仓库温湿度的监测系统55556375.docx

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1、第二章 方案的的比较和和论证当将单片片机用作作测控系系统时，系系统总要要有被测测信号懂懂得输入入通道，由由计算机机拾取必必要的输输入信息息。对于于测量系系统而言言，如何何准确获获得被测测信号是是其核心心任务；而对测测控系统统来讲，对对被控对对象状态态的测试试和对控控制条件件的监察察也是不不可缺少少的环节节。传感器是是实现测测量与控控制的首首要环节节，是测测控系统统的关键键部件，如如果没有有传感器器对原始始被测信信号进行行准确可可靠的捕捕捉和转转换，一一切准确确的测量量和控制制都将无无法实现现。工业业生产过过程的自自动化测测量和控控制，几几乎主要要依靠各各种传感感器来检检测和控控制生产产过程中中

2、的各种种参量，使使设备和和系统正正常运行行在最佳佳状态，从从而保证证生产的的高效率率和高质质量。2. 11温度传传感器的的选择方案一：采用热热电阻温温度传感感器。热热电阻是是利用导导体的电电阻随温温度变化化的特性性制成的的测温元元件。现现应用较较多的有有铂、铜铜、镍等等热电阻阻。其主主要的特特点为精精度高、测测量范围围大、便便于远距距离测量量。铂的物理理、化学学性能极极稳定，耐耐氧化能能力强，易易提纯，复复制性好好，工业业性好，电电阻率较较高，因因此，铂铂电阻用用于工业业检测中中高精密密测温和和温度标标准。缺缺点是价价格贵，温温度系数数小，受受到磁场场影响大大，在还还原介质质中易被被玷污变变脆

3、。按按IECC标准测测温范围围-20006650，百度度电阻比比W（1100）=1.338500时，RR0为1100和100，其允许许的测量量误差AA级为（0.115+0.0022 |tt|），BB级为（0.33+0.0055 |tt|）。铜电阻的的温度系系数比铂铂电阻大大，价格格低，也也易于提提纯和加加工；但但其电阻阻率小，在在腐蚀性性介质中中使用稳稳定性差差。在工工业中用用于-5501180测温。 方案二二：采用用AD5590，它它的测温温范围在在-555+1550之间，而而且精度度高。M档在在测温范范围内非非线形误误差为0.3。ADD5900可以承承受444V正向向电压和和20VV反向电

4、电压，因因而器件件反接也也不会损损坏。使使用可靠靠。它只只需直流流电源就就能工作作，而且且，无需需进行线线性校正正，所以以使用也也非常方方便，借借口也很很简单。作作为电流流输出型型传感器器的一个个特点是是，和电电压输出出型相比比，它有有很强的的抗外界界干扰能能力。AAD5990的测测量信号号可远传传百余米米。综合合比较方方案一与与方案二二，方案二二更为适适合于本本设计系系统对于于温度传传感器的的选择。2. 22 湿度度传感器器的选择择测量空气气湿度的的方式很很多，其其原理是是根据某某种物质质从其周周围的空空气吸收收水分后后引起的的物理或或化学性性质的变变化，间间接地获获得该物物质的吸吸水量及及

5、周围空空气的湿湿度。电电容式、电阻式式和湿涨涨式湿敏敏原件分分别是根根据其高高分子材材料吸湿湿后的介介电常数数、电阻率率和体积积随之发发生变化化而进行行湿度测测量的。方案一：采用HHOS-2011湿敏传传感器。HHOS-2011湿敏传传感器为为高湿度度开关传传感器，它它的工作作电压为为交流11V以下下，频率率为500HZ1KHHZ，测测量湿度度范围为为01100%RH，工工作温度度范围为为0550，阻抗抗在755%RHH（255）时为为1M。这种种传感器器原是用用于开关关的传感感器，不不能在宽宽频带范范围内检检测湿度度，因此此，主要要用于判判断规定定值以上上或以下下的湿度度电平。然然而，这这种

