煤矿安全检测系统设计.doc

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1、摘 要本设计用单片机，电子技术，传感器，微机控制技术等知识设计了一个简单的煤矿安全参数检测装置。本装置以单片机为控制核心，完成对瓦斯浓度、温度、二氧化碳浓度、温度等参数的检测，并且具有对危险情况的报警功能，满足了用户对井下生产状况的实时监控和对险情及时发现和排除的要求，能有效杜绝多数矿难事故的发生，是保障煤矿安全生产，防止瓦斯事故的重要手段，在煤矿安全环境监测监控系统在煤矿安全生产中有着重要地位。关键词：煤矿安全生产监测；二氧化碳浓度；温度IAbstractTHIS DESIGN WITH A MONOLITHIC INTEGRATED CIRCUITS, THE ELECTRONIC SEN

2、SOR AND MICROCOMPUTER TECHNOLOGY AND CONTROL TECHNOLOGY, KNOWLEDGE AND DESIGN A COAL MINE SAFETY OF THE PARAMETERS OF THE INSPECTION UNIT. THIS DEVICE IN A MONOLITHIC INTEGRATED CIRCUITS TO CONTROL CENTRE, ON THE GAS CONCENTRATION, TEMPERATURE, CARBON DIOXIDE CONCENTRATION, TEMPERATURE AND OTHER PAR

3、AMETERS, AND IN DANGER OF THE ALARM FUNCTIONS AND SATISFY THE USERS TO THE PRODUCTION OF THE SITUATION OF THE REAL-TIME MONITORING AND TIMELY FIND OUT ABOUT THE DANGERS AND DEMAND CAN EFFECTIVELY ELIMINATE MOST OF THE ORE DIFFICULT THE ACCIDENT, IS TO PROTECT THE COAL PRODUCTION SAFETY ACCIDENT, AN

4、IMPORTANT MEANS TO PREVENT GAS IN THE SECURITY ENVIRONMENT MONITORING SYSTEM OF PRODUCTION SAFETY IN COAL MINES IN AN IMPORTANT POSITION.KEYWORDS：COAL MINE SAFETY MONITORING；CARBON DIOXIDE CONCENTRATION；TEMPERATURE THE GAS29兰州工业学院毕业论文 煤矿安全检测系统设计目录摘 要III第1章 绪论11.1煤矿安全生产的背景11.2我国煤炭安全生产的状况和趋势11.2.1煤矿事故

5、统计11.2.2 重特大事故多发的主要原因21.3煤矿安全生产的发展趋势3第2章 方案论证42.1设计方案4图2-1 煤矿安全参数检测装置系统框图42.2单片机的选型42.3温度检测传感器的选择42.4二氧化碳检测传感器的选择52.5瓦斯传感器的选择52.6 AD转换62.7显示电路的选择62.8存储器选择72.9声光报警7第3章 硬件设计83.1系统框图83.2 8051单片机的介绍83.2.1 8051单片机的基本结构及管脚说明83.2.2 MCS51的中断源和中断标志103.3外部存储器ROM（2764）介绍113.3.2 8031和2764的连接123.4 ADC0809 转换器133

6、.4.1 ADC0809的内部结构133.4.2引脚功能143.5 显示与键盘设计163.5.1 LED数码显示管显示原理163.5.3 8155对LED的显示173.5.4 键盘/显示系统173.6传感器电路设计183.6.1 AD590的应用电路183.6.2 GMM221矿用二氧化碳传感器参数193.6.3瓦斯传感器电路设计203.7报警电路20第4章 软件程序设计214.1 8155流程图214.2显示子程序224.3数据采集终端中的程序234.4键盘扫描子程序24结 束 语27致 谢28参考文献29毕业设计（论文）评语兰州工业学院毕业论文 煤矿安全检测系统设计第1章 绪论1.1煤矿安

7、全生产的背景煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成。俗称煤炭。煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。煤炭作为一种重要的能源，在煤炭开采中采取现代安全监测措施在煤炭开采中势在必行。瓦斯、二氧化碳、温度等则成为矿井开采中安全最大的威胁。瓦斯爆炸有一定的浓度范围，我们把在空气中瓦斯遇火后能引起爆炸的浓度范围称为瓦斯爆炸界限。瓦斯爆炸界限为516 。当瓦斯浓度低于5时，遇火不爆炸，但能在火焰外围形成燃烧层，当瓦斯浓度为95时，其爆炸威力最

