) 算 機(jī) 完 全 不 同 的 發(fā) 展 道 路 。 在 開創(chuàng) 嵌 入 式 系 統(tǒng) 獨(dú) 立 發(fā) 展 道 路 上 ， Intel

27、公 司 功 不 可 沒 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 2.MCU即 微 控 制 器 （ MicroControllerUnit） 階段 ， 主 要 的 技 術(shù) 發(fā) 展 方 向 是 ： 不 斷 擴(kuò) 展 滿 足 嵌 入 式 應(yīng)用 時(shí) ， 對(duì) 象 系 統(tǒng) 要 求 的 各 種 外 圍 電 路 與 接 口 電 路 ， 突顯 其 對(duì) 象 的 智 能 化 控 制 能 力 。 它 所 涉 及 的 領(lǐng) 域 都 與 對(duì)象 系 統(tǒng) 相 關(guān) ， 因 此 ， 發(fā) 展 MCU的 重 任 不 可 避 免 地 落在 電 氣 、 電 子 技 術(shù) 廠 家 。 從 這 一 角 度 來 看 ， Intel

28、逐 漸淡 出 MCU的 發(fā) 展 也 有 其 客 觀 因 素 。 在 發(fā) 展 MCU方 面 ，最 著 名 的 廠 家 當(dāng) 數(shù) Philips公 司 。 Philips公 司 以 其 在 嵌 入 式 應(yīng) 用 方 面 的 巨 大 優(yōu) 勢(shì) ，將 MCS-51從 單 片 微 型 計(jì) 算 機(jī) 迅 速 發(fā) 展 到 微 控 制 器 。因 此 ， 當(dāng) 我 們 回 顧 嵌 入 式 系 統(tǒng) 發(fā) 展 道 路 時(shí) ， 不 要 忘 記Intel和 Philips的 歷 史 功 績(jī) 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 3.嵌 入 式 系 統(tǒng) 單 片 機(jī) 是 嵌 入 式 系 統(tǒng) 的 獨(dú) 立 發(fā) 展 之

29、路 ， 向 MCU階 段 發(fā) 展 的 重 要 因 素 ， 就 是 尋 求 應(yīng) 用 系 統(tǒng) 在 芯 片 上 的最 大 化 解 決 ； 因 此 ， 專 用 單 片 機(jī) 的 發(fā) 展 自 然 形 成 了SoC （ SystemonaChip） 化 趨 勢(shì) 。 隨 著 微 電 子 技 術(shù) 、IC設(shè) 計(jì) 、 EDA工 具 的 發(fā) 展 ， 基 于 SoC的 單 片 機(jī) 應(yīng) 用 系統(tǒng) 設(shè) 計(jì) 會(huì) 有 較 大 的 發(fā) 展 。 因 此 ， 對(duì) 單 片 機(jī) 的 理 解 可 以從 單 片 微 型 計(jì) 算 機(jī) 、 單 片 微 控 制 器 延 伸 到 單 片 應(yīng) 用 系統(tǒng) 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的

30、 設(shè) 計(jì)單 片 機(jī) 發(fā) 展 史 1971年 intel公 司 研 制 出 世 界 上 第 一 個(gè) 4位 的 微 處理 器 ； Intel公 司 的 霍 夫 研 制 成 功 世 界 上 第 一 塊 4位 微處 理 器 芯 片 Intel4004， 標(biāo) 志 著 第 一 代 微 處 理 器 問 世 ，微 處 理 器 和 微 機(jī) 時(shí) 代 從 此 開 始 。 因 發(fā) 明 微 處 理 器 ， 霍夫 被 英 國(guó) 經(jīng) 濟(jì) 學(xué) 家 雜 志 列 為 “ 二 戰(zhàn) 以 來 最 有 影 響力 的 7位 科 學(xué) 家 ” 之 一 。 1971年 11月 ， Intel推 出 MCS-4微 型 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng)（ 包 括

31、4001ROM芯 片 、 4002RAM芯 片 、 4003移 位 寄存 器 芯 片 和 4004微 處 理 器 ） 其 中 4004（ 下 圖 ） 包 含2300個(gè) 晶 體 管 ， 尺 寸 規(guī) 格 為 3mm 4mm， 計(jì) 算 性 能 遠(yuǎn)遠(yuǎn) 超 過 當(dāng) 年 的 ENIAC， 最 初 售 價(jià) 為 200美 元 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 1972年 4月 ， 霍 夫 等 人 開 發(fā) 出 第 一 個(gè) 8位 微 處 理 器Intel8008。 由 于 8008采 用 的 是 P溝 道 MOS微 處 理 器 ，因 此 仍 屬 第 一 代 微 處 理 器 。 1973年