6、传感感器只限限于一定定范围内内使用时时具有良良好的线线性，可可有效地地利用其其线性特特性。方案二：采用HSS11000/HHS11101湿湿度传感感器。HS111000/HSS11001电容容传感器器，在电电路构成成中等效效于一个个电容器器件，其其电容量量随着所所测空气气湿度的的增大而而增大。不不需校准准的完全全互换性性，高可可靠性和和长期稳稳定性，快快速响应应时间，专专利设计计的固态态聚合物物结构，由由顶端接接触（HHS11100）和和侧面接接触（HHS11101）两两种封装装产品，适适用于线线性电压压输出和和频率输输出两种种电路，适适宜于制制造流水水线上的的自动插插件和自自动装配配过程等等

7、。相对湿度度在1%-1000%RH范范围内；电容量量由166pF变变到2000pFF，其误误差不大大于2%RH；响应时时间小于于5S；温度系系数为00.044 pFF/。可见见精度是是较高的的。综合比较较方案一一与方案案二，方方案一虽虽然满足足精度及及测量湿湿度范围围的要求求，但其其只限于于一定范范围内使使用时具具有良好好的线性性，可有有效地利利用其线线性特性性。而且且还不具具备在本本设计系系统中对对温度-3050的要求求，因此此，我们们选择方方案二来来作为本本设计的的湿度传传感器。2. 33 信号号采集通通道的选选择在本设计计系统中中，温度度输入信信号为88路的模模拟信号号，这就就需要多多通

8、道结结构。方案一、采采用多路路并行模模拟量输输入通道道。这种结构构的模拟拟量通道道特点为为：（1） 可以根据据各输入入量测量量的饿要要求选择择不同性性能档次次的器件件。总体体成本可可以作得得较低。（2） 硬件复杂杂，故障障率高。（3） 软件简单单，各通通道可以以独立编编程。方案二、采采用多路路分时的的模拟量量输入通通道。 这这种结构构的模拟拟量通道道特点为为：（1） 对ADCC、S/H要求求高。（2） 处理速度度慢。（3） 硬件简单单，成本本低。（4） 软件比较较复杂。综合比较较方案一一与方案案二，方方案二更更为适合合于本设设计系统统对于模模拟量输输入的要要求，比比较其框框图，方方案二更更具备

9、硬硬件简单单的突出出优点，所所以选择择方案二二作为信信号的输输入通道道。图2-11多路并并行模拟拟量输入入通道图2-22多路分分时的模模拟量输输入通道道第三章 系统总总体设计计本设计是是基于单单片机对对数字信信号的高高敏感和和可控性性、温湿湿度传感感器可以以产生模模拟信号号，和AA/D模模拟数字字转换芯芯片的性性能，我我设计了了以80031基基本系统统为核心心的一套套检测系系统，其其中包括括A/DD转换、单单片机、复复位电路路、温度度检测、湿湿度检测测、键盘盘及显示示、报警警电路、系系统软件件等部分分的设计计。图3-11 系统统总体框框图 本设计计由信号号采集、信信号分析析和信号号处理三个个部

10、分组组成的。 （一） 信号采采集 由ADD5900、HSS11000及多多路开关关CD440511组成； （二） 信号分分析 由A/D转换换器MCC144433、单单片机880311基本系系统组成成； （三） 信号处处理 由串行行口LEED显示示器和报报警系统统等组成成。31 信号号采集311 温度传传感器集成温度度传感器器AD5590 是美国国模拟器器件公司司生产的的集成两两端感温温电流源源。一 主要特性性AD5990是电电流型温温度传感感器，通通过对电电流的测测量可得得到所需需要的温温度值。根根据特性性分挡，AAD5990的后后缀以II，J，KK，L，MM表示。AAD5990L，AAD59

11、90M一一般用于于精密温温度测量量电路，其其电路外外形如图图3-22所示，它它采用金金属壳33脚封装装，其中中1脚为为电源正正端V；2脚脚为电流流输出端端I0；3脚脚为管壳壳，一般般不用。集集成温度度传感器器的电路路符号如如图3-2所示示。图3-22 ADD5900外形（图图1）及及电路符符号（图图2）1、流过过器件的的电流（A）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即：IT/TT=1A /K式中：IIT流过过器件（AAD5990）的的电流，单单位A。T热热力学温温度，单单位K。 22、 AAD5990的测测温范围围-555- +1500。 3、 AD5590的的电源电电压范围围为4VV