8、大(氧和瓦斯完全反应)；瓦斯浓度在16以上时，失去其爆炸性，但在空气中遇火仍会燃烧。 二氧化碳是无色、略带酸臭味的气体，相对密度为1.52，不助燃也不能供人呼吸，略带毒性，易溶于水。二氧化碳比空气重，常常积聚在煤矿井下的巷道底板、水仓、溜煤眼、下山尽头、盲巷、采空区及通风不良处。当空气中的二氧化碳浓度过高时，轻则使人呼吸加快，呼吸量增加，严重时也能造成人员中毒或窒息。 矿井中二氧化碳的主要来源有：煤和有机物的氧化；人员呼吸；井下爆破；井下火灾；瓦斯、煤尘爆炸等。有时也能从煤岩中大量涌出，甚至与煤或岩石一起突然喷出，给安全生产造成重大影响。二氧化碳窒息同缺氧窒息一样，都是造成矿井人员伤亡的重要原

9、因之一煤矿安全形势严峻,大的事故频繁出现,给人民,社会带来巨大的损失.煤矿作为一个高危行业,由于生产环境的特殊性,条件多变性和不可知性,发生事故的机率较高,安全工作历来成为全社会关注的话题.矿难频发可以看作是高能耗,粗放式的经济发展模式的市场反应。1.2我国煤炭安全生产的状况和趋势长期以来，全国煤矿通过坚持“安全第一，预防为主”的方针、依靠科技进步、推进安全综合治理、重视安全思想教育、强化安全技术培训和开展各种形式的安全宣传活动等，促进了全国煤矿安全生产状况的好转。如国有重点煤矿百万吨死亡率曾连续多年以平均每年近20的速度递减，1994年以后国有重点煤矿百万吨死亡率降到12以下。但受诸多方面的

10、因素制约与限制，全国煤矿事故多、伤亡重、经济损失大的状况尚未得到根本好转，致使每年煤矿事故死亡人数一直徘徊在六七千人左右，位于全国各行业之首。煤矿事故多、伤亡大，不仅给职工家属带来了极大痛苦，也会给国家造成巨大的经济损失和严重的政治影响。每发生一起特大事故，尤其是瓦斯爆炸事故，都在社会上引起广泛影响，它直接涉及到社会安定与政治稳定。1.2.1煤矿事故统计据煤炭工业经济运行中心的统计数据，在19902000年的11年间，全国煤矿共生产煤炭12683亿t，共死亡66196人，平均百万吨死亡率为522。其中，国有重点煤矿生产煤炭5216亿t，事故死亡6357人，平均百万吨死亡率为122；国有地方煤矿

11、产煤2277亿t，事故死亡10329人，平均百万吨死亡率为454；乡镇煤矿产煤5026亿t，事故死亡47673人，百万吨死亡率为949。详细情况见表11。安全状况最好的一年是1992年，全年共死亡4942人，当年全国煤矿共生产煤炭1061亿t，百万吨死亡率为465。其中，国有重点煤矿生产煤炭481亿t，事故死亡488人，百万吨死亡率为101；国有地方煤矿产煤187亿t，事故死亡843人，百万吨死亡率为450；乡镇煤矿产煤393亿t，事故死亡3611人，百万吨死亡率为920。死亡人数最多的年份是1994年，全年共死亡7016人，当年全国煤矿共生产煤炭1255亿t，百万吨死亡率为515。其中，国有

12、重点煤矿生产煤炭438亿t，事故死亡551人，百万吨死亡率为119；国有地方煤矿产煤222亿t，事故死亡1070人，百万吨死亡率为482；乡镇煤矿产煤595亿t，事故死亡4953人，百万吨死亡率为832。1.2.2 重特大事故多发的主要原因(1)思想认识有差距，安全第一的观念没有牢固树立起来。一些地区和煤炭企业的负责同志在贯彻落实江总书记和党中央、国务院关于安全生产的一系列重要指示上有差距，有些县乡领导安全第一的思想没有真正树立起来，安全生产责任制不落实。特别是在市场销售有所兴旺的情况下，不能正确处理安全与生产、安全与效益的关系，出现了盲目追求产量和突击生产的现象。有些省区小煤矿死灰复燃，使近