32、intel公 司 研 制 出 8位 的 微 處 理 器 8080； 1973年 8月 ， 霍 夫 等 人 研 制 出 8位 微 處 理 器 Intel8080， 以 N溝 道 MOS電 路 取 代 了 P溝 道 ， 第 二 代 微 處 理 器 就 此 誕生 。 主 頻 2MHz的 8080芯 片 運(yùn) 算 速 度 比 8008快 10倍 ，可 存 取 64KB存 儲(chǔ) 器 ， 使 用 了 基 于 6微 米 技 術(shù) 的 6000個(gè)晶 體 管 ， 處 理 速 度 為 0.64MIPS（ MillionInstructionsPerSecond） 。 1975年 4月 ， MITS發(fā) 布 第 一 個(gè) 通

33、 用 型 Altair8800，售 價(jià) 375美 元 ， 帶 有 1KB存 儲(chǔ) 器 。 這 是 世 界 上 第 一 臺(tái) 微 型 計(jì) 算 機(jī) 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 1976年 intel公 司 研 制 出 MCS-48系 列 8位 的 單 片 機(jī) ，這 也 是 單 片 機(jī) 的 問 世 。 Zilog公 司 于 1976年 開 發(fā) 的 Z80微 處 理 器 ， 廣 泛 用于 微 型 計(jì) 算 機(jī) 和 工 業(yè) 自 動(dòng) 控 制 設(shè) 備 。 當(dāng) 時(shí) ， Zilog、Motorola和 Intel在 微 處 理 器 領(lǐng) 域 三 足 鼎 立 。 20世 紀(jì) 80年 代 初

34、， Intel公 司 在 MCS-48系 列 單 片機(jī) 的 基 礎(chǔ) 上 ， 推 出 了 MCS-51系 列 8位 高 檔 單 片 機(jī) 。MCS-51系 列 單 片 機(jī) 無 論 是 片 內(nèi) RAM容 量 ， I/O口 功能 ， 系 統(tǒng) 擴(kuò) 展 方 面 都 有 了 很 大 的 提 高 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì)單 片 機(jī) 的 應(yīng) 用 目 前 單 片 機(jī) 滲 透 到 我 們 生 活 的 各 個(gè) 領(lǐng) 域 ， 幾 乎 很難 找 到 哪 個(gè) 領(lǐng) 域 沒 有 單 片 機(jī) 的 蹤 跡 。 導(dǎo) 彈 的 導(dǎo) 航 裝 置 ，飛 機(jī) 上 各 種 儀 表 的 控 制 ， 計(jì) 算 機(jī) 的 網(wǎng)

35、 絡(luò) 通 訊 與 數(shù) 據(jù) 傳輸 ， 工 業(yè) 自 動(dòng) 化 過 程 的 實(shí) 時(shí) 控 制 和 數(shù) 據(jù) 處 理 ， 廣 泛 使用 的 各 種 智 能 IC卡 ， 民 用 豪 華 轎 車 的 安 全 保 障 系 統(tǒng) ，錄 像 機(jī) 、 攝 像 機(jī) 、 全 自 動(dòng) 洗 衣 機(jī) 的 控 制 ， 以 及 程 控 玩具 、 電 子 寵 物 等 等 ， 這 些 都 離 不 開 單 片 機(jī) 。 更 不 用 說自 動(dòng) 控 制 領(lǐng) 域 的 機(jī) 器 人 、 智 能 儀 表 、 醫(yī) 療 器 械 以 及 各種 智 能 機(jī) 械 了 。 因 此 ， 單 片 機(jī) 的 學(xué) 習(xí) 、 開 發(fā) 與 應(yīng) 用 將造 就 一 批 計(jì) 算 機(jī) 應(yīng)

36、用 與 智 能 化 控 制 的 科 學(xué) 家 、 工 程 師 。 單 片 機(jī) 廣 泛 應(yīng) 用 于 儀 器 儀 表 、 家 用 電 器 、 醫(yī) 用 設(shè)備 、 航 空 航 天 、 專 用 設(shè) 備 的 智 能 化 管 理 及 過 程 控 制 等 領(lǐng) 域 ， 大 致 可 分 如 下 幾 個(gè) 范 疇 ： 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 1.在 智 能 儀 器 儀 表 上 的 應(yīng) 用 單 片 機(jī) 具 有 體 積 小 、 功 耗 低 、 控 制 功 能 強(qiáng) 、 擴(kuò) 展靈 活 、 微 型 化 和 使 用 方 便 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 廣 泛 應(yīng) 用 于 儀 器 儀表 中 ， 結(jié) 合 不 同 類