12、-300V。电电源电压压可在44V-66V范围围变化，电电流IT变化11A，相相当于温温度变化化1K。AAD5990可以以承受444V正正向电压压和200V反向向电压，因因而器件件反接也也不会损损坏。4、输出出电阻为为7100M。5、精度度高。AAD5990共有有I、JJ、K、LL、M五五档，其其中M档档精度最最高，在在-555+1550范围内内，非线线形误差差0.33。2 ADD5900的工作作原理在被被测温度度一定时时，ADD5900相当于于一个恒恒流源，把把它和55300V的直直流电源源相连，并并在输出出端串接接一个11k的的恒值电电阻，那那么，此此电阻上上流过的的电流将将和被测测温度成

13、成正比，此此时电阻阻两端将将会有11mVK的电电压信号号。其基基本电路路如图33-3所所示。图3-33 ADD5900内部核核心电路路图33-3是是利用UBEE特性的的集成PPN结传传感器的的感温部部分核心心电路。其其中T11、T22起恒流流作用，可可用于使使左右两两支路的的集电极极电流II1和II2相等等；T33、T44是感温温用的晶晶体管，两两个管的的材质和和工艺完完全相同同，但TT3实质质上是由由n个晶晶体管并并联而成成，因而而其结面面积是TT4的nn倍。TT3和TT4的发发射结电电压UBBE3和和UBEE4经反反极性串串联后加加在电阻阻R上，所所以R上上端电压压为UUBE。因因此，电电

14、流I11为： I1UUBERR（KKTqq）（llnn）R对于AAD5990，nn8，这这样，电电路的总总电流将将与热力力学温度度T成正正比，将将此电流流引至负负载电阻阻RL上便可可得到与与T成正正比的输输出电压压。由于于利用了了恒流特特性，所所以输出出信号不不受电源源电压和和导线电电阻的影影响。图图3中的的电阻RR是在硅硅板上形形成的薄薄膜电阻阻，该电电阻已用用激光修修正了其其电阻值值，因而而在基准准温度下下可得到到1AAK的的I值。图3-44 ADD5900内部电电路图33-4所所示是AAD5990的内内部电路路，图中中的T11T44相当于于图3-3中的的T1、TT2，而而T9，TT11相

15、相当于图图3-3中中的T33、T44。R55、R66是薄膜膜工艺制制成的低低温度系系数电阻阻，供出出厂前调调整之用用。T77、T88，T110为对对称的WWilsson电电路，用用来提高高阻抗。TT5、TT12和和T100为启动动电路，其其中T55为恒定定偏置二二极管。T6可用来防止电源反接时损坏电路，同时也可使左右两支路对称。R1，R2为发射极反馈电阻，可用于进一步提高阻抗。T1T4是为热效应而设计的连接防式。而C1和R4则可用来防止寄生振荡。该电路的设计使得T9，T10，T11三者的发射极电流相等，并同为整个电路总电流I的13。T9和T11的发射结面积比为8：1，T10和T11的发射结面积

16、相等。T9和T11的发射结电压互相反极性串联后加在电阻R5和R6上，因此可以写出：UBE（R62 R5）I3R6上只有T9的发射极电流，而R5上除了来自T10的发射极电流外，还有来自T11的发射极电流，所以R5上的压降是R5的23。根据上式不难看出，要想改变UBE，可以在调整R5后再调整R6，而增大R5的效果和减小R6是一样的，其结果都会使UBE减小，不过，改变R5对UBE的影响更为显著，因为它前面的系数较大。实际上就是利用激光修正R5以进行粗调，修正R6以实现细调，最终使其在250之下使总电流I达到1AK。二 基基本应用用电路图3-88是ADD5900用于测测量热力力学温度度的基本本应用电电

17、路。因因为流过过AD5590的的电流与与热力学学温度成成正比，当当电阻RR1和电位位器R22的电阻阻之和为为1k时，输输出电压压V0随温度度的变化化为1mmV/KK。但由由于ADD5900的增益益有偏差差，电阻阻也有偏偏差，因因此应对对电路进进行调整整，调整整的方法法为：把把AD5590放放于冰水水混合物物中，调调整电位位器R22，使V0=2773.22+255=2998.22（mVV）。但但这样调调整只保保证在00或25附近有有较高的的精度。图3-55 AAD5990应用用电路三 摄摄氏温度度测量电电路如图3-5所示，电电位器RR2用于调调整零点点，R44用于调调整运放放LF3355的的增益

18、。调调整方法法如下：在0时调整整R2，使输输出V0=0，然然后在1100时调整整R4使V0=1000mVV。如此此反复调调整多次次，直至至0时，V0=0mmV，1100时V0=1000mVV为止。最最后在室室温下进进行校验验。例如如，若室室温为225，那么么V0应为225mVV。冰水水混合物物是0环境，沸沸水为1100环境。四.多路路检测信信号的实实现 本设计计系统为为八路的的温度信信号采集集，而MMC1444333仅为一一路输入入，故采采用CDD40551组成成多路分分时的模模拟量信信号采集集电路，其其硬件接接口如图图3-66所示图3-66八路分时时的模拟拟量信号号采集电电路硬件件接口3.