13、几年来之不易的关井压产成果遭到严重影响，而且放松安全管理工作，致使事故不断发生，贵州、湖南等省的问题尤其突出。所以，“安全第一”的观念淡化仍是当前煤矿安全生产的最大隐患。(2)煤矿安全管理薄弱，安全生产防范措施不落实。一段时期来，有些煤炭企业“三违”现象严重，基础管理薄弱。从发生特别重大事故的几个煤矿来看，无论是现场管理，还是技术管理，有些措施制定后并没有认真抓落实。瓦斯监控监测和抽放、井下设备和电器防爆、通风系统和巷道维修等日常性安全管理制度有些流于形式，对大量的事故隐患得过且过、整改不力，管理混乱、工作不落实是造成一些重特大事故发生的直接原因。(3)“一通三防”工作滑坡，安全欠账多，矿井总

14、体防灾能力下降。近几年，一些煤矿由于经济困难、资金紧张，降低维简费和安全技措资金的提取标准，安全投入严重不足，安全欠账多。一些煤矿通风系统及配套设施不完善，致使矿井通风能力不足；有些高瓦斯矿井监控系统不完善或没有安装监控系统。今年以来组织的两次安全大检查发现，贵州、黑龙江、陕西、江西等省区的国有重点煤矿都程度不同地存在着“一通三防”监测系统不完善、设备老化等问题，矿井防灾能力严重下降，重大事故隐患增多。(4)小煤矿的问题仍然制约着煤矿的安全生产。通过两年多的关井压产，小煤矿数量大幅度减少，但是存在的问题依然很严重，一些不具备安全生产基本条件的小煤矿仍在继续生产。国有大矿井田范围内关闭小井136

15、万处，还有1270多处至今没有采取关闭措施，直接威胁大矿的安全。在最近进行的全国煤矿安全生产大检查中，发现各省区都程度不同地存在着已关闭矿井死灰复燃的问题。这里面也存在一些腐败现象，有的地方干部参股分利，致使一些私营和个体窑主忽视安全生产，甚至要钱不要命。这些都说明，不具备安全生产条件的小煤矿仍然是当前煤矿安全生产的重大隐患。(5)矿规章制度不健全、不落实。矿领导值班不认真履行职责；没有定期召开安全办公会；重要的技术措施编写和审批制度不健全、把关不严、针对性不强，如通风行人下山延伸掘进工作面在未编制作业规程的情况下就安排开工掘进。(6)企业对职工缺乏必要的培训和教育，职工安全意识淡薄、素质低。

16、该矿一线职工70是农民协议工，由于缺乏对他们的安全培训，都不具备起码的安全常识，甩掉煤电钻综合保护装置作业、用新鲜风流吹瓦斯监测探头和在井下拆卸矿灯等严重违章现象屡见不鲜。(7)矿务局安全管理松弛，监督不力。矿务局对木冲沟煤矿布置41114普采工作面、不合理集中生产等问题没有及时采取措施予以制止，对矿井风量不足、瓦斯经常超限等重大事故隐患没有引起足够重视、认真对待。有关业务部门监督检查不力。1.3煤矿安全生产的发展趋势作为煤炭行业唯一的大型综合性科研机构和技术创新基地，煤炭科学研究总院近年来以瓦斯、火灾、水灾、顶板和机电等煤矿事故发生因素为重点研究对象，承担了我国煤矿安全的科研项目，取得了上百

17、项技术成果，为煤矿安全生产提供了有力的技术、工艺和装备支撑。在地质灾害防治、内外因火灾的控制与预防、瓦斯煤尘爆炸与尘害防治、矿山防灾救灾、煤矿应急救灾、矿山安全评价等方面，已形成了先进的技术研发体系与成套装备。 煤科总院配合国家有关部委，组织了一批煤矿安全重大科技项目。先后牵头承担了国家“”计划项目“预防煤矿瓦斯动力灾害的基础研究”；“十五”科技攻关计划项目“煤矿瓦斯治理技术集成与示范”和“矿山重大瓦斯煤尘爆炸事故预防与监控技术”；国家“十一五”科技支撑计划项目“煤矿瓦斯、火灾与顶板重大灾害防治关键技术研究”等重大科研项目，并完成了中国工程院委托的重大咨询项目“煤矿灾害防治的技术及对策研究”。