37、型 的 傳 感 器 ， 可 實(shí) 現(xiàn) 諸 如 電 壓 、 功率 、 頻 率 、 濕 度 、 溫 度 、 流 量 、 速 度 、 厚 度 、 角 度 、長(zhǎng) 度 、 硬 度 、 元 素 、 壓 力 等 物 理 量 的 測(cè) 量 。 采 用 單 片機(jī) 控 制 使 得 儀 器 儀 表 數(shù) 字 化 、 智 能 化 、 微 型 化 ， 且 功能 比 起 采 用 電 子 或 數(shù) 字 電 路 更 加 強(qiáng) 大 。 例 如 精 密 的 測(cè)量 設(shè) 備 （ 功 率 計(jì) ， 示 波 器 ， 各 種 分 析 儀 ） 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 2.在 工 業(yè) 控 制 中 的 應(yīng) 用 用 單 片

38、機(jī) 可 以 構(gòu) 成 形 式 多 樣 的 控 制 系 統(tǒng) 、 數(shù) 據(jù) 采集 系 統(tǒng) 。 例 如 工 廠 流 水 線 的 智 能 化 管 理 ， 電 梯 智 能 化控 制 、 各 種 報(bào) 警 系 統(tǒng) ， 與 計(jì) 算 機(jī) 聯(lián) 網(wǎng) 構(gòu) 成 二 級(jí) 控 制 系統(tǒng) 等 。 3.在 家 用 電 器 中 的 應(yīng) 用 可 以 這 樣 說 ， 現(xiàn) 在 的 家 用 電 器 基 本 上 都 采 用 了 單片 機(jī) 控 制 ， 從 電 飯 煲 、 洗 衣 機(jī) 、 電 冰 箱 、 空 調(diào) 機(jī) 、 彩電 、 其 他 音 響 視 頻 器 材 、 再 到 電 子 秤 量 設(shè) 備 ， 五 花 八門 ， 無 所 不 在 。 第 2章

39、 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 4.在 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 和 通 信 領(lǐng) 域 中 的 應(yīng) 用 現(xiàn) 代 的 單 片 機(jī) 普 遍 具 備 通 信 接 口 ， 可 以 很 方 便 地與 計(jì) 算 機(jī) 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 通 信 ， 為 在 計(jì) 算 機(jī) 網(wǎng) 絡(luò) 和 通 信 設(shè) 備間 的 應(yīng) 用 提 供 了 極 好 的 物 質(zhì) 條 件 ， 現(xiàn) 在 的 通 信 設(shè) 備 基本 上 都 實(shí) 現(xiàn) 了 單 片 機(jī) 智 能 控 制 ， 從 手 機(jī) ， 電 話 機(jī) 、 小型 程 控 交 換 機(jī) 、 樓 宇 自 動(dòng) 通 信 呼 叫 系 統(tǒng) 、 列 車 無 線 通信 、 再 到 日 常 工 作 中 隨 處 可

40、見 的 移 動(dòng) 電 話 ， 集 群 移 動(dòng)通 信 ， 無 線 電 對(duì) 講 機(jī) 等 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 5.單 片 機(jī) 在 醫(yī) 用 設(shè) 備 領(lǐng) 域 中 的 應(yīng) 用 單 片 機(jī) 在 醫(yī) 用 設(shè) 備 中 的 用 途 亦 相 當(dāng) 廣 泛 ， 例 如 醫(yī)用 呼 吸 機(jī) ， 各 種 分 析 儀 ， 監(jiān) 護(hù) 儀 ， 超 聲 診 斷 設(shè) 備 及 病床 呼 叫 系 統(tǒng) 等 等 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 6.在 各 種 大 型 電 器 中 的 模 塊 化 應(yīng) 用 某 些 專 用 單 片 機(jī) 設(shè) 計(jì) 用 于 實(shí) 現(xiàn) 特 定 功 能 ， 從 而 在