19、11. 22 湿度度传感器器测量空气气湿度的的方式很很多，其其原理是是根据某某种物质质从其周周围的空空气吸收收水分后后引起的的物理或或化学性性质的变变化，间间接地获获得该物物质的吸吸水量及及周围空空气的湿湿度。电电容式、电阻式式和湿涨涨式湿敏敏原件分分别是根根据其高高分子材材料吸湿湿后的介介电常数数、电阻率率和体积积随之发发生变化化而进行行湿度测测量的。下下面 介介绍HSS11000/HHS11101湿湿度传感感器及其其应用。一、特点点不需校准准的完全全互换性性，高可可靠性和和长期稳稳定性，快快速响应应时间，专专利设计计的固态态聚合物物结构，由由顶端接接触（HHS11100）和和侧面接接触（H

20、HS11101）两两种封装装产品，适适用于线线性电压压输出和和频率输输出两种种电路，适适宜于制制造流水水线上的的自动插插件和自自动装配配过程等等。图3-77a为湿湿敏电容容工作的的温、湿度范范围。图图3-7bb为湿度度-电容容响应曲曲线。图3-77a、湿湿敏电容容工作的的温、湿度范范围 图3-7b、湿度度-电容容响应曲曲线。相对湿度度在1%-1000%RH范范围内；电容量量由166pF变变到2000pFF，其误误差不大大于2%RH；响应时时间小于于5S；温度系系数为00.044 pFF/。可见见精度是是较高的的。二、湿度度测量电电路HS11100/HS111011电容传传感器，在在电路构构成中

21、等等效于一一个电容容器件，其其电容量量随着所所测空气气湿度的的增大而而增大。如如何将电电容的变变化量准准确地转转变为计计算机易易于接受受的信号号，常有有两种方方法：一一是将该该湿敏电电容置于于运方与与租蓉组组成的桥桥式振荡荡电路中中，所产产生的正正弦波电电压信号号经整流流、直流放放大、再A/D转换换为数字字信号；另一种种是将该该湿敏电电容置于于5555振荡电电路中，将将电容值值的变化化转为与与之成反反比的电电压频率率信号，可可直接被被计算机机所采集集频率输出出的5555测量量振荡电电路如图图3-77所示。集集成定时时器5555芯片片外接电电阻R44、R2与与湿敏电电容C，构构成了对对C的充充电

22、回路路。7端端通过芯芯片内部部的晶体体管对地地短路又又构成了了对C的的放电回回路，并并将引脚脚2、6端相相连引入入到片内内比较器器，便成成为一个个典型的的多谐振振荡器，即即方波发发生器。另另外，RR3 是是防止输输出短路路的保护护电阻，RR1 用用于平衡衡温度系系数。图3-77、频率率输出的的5555振荡电电路该振荡电电路两个个暂稳态态的交替替过程如如下：首首先电源源Vs通通过R44、R2 向C充充电，经经t充电电时间后后，Ucc达到芯芯片内比比较器的的高触发发电平，约约0.667Vss，此时时输出引引脚3端端由高电电平突降降为低电电平，然然后通过过R2放放电，经经t放电电时间后后，Ucc下降

23、到到比较器器的低触触发电平平，约00.333Vs此时输出出，此时时输出引引脚3端端又由低低电平突突降为高高电平，如如此翻来来覆去，形形成方波波输出。其其中，充充放电时时间为 t充充电=CC（R44+R22）Lnn2 t放放电=CCR2 Ln22因而，输输出的方方波频率率为f=1/(t放放电+tt充电)=1/ CC（R44+R22）Lnn2可见，空空气湿度度通过5555测测量电路路就转变变为与之之呈反比比的频率率信号，表表3-11给出了了其中的的一组典典型测试试值。表3-11、空气气湿度与与电压频频率的典典型值三、多路路检测信信号的实实现 本设计计系统为为八路的的湿度信号号采集，故故采用CCD4

