单片机花卉温室控制系统 第3页

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三   元器件介绍

1、单片机的选择

（1）、单片机的主流系列及机型选择

   ①Intel公司的MCS-48(8位机)：8位CPU，并行I/O口，8位定时/计数器寻址范围不大于4k，且无串行口，属于初级单片机，功能小，易于控制。

②Intel公司的MCS-51(8位机)：多级中断处理系统，8位定时/计数器。RAM,ROM寻址范围可达64k字节，且带有串行I/O口，此类单片机应用领域极其广泛。且货源充足，其在国内的主流的地位有可能稳定一个相当时期。

③Intel公司的MCS-96（16位机)：多级中断处理系统。16位定时/计数器。并行I/O口扩展，且带有串行口，属于高档单片机，功能强大，性能稳定，是今后单片机发展的主体方向。

因考虑频率的显示程序中需使用串行输出，而MCS-48系列无串行口，且寻址范围过小，故不易实现产品的功能，MCS-51系列单片机功能全面 ，可靠性高，容易达到产品的性能指标，且货源充足，性能价格比较高。MCS-96虽功能强大 ，但本次设计频率计软件对单片机性能要求较低，且MCS-96价格昂贵故MCS-51系列能基本满足要求，是首要选择。MCS-51系列单片机组成框图如图1所示: 若图片无法显示请联系QQ752018766 

图1  MCS-51系列单片机组成框图

MCS-51系列中又以8031、8051、8751为代表。它们之间最大的差别在于片内ROM的供应状态。在8051和8751中，片内有4k字节的ROM/EPROM,而8031片内无ROM/EPROM,故如选择 8031，片外必须扩展EPROM，由于8031相对8051、8751供应状态相对充足，且性价比较高，故本设计中选用8031单片机作为控制芯片。

（2）8031单片机采用40引脚双列直插封装（DIP）形式，对于CMOS单片机除采用DIP形式外，还采用方形封装工艺。它的引脚图如图2所示：

若图片无法显示请联系QQ752018766

 图2    MCS-51系列单片机的引脚图

由于受到引脚数目的限制，所以有一些引脚具有第二功能。在单片机的40条引脚中，有两条专用于主电源的引脚，两条外接晶体的引脚，四条控制和其它电源复用引脚，32条输入/输出引脚。下面分别说明这些引脚的名称和功能：

①主电源引脚：Vcc和Vss

   Vcc（40脚）：正常操作、对EPROM编程和验证时接+5V电源。

   Vss（20脚）：接电源地。

②时钟电路引脚：XTAL1和XTAL2

    XTAL1（19脚）：内部晶体振荡电路的反相放大器的输入端。使用内部振荡电路

时接外部石英晶体和微调电容的一端；使用外部时钟时，该引脚接地

    XTAL2（18脚）：内部晶体振荡电路的反相放大器的输出端。使用内部振荡电路时，接外部石英晶体和微调电容的另一端；使用外部时钟时，该引脚用于输入外部时钟脉冲。

③ 控制信号引脚： RST/Vpd（9脚），RST为复位信号输入端，在该引脚上保持两个机器周期（24个部RAM备用电源输入端。当主电源Vcc一旦发生掉电或电压降低到一定值时，可通过Vpd是为单片机内部RAM提供电源，以保护片内RAM中的信息不丢失，使主电源恢复后能继续正常运行。

④ ALE/ （30脚）：地址锁存器使能输出/编程脉冲端。当CPU访问外部存储器时ALE的输出作为外部锁存地址的低位字节的控制信号，当不访问外部存储器时，ALE端仍以1/6的时钟振荡频率固定地输出正脉冲。另外，在对MCS8051片内EPROM编程（固化）时，此引脚用于输入编程脉冲（ ）。

⑤  (29脚)：程序存储允许输出。是片外部程序存储器ROM的读选通信号。从片外程序存储器取数时，每个机器周期内 激发两次（然后，当执行片外程序存储器存取时， 在每次存取片外数据存储器时，有两个脉冲是不出现的）。从内程序存取时不激发 。

    对8031而言，访问外部程序存储器时，将PC的十优位地址输出到P2口和P0口外部的地址寄存储器后， 产生负脉冲选通片外程序存储器。相应的存储单元的指令字节送到P0口，供8031读取。

⑥ /Vpp（31脚）：外部访问允许/编程电源输入。当 端输入高电平时，CPU执行程序。低4KB（0000H—0FFFH）地址范围内，访问片内程序存储器，在程序计数器PC的值超过4KB地址时，将自动转向执行片外程序存储器的程序。当EA输入低电平时，CPU仅访问片外程序存储器。

  ⑦输入/输出（I/O）引脚:P0，P1，P2和P3。

P0口（P0.0—P0.7）：第一功能是作8位漏极开路型的双向I/O端口；第二功能是在访问外部存储器时，分时作低8位地址总线和8位数据总线使用。在对8031片内EPROM进行编程和效验时，P0口用于传送低8位地址和编程代码。P0口每位都能驱动8个LSTTL负载。

    P1口（P1.0—P1.7）：作内部带上拉电阻的8位准双向I/O口线。P1口每位能驱动4个LSTTL负载。

    P2口（P2.0—P2.7）：第一功能是作内部带上拉电阻的8位准双向I/O端口；第二功能是在访问外部存储器时，作高8位地址总线。在对8031片内EPROM进行编程和效时,P2.7、P2.6用于操作方式控制，P2.3—P2.0接收高4位地址（4KB EPROM需12位地址P2口每位能驱动4个LSTTL负载。

   P3口（P3.0—P3.7）：P3口是8位准双向I/O端口，它是一个复用功能口。作为第一功能 使用时，为普通I/O口，作为第二功能使用时，各引脚的定义如表1。

表1  P3口各线的第二功能表

（3）总线结构

①地址总线：地址总线宽度为16位。

②数据总线：总线宽度为8位，由P0口提供P0.0—P0.7。

③控制总线：由P3口第二功能状态和4根独立控制线 组成。

主要性能

l    内部程序存储器：4KB

l    内部数据存储器：128B

l     外部程序存储器：可扩展到64KB。

l     外部数据存储器：可扩展到64KB。

l     并行口输入/输出线：32根（4个端口，每个端口8根）。

l     定时/计数器：2个16位可编程的定时计数器。

l     串行口：全双工，二根。

l     寄存器区：在内部数据存储器的128KB中划出一部分作为寄存器区，分为四个区，每个区8个通用寄存器。

l     中断源：5个中断源，2个优先级别。

l     布尔处理机：即位处理机，对某些单元的某位做单独处理

    指令系统（系统时钟为12MH_Z时）：大部分指令执行时间为1us；少部分指令执行时间为2us; 只有乘、除指令的执行时间为4us。        

2、温度传感器

    在本次的设计中，我所采用的是热电阻。热电阻测温的基础是大多数金属导体的电阻率温度升高而增大，具有正的温度系数。在工业上广泛应用的热电阻温度计一般用来测量-200～+500℃范围的温度，随着科学技术的发展热电阻温度计的测量范围低温端可达1K左右，高温端可测到1000℃。热电阻温度计的特点是精度高，适宜于测低温。在560℃以下的温度测量时，它的输出信号比热电偶容易测量。

 （1） 纯金属是热电阻的主要制造材料，热电阻的材料应具有以下的特性：

①        电阻温度系数要大而且稳定，电阻值与温度之间应具有良好的线性关系。

②        电阻率高，热容量小，反应速度快。

③        材料的复现性和工艺性好，价格低。

④        在测温范围内化学物理特性稳定。

（2）铂电阻

目前，在工业中应用最广的铂和铜，并已制作成标准温热电阻。铂电阻的特点是精度高，稳定性好，性能可靠。铂在氧化性气氛中，甚至在高温下的物理、化学性质都非常稳定。因此铂被公认为是目前制造热电阻的最好材料。铂电阻与温度之间的关系接近于线性，在0630.74℃范围内可用下式表示:Rt=R0(1+At+Bt^2) 。                 在-190～0℃范围内为  Rt=R0(1+At+Bt^2+Ct^3)。该式中，R0、Rt为温度0时铂电阻的电阻值，t为任意温度，A、B、C为温度系数，由实验确定，A=3.9684*10-3/℃，B=-5.847*10^-7/℃，C=-4.22*10^-12/℃。由上面的两个式子可以看出，当R0值不同时，在同样的温度下，其Rt值也不同。目前国内统一设计的一般工业用标准铂电阻值R0有100欧和500欧两种，并将电阻值Rt与温度t的相应关系统一列成表格称其为铂电阻的分度表，分度号分别用Pt100和Pt500表示。

铂电阻在常用的热电阻中准确度最高，国际温标ITS-90中还规定，将具有特殊构

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