41、 各種 電 路 中 進(jìn) 行 模 塊 化 應(yīng) 用 ， 而 不 要 求 使 用 人 員 了 解 其 內(nèi)部 結(jié) 構(gòu) 。 如 音 樂 集 成 單 片 機(jī) ， 看 似 簡(jiǎn) 單 的 功 能 ， 微 縮 在純 電 子 芯 片 中 （ 有 別 于 磁 帶 機(jī) 的 原 理 ） ， 就 需 要 復(fù) 雜 的類 似 于 計(jì) 算 機(jī) 的 原 理 。 如 ： 音 樂 信 號(hào) 以 數(shù) 字 的 形 式 存 于存 儲(chǔ) 器 中 （ 類 似 于 ROM） ， 由 微 控 制 器 讀 出 ， 轉(zhuǎn) 化 為模 擬 音 樂 電 信 號(hào) （ 類 似 于 聲 卡 ） 。 在 大 型 電 路 中 ， 這 種 模 塊 化 應(yīng) 用 極 大 地 縮

42、小 了 體 積 ，簡(jiǎn) 化 了 電 路 ， 降 低 了 損 壞 、 錯(cuò) 誤 率 ， 也 方 便 于 更 換 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 7.單 片 機(jī) 在 汽 車 設(shè) 備 領(lǐng) 域 中 的 應(yīng) 用 單 片 機(jī) 在 汽 車 電 子 中 的 應(yīng) 用 非 常 廣 泛 ， 例 如 汽 車中 的 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 控 制 器 ， 基 于 CAN總 線 的 汽 車 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 智 能電 子 控 制 器 ， GPS導(dǎo) 航 系 統(tǒng) ， abs防 抱 死 系 統(tǒng) ， 制 動(dòng)系 統(tǒng) 等 等 。 此 外 ， 單 片 機(jī) 在 工 商 ， 金 融 ， 科 研 、 教 育 ， 國(guó) 防航 空 航 天 等

43、 領(lǐng) 域 都 有 著 十 分 廣 泛 的 用 途 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì)三 、 51 系 列 單 片 機(jī) 的 端 口 特 性 IntelMcs-51系 列 單 片 機(jī) 是 我 國(guó) 當(dāng) 前 應(yīng) 用 最 廣 泛的 一 種 單 片 機(jī) 機(jī) 種 。 該 系 列 的 標(biāo) 準(zhǔn) 芯 片 有 三 個(gè) 主 要 品種 ： 8051、 8751和 8031。 他 們 的 指 令 系 統(tǒng) ， 封 裝 系統(tǒng) 是 完 全 兼 容 的 ， 僅 在 內(nèi) 部 結(jié) 構(gòu) 和 使 用 方 法 上 存 在 一些 差 異 。 3種 芯 片 有 一 個(gè) 相 同 的 8位 微 處 理 器 ， 都 擁有 12

44、8個(gè) 字 節(jié) 的 RAM， 21個(gè) 特 殊 功 能 寄 存 器 ， 4個(gè) 8位 并 存 I/O口 ， 一 個(gè) 全 雙 工 串 行 口 和 兩 個(gè) 16位 定時(shí) /計(jì) 數(shù) 器 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 8051片 內(nèi) 擁 有 4KB的 ROM， 由 于 片 內(nèi) ROM需 要 由 芯 片 制 造 廠 家 專 門 的 工 藝 進(jìn) 行 編 程 ， 使 用 十 分不 便 ， 我 國(guó) 很 少 采 用 。 8751芯 片 改 用 4KB片 內(nèi)EPROM， 用 戶 能 按 自 己 的 要 求 對(duì) 它 進(jìn) 行 編 程 ， 使 用十 分 方 便 ， 因 此 不 但 可 用 來 設(shè)

45、計(jì) 單 片 模 式 儀 器 系 統(tǒng) ，也 多 用 在 擴(kuò) 展 模 式 的 儀 器 系 統(tǒng) 中 ， 缺 點(diǎn) 是 芯 片 的 價(jià) 格較 貴 。 8031芯 片 無 片 內(nèi) EPROM， 要 外 接 EPROM器 件 來 構(gòu) 成 它 的 程 序 存 貯 器 ， 這 種 方 法 雖 然 在 硬 件 聯(lián)接 上 比 較 麻 煩 一 些 ， 但 使 用 靈 活 ， 芯 片 價(jià) 格 也 十 分 低廉 ， 因 此 在 單 片 機(jī) 儀 器 設(shè) 計(jì) 中 采 用 最 多 ， 不 過 它 只 能 在 擴(kuò) 展 模 式 下 工 作 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì)1、 51系 列 單 片 機(jī) 的 封