24、0051组组成多路路分时的的模拟量量信号采采集电路路，其硬硬件接口口如图33-8所示图3-88八路分分时的模模拟量信信号采集集电路硬硬件接口口 313 多多路开关关多路开关关，有称称“多路模模拟转换换器”。多路路开关通通常有nn个模拟拟量输入入通道和和一个公公共的模模拟输入入端，并并通过地地址线上上不同的的地址信信号把nn个通道道中任一一通道输输入的模模拟信号号输出，实实现有nn线到一一线的接接通功能能。反之之，当模模拟信号号有公共共输出端端输入时时 ，作作为信号号分离器器，实现现了1线线到n线线的分离离功能。因因此，多多路开关关通常是是一种具具有双向向能力的的器件。在本设计计中，由由于采用用

25、了温湿湿度双量量控制，所所以在信信号采集集中将有有两个模模拟量被被提取，这这时选用用多路开开关就是是很必要要的。我选用的的是CDD40551多路路开关，它它是一种种单片、CCOMSS、8通通道开关关。该芯芯片由DDTL/TTLL-COOMS电电平转换换器，带带有禁止止端的88选1译译码器输输入，分分别加上上控制的的8个CCOMSS模拟开开关TGG组成。CCD40051的的内部原原理框图图如图33-9所示。图3-99、CDD40551的内内部原理理框图图中功能能如下：通道线IIN/OOUT（44、2、55、1、112、115、114、113）：该组引引脚作为为输入时时，可实实现8选选1功能能，作

26、为为输出时时，可实实现1分分8功能能。XCOMM（3）：该引脚脚作为输输出时，则则为公共共输出端端；作为为输入时时，则为为输入端端。A、B、CC（111、100、9）：地址引引脚INH（66）：禁禁止输入入引脚。若若INHH为高电电平，则则为禁止止各通道道和输出出端OUUT/IIN接至至；若IINH为为低电平平，则允允许各通通道按表表3-22关系和和输出段段OUTT/INN接通。VVDD（116）和和VSS（88）：VVDD为正正电源输输入端，极极限值为为17VV；VSS为负负电源输输入端，极极限值为为-177V。VGG（77）；电电平转换换器电源源，通常常接+55V或-5V。CD40051作

27、作为8选选1功能能时，若若A、BB、C均均为逻辑辑“0”（INNH=00），则则地址码码000013经经译码后后使输出出端OUUT/IIN和通通道0接接通。其其它情况况下，输输出端OOUT/IN输输出端OOUT/IN和和各通道道的接通通关系如如下表 3-22输入状态态接通通道 输输入状态态接通通道INHCBAINHCBA000000101500011011060 010201117001131xxx均不显示示0100432 信号号分析与与处理321 A/DD转换一A/D转换换器的特特点为了把温温度、湿湿度检测测电路测测出的模模拟信号号转换成成数字量量送CPPU处理理，本系系统选用用了双积积分A

28、/D转换换器MCC144433，它它精度高高，分辨辨率达11/19999。由由于MCC144433只只有一路路输入，而而本系统统检测的的多路温温度与湿湿度信号号输入，故故选用多多路选择择电子开开关，可可输入多多路模拟拟量。MC1444333 A/D 转转换器由于双积积分方法法二次积积分时间间比较长长，所以以A/DD转换速速度慢，但但精度可可以做得得比较高高；对周周期信号号变化的的干扰信信号积分分为零，抗抗干扰性性能也比比较好。目前，国国内外双双积分AA/D转转换器集集成电路路芯片很很多，大大部分是是用于数数字测量量仪器上上。常用用的有33.5位位双积分分A/DD装换器器MC1144333和44

29、.5位位双积分分A/DD转换器器ICLL71335二MCC144433AA/D转转换器件件简介MC1444333是三位位半双积积分型的的A/DD转换器器，具有有精度高高，抗干干扰性能能好的优优点，其其缺点是是转换速速率低，约约110次次/秒。在在不要求求高速转转换的场场合，例例如，在在低速数数据采集集系统中中，被广广泛采用用。MCC144433AA/D转转换器与与国内产产品5GG144433完完全相同同，可以以互换。MC1444333A/DD转换器器的被转转换电压压量程为为1999.9mmV或11.9999V。转转换完的的数据以以BCDD码的形形式分四四次送出出（最高高位输出出内容特特殊，详详

30、见表33-3）。图3-110MCC144433AA/D转转换器的的内部逻逻辑框图图 图3-11 MCC144433引引脚图MC1444333 的框框图（图图3-110）和引脚脚（图33-111）功能说说明各引脚的的功能如如下：电源及共共地端VDD： 主工作作电源+5V。VEE: 模模拟部分分的负电电源端，接接-5VV。VAG： 模拟地地端。VSS： 数字字地端。VR： 基准电电压。外界电阻阻及电容容端RI： 积分分电阻输输入端，VVX=22V时，RR1=4470；VXX=2000Mvv时，RR1=227K。C1： 积分分电容输输入端。CC1 一一般为00.1F。 C01、C022： 外界补补偿

31、电容容端，电电容取值值约0.1F。 R1/CC1： RR1 与与C1的的公共端端。CLKII、CLKKO ： 外界界振荡器器时钟调调节电阻阻Rc，RRc一般般取 4470 K左右。转换启动动/结束束信号端端EOC：转换结结束信号号输出端端，正脉脉冲有效效。DU： 启动动新的转转换，若若DU与与EOCC相连，每每当A/D转换换结束后后，自动动启动新新的转换换。过量程信信号输出出端/OR ： 当|Vx|VR，过过量程/OR 输出低低电平。位选通控控制线DS4-DS11： 选择个个、十、百、千位，正正脉冲有有效。DS1 对应千千位，DDS4 对应个个位。每每个选通通脉冲宽宽度为118个时时钟周期期，

32、两个个相应脉脉冲之间间间隔为为2个时时钟周期期。图3-112 MCC144433选选通脉冲冲时序图图BCD码码输出线线Q0-Q33： BBCD码码输出线线。其中中Q0为为最低位位，Q33 为最最高位。当当DS22、DS33和DSS4选通通期间，输输出三位位完整的的BCDD码数，但但在DSS1选通通期间，输输出端QQ0-QQ3 除除了表示示个位的的0或11外，还还表示了了转化值值的正负负极性和和欠量程程还是过过量程其其含意见见表3-3表3-33、DSS1选通通时Q33Q00表示的的结果由表可知知Q3 表示11/2位位，Q33=“0”对应11，反之之对应00。 QQ2 表表示极性性，Q22=“1”

33、为正极极性，反反之为负负极性。 Q0=“1”表示超超量程：当Q33=“0”时，表表示过量量程；当当Q3=“1”时，表表示欠量量程；一 MC1444333与80031单单片机的的接口设设计由于MCC144433的的A/DD转换结结果是动动态分时时输出的的BCDD码，QQ0QQ3HEE DDS1DS44都不是是总线式式的。因因此，MMCS-51单单片机只只能通过过并行II/O接接口或扩扩展I/O接口口与其相相连。对对于80031单单片机的的应用系系统来说说，MCC144433可可以直接接和其PP1口或或扩展II/O口口81555/882555相连。下下面是MMC1444333与80031单单片机P

34、P1口直直接相连连的硬件件接口，接接口电路路如图33-133所示图3-113MC1144333与880311单片机机P1口口直接相相连的硬硬件接口口3.2.2单片机机80331为了设计计此系统统，我们们采用了了80331单片片机作为为控制芯芯片，在在前向通通道中是是一个非非电信号号的电量量采集过过程。它它由传感感器采集集非电信信号，从从传感器器出来经经过功率率放大过过程，使使信号放放大，再再经过模模/数转转换成为为计算机机能识别别的数字字信号，再再送入计计算机系系统的相相应端口口。由于80031中中无片内内ROMM，且数数据存储储器也不不能满足足要求，经经扩展227622和62264来来达到存

35、存储器的的要求，其其结果通通过显示示器来进进行显示示输出。3.2.2.1 80031的的片内结结构80311是有88个部件件组成，即即CPUU，时钟钟电路，数数据存储储器，并并行口（PP0PP3）串串行口，定定时计数数器和中中断系统统，它们们均由单单一总线线连接并并被集成成在一块块半导体体芯片上上，即组组成了单单片微型型计算机机，80311就是MMCS-51系系列单片片机中的的一种。图 3-14 80031基基本组成成CPU中中央处理理器：中央处理理器是880311的核心心，它的的功能是是产生控控制信号号，把数数据从存存储器或或输入口口送到CCPU或或CPUU数据写写入存储储器或送送到输出出端