18、在取得上述成果的基础上，煤科总院选择了一批具有典型性和代表性的矿区（井）开展技术集成与示范，建立和完善了一批煤矿灾害治理的技术示范工程，推动了安全科技成果的推广。此外，我国已基本建立了科技创新体系。据对78家国内100强的煤炭企业调查，2006年的研发经费总投入达到了75.9亿元，比2005年增长了50.9%。第2章 方案论证2.1设计方案本论文用单片机，电子技术，传感器，微机控制技术等知识设计一个简单的煤矿安全参数检测装置。以单片机为控制核心，完成对瓦斯浓度、温度、二氧化碳浓度等参数的检测。系统框图如图2-1所示。温度检测CO2检测 单片机 A/D转换瓦斯检测外扩I/O 功设计方案能指示外扩

19、ROM 声光报警显示键盘图2-1 煤矿安全参数检测装置系统框图2.2单片机的选型迄今为止，单片机制造商有很多，主要有美国的Intel、Motorola、Zilog和TI公司，日本的NEC、荷兰的Philips、英国的Inmos和德国的Siemens(西门子)公司，等等。8位单片机的生产厂家较多，品种也最齐全。MCS-51系列单片机是Intel公司1980年推出的8位单片机，与该公司的MCS-48系列机相比，MCS-51无论CPU功能还是存储容量以及特殊功能部件性能上都要高出一筹。典型产品为8051，其内部资源分配和性能如下：8位CPU、寻址能力达264K；4KB的ROM和128字节RAM；4个

20、8位I/O接口电路；一个串行全双工异步接口；5个中断源和两个中断优先级。2.3温度检测传感器的选择测量温度元件可以选择集成温度传感器或热敏电阻。能感受温度并转换成可用输出信号的传感器。利用物质各种物理性质随温度变化的规律把温度转换为电量的传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多，按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。利用一般热敏电阻还需要另外设计连接电路，并要进行温度修正，故考虑选择温度传感器。集成温度传感器有电压输出型和电流输出型。方案一：电流型输出型AD590AD590具有较高精度和重复性。重复性优于0.1;其良好的非线性可以保证优于0.1的精确度，利用其重复性较好的特点，通

21、过非线性补偿，可以达到0.1测量精度。其输出电流信号传输距离可达到1km以上。作为一种高阻电流源，最高可达20M，所以它不必考虑选择开关或CMOS多路转换器所引入的附加电阻造成的误差。适用于多点温度测量和远距离温度测量的控制。方案二：电压输出型温度传感器LM350LM350为电压输出型温度传感器，电路内部已校准，并采用内部补偿输出电压与摄氏温度成正比，无需校准，精度可达0.5。方案三：采用逻辑输出型温度传感器LM56。LM56是NS公司生产的高精度低压温度开关，内置1.25V参考电压输出端。最大只能带50A的负载。电源电压从2.710V，工作电流最大230A，内置传感器的灵敏度为6.2mV/，

22、传感器输出电压为6.2mV/T+395mV。综上所述,这里选择AD590温度传感器检测温度。2.4二氧化碳检测传感器的选择方案一： TGS4160集成传感器。FIGARO（弗加罗）公司生产的TGS4160集成传感器是一种固态电化学性CO2传感器。该器件除具有体积小，寿命长，选择性和稳定性好等特性外，同时还具有耐高湿和耐低温等特点。因而可以广泛用于自动通风换气系统或CO2气体长期监测等应用场合。方案二：TG4160型CO2传感器TG4160型CO2传感器特别适合于连续监测的场合，它不需断电稳定性好。这样大大简化了普通CO2传感器的外围电路，且提高了测量的精度。利用TG4160型传感器并通过高输入

23、阻抗；低偏置电流的运放进行放大，在做一些简单的运算处理，就可以在CO2浓度为3005000ppm范围内测得信号，该信号0几百毫伏的电压信号，可以供高精度AD采样使用。 方案三：GMM221/222二氧化碳传感器维萨拉公司生产的 GMM221/222二氧化碳测量模件是专门用于如下场合的：温室控制、孵化器(室)、发酵罐、安全报警以及相关系统。由于GMM220具有很多优点，所以在许多特殊场合里实现了 CO2无故障控制。由于传感器不受灰尘、水汽和大多数化学气体的影响，GMM220模件可广泛用于环境恶劣、潮湿的地方。GMM221/222的探头可以更换，这不但极大地方便了校验和现场服务，而且很容易地改变量