46、 裝 引 腳用 單 片 機(jī) 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 時(shí) ， 總 是 首 先 關(guān) 心 它 的 封 裝 引腳 及 其 功 能 。 圖 2-1（ a） 畫 出 了 8031（ 80c31） 和 8751的 封 裝 引 腳 排 列 ， 現(xiàn) 將 各 引 腳 的 主 要 功 能 簡(jiǎn) 要 介紹 如 下 ： 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 18， 19（ XTAL1， XTAL2） 分 別 為 片 內(nèi)時(shí) 鐘 電 路 的 輸 入 端 和 輸 出 端 。 用 來 構(gòu) 成 自 激 式 或外 接 式 時(shí) 鐘 電 路 ， 如 圖 2-1（ b） 所 示

47、 。 時(shí) 鐘 頻 率可 設(shè) 計(jì) 為 （ 1 12） MHz， 相 應(yīng) 補(bǔ) 償 電 容 取 值 可為 C1 C2=（ 5 30） pF， 在 儀 器 設(shè) 計(jì) 中 可 選 用 6MHz晶 振 ， C1,C2可 取 22pF。 9(RST/Vpp)作 復(fù) 位 輸 入 端 用 時(shí) ， 此 端 高 電位 有 效 ， 復(fù) 位 正 脈 沖 的 持 續(xù) 時(shí) 間 應(yīng) 大 于 10ms。為 了 確 保 上 電 時(shí) 系 統(tǒng) 有 能 力 自 動(dòng) 復(fù) 位 ， 可 選 用 圖 2-1(c)所 示 的 復(fù) 位 電 路 。 在 對(duì) 8751片 內(nèi) EPROM實(shí) 施 編 程 操 作 時(shí) ， 9腳 應(yīng) 接 入 5V的 編 程 電

48、 壓 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 1 8（ P1.0 P1.7） 8位 準(zhǔn) 雙 向 I/O口 ，簡(jiǎn) 稱 P1口 。 P1口 的 每 一 位 都 可 獨(dú) 立 地 用 作 輸 入段 或 輸 出 端 。 21 28（ P2.0 P2.7） 稱 P2口 ， 也 是 準(zhǔn)雙 向 I/O口 。 它 的 第 2功 能 作 高 8位 地 址 總 線 ，輸 出 A15 A8的 信 息 。 39 32（ P0.0 P0.7） 8位 三 態(tài) 雙 向 I/O口 。 在 擴(kuò) 展 模 式 下 用 數(shù) 據(jù) /地 址 總 線 ， 可 以 時(shí) 分的 輸 出 8位 數(shù) 據(jù) （ D0 D7） 和 低 8

49、位 地 址（ A0 A7） 的 信 息 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 30（ ALE/PROG） 地 址 鎖 存 信 號(hào) 和 編 程 脈沖 輸 入 端 。 當(dāng) P0口 輸 出 低 8位 地 址 信 息 時(shí) ， 該 端同 時(shí) 輸 出 ALE正 脈 沖 。 用 它 可 以 將 P0口 輸 出 的低 8位 地 址 打 入 到 片 外 地 址 鎖 存 器 中 。 在 對(duì) 8751片 內(nèi) EPROM進(jìn) 行 編 程 時(shí) ， 要 按 規(guī) 定 在 該 端 引 入一 個(gè) 負(fù) 向 的 編 碼 脈 沖 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 10 17（ P3.0 P3

50、.7） 8位 準(zhǔn) 雙 向 口 I/O口 ， 他 也 是 雙 工 的 。 作 第 一 功 能 使 用 時(shí) ，操 作 方 法 與 P1口 相 同 。 P3口 每 一 位 的 第 2功 能 具 體 定 義 如 表 2 1所 示 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 29（ PSEN） 程 序 存 儲(chǔ) 器 讀 選 通 信 號(hào) 輸 出 端 。用 于 讀 取 片 外 存 儲(chǔ) 器 的 內(nèi) 容 。 31（ EA） 程 序 存 儲(chǔ) 器 編 碼 方 式 設(shè) 置 端 。 對(duì)擁 有 片 內(nèi) EPROM或 ROM的 8751和 8051單 片 機(jī) 來講 ， EA 1（ 接 高 電 位 ） ， 片 內(nèi)