36、口。还还可以对对数据进进行逻辑辑和算术术的运算算。 时钟电路路：80311内部有有一个频频率最大大为122MHZZ的时钟钟电路，它它为单片片机产生生时钟序序列，需需要外接接石英晶晶体做振振荡器和和微调电电容。内存：内部存储储器可分分做程序序存储器器和数据据存储器器，但在在80331中无无片内程程序存储储器 。定时/计计数器：80311有两个个16位位的定时时/计数数器，每每个定时时器/计计数器都都可以设设置成定定时的方方式和计计数的方方式，但但只能用用其中的的一个功功能，以以定时或或计数结结果对计计算机进进行控制制。并行I/O口：MCS-51有有四个88位的并并行I/O口，PP0，PP1，PP

37、2，PP3，以以实现数数据的并并行输出出。串行口：它有一个个全双工工的串行行口，它它可以实实现计算算机间或或单片机机同其它它外设之之间的通通信，该该并行口口功能较较强，可可以做为为全双工工异步通通讯的收收发器也也可以作作为同步步移位器器用。 中断控控制系统统：80311有五个个中断源源，既外外部中断断两个，定定时计数数中断两两个，串串行中断断一个，全全部的中中断分为为高和低低的两个个输出级级。3.2.2.2 80031的的引脚图图3-155 80031引引脚图80311的制作作工艺为为HMOOS，采采用400管脚双双列直插插DIPP封装，引引脚说明明如下：VCC（440引脚脚）正常常运行时时提

38、供电电源。VSS（220引脚脚）接地地。XTALL1（119引脚脚）在单单片机内内部，它它是一个个反向放放大器的的输入端端，该放放大器构构成了片片内的震震荡器，可可以提供供单片机机的时钟钟信号，该该引脚也也是可以以接外部部的晶振振的一个个引脚，如如采用外外部振荡荡器时，对对于80031而而言此引引脚应该该接地。XTALL2（118引脚脚）在内内部，接接至上述述振荡器器的反向向输入端端，当采采用外部部振荡器器时， 对MCCS511系列该该引脚接接收外部部震荡信信号，即即把该信信号直接接接到内内部时钟钟的输入入端。RST/VPDD（9引引脚）在在振荡器器运行时时，在此此引脚加加上两个个机器周周期的

39、电电平将单单片机复复位，复复位后应应使此引引脚电平平保持不不高于00.5VV的低电电平以保保证80031正正常工作作。在掉掉电时，此此引脚接接备用电电源VDDD，以以保持RRAM数数据不丢丢失，当当BVCCC低于于规定的的值时，而而VPDD在其规规定的电电压范围围内时，VVPD就就向内部部数据存存储器提提供备用用电源。ALE/PROOG（330引脚脚）当880311访问外外部存储储器时，包包括数据据存储器器和程序序存储器器，ALLE9地地址锁存存允许00输入的的脉冲的的下沿用用于锁存存16位位地址的的低8位位，在不不访问外外部存储储器的时时候，AALE仍仍有两个个周期的的正脉冲冲输出，其其频率

40、为为振荡器器的频率率的1/6，在在访问外外存储器器的是候候，在两两个周期期中，AALE只只出现一一次，AALE断断可驱动动8个LLS TTTL负负载，对对于有片片内EPPROMM的而言言，在EEPROOM编程程期间，此此脚用于于输入编编程脉冲冲PROOG。（29引引脚）此此脚输出出为 单单片机内内访问外外部程序序存储器器的读选选通信号号，在读读取外部部指令期期间， PSEEN非有有两次在在每个周周期有效效，在此此期间，每每当访问问外部存存储器时时，两个个有效的的PSEEN非将将不再出出现，同同样这个个引脚可可驱动88个LSSTTLL负载。/VPPP（311引脚）当当保持高高电平时时，单片片机访

41、问问内部存存储器，当当PC值值超过00FFFFH时，将将自动转转向片外外存储器器。当保保持低电电平时，则则只访问问外部程程序存储储器，对对80331而言言，此脚脚必须接接地。P0，PP1，PP2，PP3：880311有四个个并行口口，在这这四个并并行口中中，可以以在任何何一个输输出数据据，又可可以从它它们那得得到数据据，故它它们都是是双向的的，每一一个I/O口内内部都有有一个88位数据据输出锁锁存器和和一个88位数据据输入缓缓冲器，各各成为SSFR中中的一个个，因此此CPUU数据从从并行II/O口口输出时时可以得得到锁存存，数据据输入时时可以得得到缓冲冲，但他他们在功功能和用用途上的的差异很很

42、大，PP0和PP2口内内部均有有个受控控制器控控制的二二选一选选择电路路，故它它们除可可以用做做通用II/O口口以外还还具有特特殊的功功能，PP0口通通常用做做通用II/O口口为CPPU传送送数据，PP2口除除了可以以用做通通用口以以外，还还具有第第一功能能，除PP0口以以外其余余三个都都是准双双向口。80311有一个个全双工工串行口口，这个个串行口口既可以以在程序序下把CCPU的的8位并并行数据据变成串串行数据据一位一一位的从从发送数数据线发发送出去去，也可可以把串串行数据据接受进进来变成成并行数数据给CCPU，而而且这种种串行发发送和接接收可以以单独进进行也可可以同时时进行。80311的

43、串串行发送送和接收收利用了了P3口口的第二二功能，利利用P33.1做做串行数数据接收收线，串串行接口口的电路路结构还还包括了了串行口口控制寄寄存器SSCONN，电源源及波特特率选择择寄存器器PCOON和串串行缓冲冲寄存器器SBUUF，他他们都属属于SFFR，PPCONN和SCCON用用于设置置串行口口工作方方式和确确定数据据发送和和接收，SSBUFF用于存存放欲发发送的数数据起到到缓冲的的作用。3.2.2.3 80031程程序存储储器MCS-51系系列单片片机的内内部ROOM是不不同的，880511有4KK的ROOM，而而87551则是是4K光光可擦写写EPRROM，而而我们所所采用的的803

44、31则没没有片内内的ROOM，但但是无论论那种型型号的芯芯片都可可以在片片外扩展展多达664K的的片外程程序存储储器，外外部程序序存储器器扩展的的大小以以满足系系统要求求即可，或或有特殊殊要求或或为了以以后升级级方便采采用大容容量的片片外程序序存储器器。当外外接程序序存储器器的时候候，单片片机通过过P2口口和P00口输出出16位位的地址址，即可可寻址的的外部程程序存储储器单元元的地址址，使用用ALEE作为低低8位地地址锁存存器信号号，再由由P0口口读回指指令的代代码，用用PSEEN非作作为外部部程序存存储器的的选通信信号。单片机有有一个程程序计数数器PCC，它始始终存着着CPUU要读取取的机器

45、器码的所所在地址址，单片片机工作作时，PPC自动动加一，此此时程序序开始顺顺序执行行，因为为单片机机程序 访问空空间是664K，故故需要116条地地址线，当当接“0”则80031在在片外程程序存储储器中读读取指令令，此时时片外程程序存储储器从000000H开始始编址，因因为80031无无片内程程序存储储器，故故在此系系统中必必须接地地使CPPU到外外部ROOM中去去寻址。在程序存存储器中中有六个个单元有有特定的的含义：00000H单元元：单片片机复位位后，PPC=000000H即从从此处开开始执行行指令。00033H单元元：外部部中断00入口地地址。000BBH单元元：定时时器0溢溢出中断断入

46、口地地址。00133H单元元：外部部中断11入口地地址。001BBH单元元：定时时器溢出出中断入入口地址址。00233H单元元：串行行口中断断入口地地址。使用时常常在这些些入口外外安放一一条绝对对跳转指指令，使使程序跳跳转到拥拥护安排排的中断断处理程程序的起起始地址址，或从从00000H外外执行一一跳转指指令，跳跳转到用用户设计计的初始始程序入入口。3.2.2.4 80031数数据存储储器数据存储储器用于于存放运运算中间间的结果果、数据据暂存、缓缓冲、标标志位、待待测程序序等功能能。片内的1128BB的RAAM地址址为000H77FH，供供用户做做RAMM用，但但是在这这中间的的前322单元，000H1F