24、程。此外 GMM220可以有不同的安装方式、供电方式和输出方式。鉴于GMM221 CO2传感器功率小，有良好的时间和温度稳定性，专门用于恶劣场合等诸多优点，在本设计中选择GMM221 CO2传感器. 2.5瓦斯传感器的选择方案一：GJ4型矿用低浓度甲烷传感器整机工作电压为924V，测量范围为 0.004.00%CH4，信号输出范围为15mA或2001000HZ。是有煤层及瓦斯爆炸危险环境中使用的低浓度甲烷气体本质安全型传感器。除能连续监测外还能自动地将检测到的甲烷浓度转换成标准的电信号输送给井下监控系统。具有故障自检功能，使用、维护方便。外壳结构采用了高强度的不锈钢材料，增强了传感器的抗冲击能

25、力。方案二：瓦斯传感器MJC4/3.0L（MC112）瓦斯传感器MJC4/3.0L根据催化燃烧效应的原理工作。灵敏度2040 mV/1%甲烷，工作电压3.0 V0.1，工作电流11010 mA。由检测元件和补偿元件配对组成电桥的两个臂，遇可燃性气体时检测元件电阻升高，桥路输出电压变化，该电压变量随气体浓度增大而成正比例增大，补偿元件起参比及温湿度补偿作用。响应速度快，元件工作稳定、可靠。适用于工业现场的天然气、液化气、煤气、 烷类等可燃性气体及汽油、醇、酮、苯等有机溶剂蒸汽的浓度检测。方案三:GJ(B)煤矿用低浓度瓦斯传感器一种采用热催化原理探头制成的智能型甲烷检测仪表，用于检测煤矿井下各作业

26、场所空气中的甲烷浓度。该仪器测量范围：04.00%CH4，输出信号：频率：2001000Hz ；电流：恒流15 mA，供电电压范围：DC 924V，具有半自动调零、调满度，该仪器具有半自动调零、调满度、设置报警点和断电点，所有功能均可通过红外遥控实现，并且具有超限声、光报警、超限断电信号输出功能。仪器具有多种信号输出形式，除了和本公司的KJ205煤矿综合监测系统配合使用外还可以和其他煤矿监测系统相兼容；也可以独立使用于多种矿用火灾检测系统。经过对比，瓦斯传感器GJ(B)更适合本设计。 2.6 AD转换方案一：采用ADC0809ADC0809是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模数转换的器件

27、。其内部有一个8通道多路开关，它可以根据地址码锁存译码后的信号，只选通8路模拟输入信号中的一个进行A/D转换。 方案二：采用AD574 AD574模数转换器已被许多国外厂商用于各自的数据采集系统,国内也有不少单位选用AD574设计数据采集系统.有的器件制造厂正在引进生产这种先进的集成电路.AD574主要特点AD574是美国模拟器件公司制造的大规模集成电路,是目前国际市场上较先进的、高集成度、价格低廉的逐次比较式模数转换器.它的突出特点是芯片内部包含微机接口逻辑,可方便地与8080、8085、Z-80、6800、6502等通用微处理器系统配接.输入与TTL及CMOS兼容,数据总线可与微机数据总线

28、直接相连,读写及转换命令由控制总线提供,输出可以是12位一次读出或分两次(先读高8位,再读低4位)读出.输入电压有单极性和双极性两种.对外可提供一个+10.000V基准电压,最大输出电流1.5mA.有较宽的温度使用范围并保证此温度范围内的线性度. 方案三: 12位并行模/数转换芯片AD1674AD1674是美国AD公司推出的一种完整的12位并行模/数转换单片。该芯片内部自带采样保持器（SHA）、10伏基准电压源、时钟源以及可和微处理器总线直接接口的暂存/三态输出缓冲器。与原有同系列的AD574A/674A相比,AD1674的内部结构更加紧凑,集成度更高,工作性能（尤其是高低温稳定性）也更好,而

29、且可以使设计板面积大大减小,因而可降低成本并提高系统的可靠性。在本设计中，我们选择ADC0809。2.7显示电路的选择显示电路可采用液晶LCD，也可采用数码管LED，本系统由五位显示，故可采用五位数码管组成显示电路。LED显示方式分为静态显示和动态显示两种，所谓静态显示，就是把多个LED 显示器的每一段与一个独立的并行口连接起来，而公共端则根据数码管的种类连接到VCC 或GND 端，这种连接方式的每一个显示器都要占用一个单独的具有锁存功能的I/O 端口，用于笔划段字形代码，单片机只需把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用再管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码。因此，使用这种方法当显

30、示位数较多时单片机中I/O 口的开销很大，需要提供的I/O 接口电路也较复杂，因而增加了成本，而且显示始终维持，功耗大；但它具有编程简单，显示稳定，CPU 的效率较高的优点。动态显示是单片机在任何时刻只显示一位数字，多位数字轮流分时显示，由于人眼的视觉暂留效应，所以看起来就像所有数码管全在显示一样。这种显示方式的优点是使用器件少，接口简单，成本相对低。因此，本系统显示采用动态显示。2.8存储器选择EPROM（Erasable PROM，可擦洗PROM）可以多次复用，每次编程前只要先进行一次擦洗即可。因此，EPRONM在微型机中的应用非常广泛，尤其可以满足试验和研究工作的需要。常用的EPROM存

31、储器比较见表2-1。表2-1 27系列常用EPROM存储器型号容量/KB读出时间/ns制造工艺所用电源/V管脚数 2732A4200450NMOS+524 27648200450HMOS+528 2712816250450HMOS+528 2725632200450HMOS+528 2751264250450HMOS+528 27513256250450HMOS+528通过以上各种类型的比较，基于本设计程序量不大的特点，最终决定选用2764作为本次设计的ROM存储器。2.9声光报警在我们的设计中为了实现安全生产，对于重要的参数和系统部位，都要设计紧急状态报警系统，以便提醒操作人员注意或采取安全

32、措施，使生产继续进行或保证人身及设备安全的前提下，终止生产。光报警通常采用发光二极管和蜂鸣器实现。第3章 硬件设计3.1系统框图本系统框图如图3-1所示。本系统采用8051作为控制核心来检测煤矿中CO2、瓦斯的浓度以及温度，其中温度传感器采用了AD590，瓦斯传感器采用GJ(B)煤矿用低浓度瓦斯传感器。温度传感器AD590CO2传感器8051ADC0809瓦斯传感器外扩I/O(8155) 功能指示外扩ROM (2764)声光报警显示键盘图31 系统框图3.2 8051单片机的介绍3.2.1 8051单片机的基本结构及管脚说明8051单片机通常有两种封装：一种是双列直插式封装，一种是方形封装。本

33、系统8051单片机采用双列直插式40引脚封装结构，其引脚功能共可分为端口线、电源线和控制线三类。芯片结构如下图3-2所示。一、端口线（32条）8051共有四个并行I/O端口，每个端口都有8条端口线，用于传送数据/地址。（1）P0口：P08位输入输出线，其最高为P0.7最低位为P0.0。其功能八位输入输出线可作为八位的地址线使用，也可作为八位数据总线使用。此时要分时操作先选送低八位地址，利用ALE信号的下降沿将地址锁存，然后作为八位双向数据总线使用，用来传送8位数据。另外，8031在不带外存储器的情况下，可作I/O口使用，此时为准双向输入/输出口。（2）P1口：P1口8条引脚和P0口的8 条引脚

34、类似，最高位为P1.7,最低位为P1.0.当P1口作为通用I/O口使用时，P1.7P1.0的功能和P0口的第一功能相同，也用于传送用户的输入输出数。（3）P2口：P2口这组引脚的第一功能和上述两组引脚的第一功能相同，即它可以作为通用I/O口使用。它的第二功能和P0口引脚第二功能相配合，用于输出片外存储器的高8位地址，共同选中片外存储器单元，但不能像P0口那样还可以传送存储器的读写数据。（4）P3口：这组引脚的第一功能和其余三个端口的第一功能相同，它的第二功能如下： 图3-2 MCS51封装和引脚分配P3.0 (RXD) 作为串行数据输出口P3.1 (TXD) 作为数据发送口P3.2 (INT0

35、) 作为外中断0输入P3.3 (INT0) 作为外中断1输入P3.4 (T0) 作为计数器0计数输入P3.5 (T1) 作为计数器1计数输入P3.6 (WR) 作为外部RAM写选通信号P3.7 (RD) 作为外部RAM读选通信号二、电源线（2条）VCC为主电源，接+5V电源线；VSS为接地线三、控制线（6条）（1）RST/VPD：复位/备用电源线。当作为RST使用时为系统复位输入端，此时输入两个机器周期的高电平，即可实现系统复位。当作为VPD使用时，当VCC电压降到允许限度以下时，后备电源从此引脚自动加电，保证片内RAM中的信息不被丢失。（2）PSEN：片外ROM选通线。在执行访问片外ROM的

36、指令MOVC时，8031自动在PSEN上产生一个负脉冲，用于为片外ROM的选通，其它情况下PSEN均为高电平封锁状态。（3）ALE/PROG：地址锁存允许/编程线。 当作为ALE使用时，为访问外部程序存储器的低8位地址封锁信号，输出正脉冲，利用其下降沿实现地址锁存，以便空出P0.7P0.0引线去传送随后而来的片外存储器读写数据。当不访问外部存储器时，ALE仍以振荡器1/6频率周期性的出现，此时可作为输出时钟信号使用，对于在片外EPROM编程时，从此引脚输出编程脉冲信号。（4）EA/VPP:允许访问片外存储器/编程电源线，可以控制8031使用片内ROM还是使用片外ROM。由于8031无片内ROM

37、，所以当EA=0时允许使用片外ROM。（5）XTAL1和XTAL2:片内震荡电路输入线，这两个端子用来外接石英晶体和微调电容。3.2.2 MCS51的中断源和中断标志一、中断源8031的五级中断分为两个外部中断、两个定时器溢出中断和一个串行口中断。1.外部中断源 8031有INT0和INT1两条外部中断请求输入线，用于输入两个外部中断源的中断请求信号，并允许外部中断源以低电平或负边沿两种触发方式输入中断请求信号。8031究竟工作于哪种中断触发方式可由用户通过对定时器控制寄存器TCON中IT0和IT1位状态的设定来选取。8031在每个机器周期的S5P2时对INT0/INT1线上的中断请求信号进行

38、一次检测，检测方式和中断触发方式的选取有关。若8031设定为电平触发方式（IT0=0或IT1=1），则CPU需要两次检测INT0/INT1线上的点评方能确定其中断请求有效；若设定为边沿触发方式（IT0=1或IT1=0），则CPU需要两次检测INT0/INT1上的中断请求才有效。因此，8031检测INT0/INT1上负边沿中断请求的时刻不一定恰好是其上中断请求信号发生负跳变的时刻， 但两者之间最多不会相差一个机器周期时间。2.定时器溢出中断源 定时器溢出中断源由8031内部定时器中断源产生，故它们属于内部中断。8031内部有两个16位定时器/计数器，由内部定时脉冲（主脉冲经12分频后）或T0/T

39、1引脚上输入端外部定时脉冲计数。定时器T0/T1在定时脉冲作用下从全“1”变为全“0”时可以自动向CPU提出溢出中断请求，以表明定时器T0或T1的定时时间已到。定时器T0/T1的定时时间可由用户通过程序设定，以便CPU在定时器溢出中断服务程序内进行计时。例如，若定时器T0定时时间设定为10ms，则CPU每响应一次T0输出中断请求就可在中断服务程序中使1/100s单元加1，100次中断后1/10s的能源清零的同时使秒单元加1，以后则重复上述过程。定时器溢出中断常用于需要进行定时控制的场合。3.串行口中断源 串行口中断源由8031内部串行口中断源产生，故也是一种内部中断源。串行口中断分为串行口发送

40、中断和串行口接受中断两种。在串行口进行发送/接收数据时，每当串行口发送/接收完一组穿行数据时，串行口电路自动使串行口控制寄存器SCON中的RI或T1中断标志位职位如图33所示，并自动向CPU发出串行口中断请求，CPU响应串行口中断后便立即转入串行口中断服务程序的执行。因此，只要在串行口中断服务程序中安排一段对SCON中的RI和TI中断标志位状态的判断程序，便可区分串行口发生了接收中断请求还是发送中断请求。二、中断标志8031在每个机器周期的S5P2时检测（或接收）外部（或内部）中断源发来的中断请求信号后先使相应中断标志置位，然后便在下个机器周期检测这些中断标志位状态，以决定是否响应该中断。80

41、31中断标志位集中安排在定时器控制寄存器TCON和串行口控制寄存器SCON中。1.定时器控制寄存器TCON 定时器控制寄存器各位定义如图33所示。各位含义如下：（1）IT0和IT1：IT0为INT0中断触发标志位，位地址是88H。IT0状态可由可由用户通过程序设定：若使IT0=0，则INT0上中断请求信号的中断触发方式为电平触发（即低电平引起中断）；若IT0=1，则INT0设定为负边沿中断触发方式（即由负边沿引起中断）。IT1的功能和IT0相同，区别仅在于被设定的中断触发方式不是INT0而是INT0，位地址为8AH。图3-3 串行口控制寄存器SCON定义（2）IE0和IE1：IE0为外部中断I

42、NT0中断请求标志位，位地址是89H。当CPU在每个机器周期的S5P2是检测到INT0上的中断请求有效时，IE0由硬件自动置位；当CPU响应INT0上的中断请求后进入相应中断服务程序时，IE0被自动复位。IE1为外部中断INT1的中断请求标志位，位地址为8BH，其作用和IE0相同。（3）TR0和TR1:TR0为定时器T0的启停控制位、位地址为8CH。TR0状态可由用户通过程序设定：若使TR0=1，则定时器T0立即开始计数；若TR0=0，则定时器T0停止计数。TR1为定时器T1的启停控制位，位地址为8EH，其作用和TR0相同。（4）TF0和TF1：TF0为定时器T0的溢出中断标志位，位地址为8D

43、H。当定时器T0产生溢出中断（全“1”变为全“0”）时，TF0由硬件自动置位；当定时器T0的溢出中断为CPU响应后，TF0被硬件复位。3.3外部存储器ROM（2764）介绍3.3.1引脚功能 图3-4 2764管脚图图3-4为2764的引脚分配图。引脚功能分述如下：1.地址输入线A12A0. 2764的存储容量为8KB，故按照地址线条数和存储容量的关系（213=8192），共需13条地址线，编号为A12A0。2764的地址线应和MCS51单片机的P2口和P0口相接，用于传送单片机送来的地址编码信号，其中A12为最高位。2.数据线O7O0。O7O0是双向数据总线，O7为最高位。在正常工作时，O7

44、O0用于传送从2764中读出的数据或程序代码；在编程方式时用于传送需要写入的程序代码（及程序的机器码）。3.控制线（3条）。 片选输入线CE：该输入线用于控制本芯片是否工作。若给CE上加一个高电平，则本片不工作；若给CE上加一个低电平，则选中本片共作。编程输入线PGM：该输入线用于控制2764处于正常工作状态还是编程 工作状态。若给它输入一个TTL高电平（即VIH）,则2764处于正常工作状态；若给PGM输入一个50ms宽的负脉冲，则2764配合VPP引脚上的21V高压可以处于编程状态。允许输入线OE。OE也是一条由用户控制的输入线，若给OE线上输入一个TTL高电平，则数据线O7O0处于高阻状

45、态；若给OE线上输入一个TTL低电平，则O7O0处于读出状态。4.其它引脚线（4条）。 VCC为+5V10%电源输入线，GND为直流地线。VPP为编程电源输入线，当它接+5V时，2764处于正常工作状态；当VPP接21V电压时，2764处于编程/校验工作状态。NC为2764的空线。3.3.2 8031和2764的连接一、8031对片外ROM的读操作如果片外ROM的2050H单元有一个常数X且累加器A中为0，现欲把X读出并送入CPU的累加器A，则指令为：MOVC A, A+DPTR ;A(A+DPTR)=X8031执行上述指令的具体步骤为:1.8031CPU先把累加器A中的0和DPTR中的205

46、0H相加后送回DPTR，然后把DPH中的20H送到P2.7P2.0上，把DPL中的50H送到P0.7P0.0上；2.一旦P0口上片外存储器低8位地址50H稳定，8031在ALE线上发出正脉冲的下降沿就把50H锁存到地址锁存器74LS373中；3.由于CPU执行的是MOVC指令，故8031自动使PSEN变为低电平以及RD和WR保持高电平，以至于1#芯片可以进行读操作且2#芯片被封锁；4.1#芯片按照CPU送来的2050H地址，从中读出X并被送到8031的P0口，8031CPU先打开P0口的输入门后再把它送到了累加器A.至此，这条指令的执行宣告结束。二、8031和2764的连接8031和2764的连接如图3-5所示。图3-5 8031和2764的连接由于2764存储容量为8KB，故8031片内地址线为P2.4P2.0和P0.7P0.0（P2.4P2.0直接与2764的A12A8相接，P0.7P0.0经74LS373输出后接到2764的A7A0）,共13条。片选地址线共、三条，其中P