51、 EPROM存 儲(chǔ)器 被 編 址 到 0000H 0FFFH空 間 。 而 片 外 擴(kuò) 張 EPROM被 編 址 到 1000H FFFFH空 間 ， 且 要用 PSEN作 選 通 信 號(hào) 。 當(dāng) EA=0(接 地 )時(shí) ， 單 片 機(jī) 只 允 許 尋 址 片 外EPROM并 從 0000H開 始 編 址 。 在 這 種 情 況 下 即便 片 內(nèi) 還 有 EPROM或 ROM也 不 能 在 被 訪 問 了 。 對(duì) 8031單 片 機(jī) ， 由 于 它 沒 有 片 內(nèi) 程 序 存 儲(chǔ) 器 ， 因 此 EA端 必 須 接 地 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì)2、 51系 列

52、機(jī) 端 口 特 性 (1)P0口 是 三 態(tài) 雙 向 的 ， 負(fù) 載 能 力 為 8個(gè) LSTTL負(fù) 載 。 P1、 P2、 P3三 個(gè) 端 口 也 是 雙 向 的 。與 P0口 不 同 的 是 這 些 端 口 在 作 輸 入 口 用 時(shí) ， 必 須 先 在端 口 鎖 存 器 中 寫 入 1， 因 此 只 能 稱 它 們 為 “ 準(zhǔn) 雙 向口 ” 。 他 們 的 負(fù) 載 能 力 都 為 4個(gè) LSTTL電 路 。 (2)在 單 片 機(jī) 復(fù) 位 時(shí) ， P0 P3的 所 有 端 口 鎖存 器 都 被 寫 入 了 1， 因 此 復(fù) 位 后 各 端 口 的 輸 入 狀 態(tài) 都為 FFH。 第 2章

53、智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) (3)P1口 的 8位 中 每 一 個(gè) 端 口 都 可 以 按 位 獨(dú) 立 地進(jìn) 行 I/O讀 寫 。 也 可 以 按 字 節(jié) 進(jìn) 行 I/O操 作 。 按 位 操作 時(shí) ， P1.7 P1.0每 個(gè) 端 口 的 位 地 址 分 別 為 97H 90H。 按 字 節(jié) 操 作 時(shí) P1口 的 字 節(jié) 地 址 為 90H。 在 非復(fù) 位 且 P1端 口 鎖 存 器 狀 態(tài) 未 知 的 情 況 下 將 P1作 輸 入口 使 用 時(shí) 必 須 先 寫 1到 端 口 鎖 存 器 （ MOV， 90H，#0FFH） ， 然 后 才 能 進(jìn) 行 對(duì) P1口 輸 入

54、數(shù) 據(jù) 的 讀 取 。 (4)P3口 按 操 作 指 令 的 不 同 ， 第 一 功 能 用 作 I/O口 ， 與 P1功 能 相 同 ， 既 可 以 按 位 進(jìn) 行 單 獨(dú) 操 作 ， 也 可以 按 字 節(jié) 進(jìn) 行 I/O操 作 。 按 字 節(jié) 操 作 時(shí) ， P3口 的 字節(jié) 地 址 為 B0H， 按 位 操 作 時(shí) ， P3.7 P3.0的 位 地 址 分 別 為 B7H B0H。 P3的 第 二 種 功 能 按 表 2-1所 列功 能 用 作 某 一 指 定 操 作 的 信 號(hào) 線 。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) (5)P2口 按 第 1功 能 用 作 I/O

55、口 用 ， 可 以 按 字 節(jié)操 作 ， 字 節(jié) 地 址 為 A0H； 也 可 以 按 位 操 作 ， P2.7P2.0各 位 的 位 地 址 分 別 為 A7H A0H。 P2口 的 第 2功 能 用 作 擴(kuò) 展 系 統(tǒng) 的 高 8位 地 址 總 線 。 對(duì) 8031單 片 機(jī) ，它 片 內(nèi) 無 EPROM， 只 能 工 作 于 擴(kuò) 展 模 式 ， 因 此 它 的 P2只 能 用 作 高 8位 地 址 口 。 (6)P0在 單 片 模 式 系 統(tǒng) 中 用 作 I/O口 。 可 以 按 字節(jié) 操 作 ， 也 可 以 按 位 操 作 。 字 節(jié) 地 址 為 80H， P0.7 P0.0各 位 的 位 地 址 分 別 為 87H 80H。 在 擴(kuò) 展 系 統(tǒng) 中 ，它 只 能 用 作 時(shí) 分 的 低 8位 地 址 /數(shù) 據(jù) 雙 功 口 AD7 AD0。 第 2章 智 能 儀 器 基 本 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì)