┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊
长 春 大 学 毕业设计（论文）
纸
引 言
20世纪80年代初，随着大量采用电子技术的家用电器面市，开始出现了住宅电子化的概念；80年代中期，将家用电器、通讯设备与安保防灾设备各自独立的功能综合为一体，形成了家居自动化概念。80年代末，由于通信与信息技术的发展，出现了对住宅中各种通信、家电、安保设备通过总线技术进行监视、控制与管理的商用系统，这在美国称为智慧星，在欧洲称为时髦星。当时日本正处于房产市场低迷时期，日本建设省在推进智能建筑概念时，抓住用于住宅的总线技术的契机，提出了家居总线系统概念。而随着技术的继续发展和生物识别技术的实用性普及，智能化家居的概念才真正体现了其本意，在好莱坞科幻大片中看到的那种高度智能化的家居系统正在走进我们的生活。
2011年，国家电网公司坚强智能电网进入全面建设阶段，智能电网建设将实现由试点建设向全面建设的跨越，网络智能远程遥控系统也会在此基础上得到进一步的发展。当前，在南方一些城市实行的是“峰谷”电价，在不同时段施行不同的电价，而网络智能远程遥控系统这种系统则可以与水表、电表和煤气表实行联动，连接完毕后，主人可以在控制器上设定一些电器何时开启和关闭，制定合理的用电计划，从而节约能源，节省家庭开支。
本作品利用简单的设计，在主人不在家的情况下可以远程监控家用电器，达到家庭无人情况下的基本安全保障。所使用的集成电路和其它元器件都尽量廉价，且功能简单，在该作品的基础上可以方便的进行了功能扩展。
共 32 页 第 1 页
┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊
长 春 大 学 毕业设计（论文）
纸
第一章 系统组成与原理分析
1.1 系统组成
本系统需要一片8031，一片27128ROM芯片，一片地址锁存器74HC373，一片外部RAM62256，两片缓冲器74LC244，一片译码器74HC138，四片双音双频收发器MT8888等芯片组成（见图2）。
1.2 原理分析
1.2.1 单片机简介
单片机8031是一个8位的微处理器，内有数据存储RAM128个字节来存储可以读写的数据，还有ROM，4个8位并行I/O输出/输入口P0~P3，一个全双工的串行口，2个16位定时/计数器，5个中断源的中断结构。
8031是MCS-51系列单片机的典型产品，包含中央处理器、程序存储器（RAM）、定时/计数器、并行接口、串行接口和中断系统等几大单元及数据总线、地址总线和控制总线等三大总线，现在我们分别加以说明： ·中央处理器（CPU）：
中央处理器（CPU）是整个单片机的核心部件，是8位数据宽度的处理器，能处理8位二进制数据或代码，CPU负责控制、指挥和调度整个单元系统协调的工作，完成运算和控制输入输出功能等操作。 ·数据存储器（RAM）：
8031内部有128个8位用户数据存储单元和128个专用寄存器单元，它们是统一编址的，专用寄存器只能用于存放控制指令数据，用户只能访问，而不能用于存放用户数据，所以，用户能使用的RAM只有128个，可存放读写的数据，运算的中间结果或用户定义的字型表。 ·程序存储器（ROM）：
8031共有4096个8位掩模ROM，用于存放用户程序，原始数据或表格。 ·定时/计数器：
8031有两个16位的可编程定时/计数器，以实现定时或计数产生中断用于控制程序转向。
·并行输入输出（I/O）：
8031共有4组8位I/O口（P0、P1、P2或P3），用于对外部数据的传输。 ·全双工串行口：
共 32 页 第 2 页
┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊
长 春 大 学 毕业设计（论文）
纸
8031内置一个全双工串行通信口，用于与其它设备间的串行数据传送，该串行口既可以用作异步通信收发器，也可以当同步移位器使用。 ·中断系统：
8031具备较完善的中断功能，有两个外中断、两个定时/计数器中断和一个串行中断，可满足不同的控制要求，并具有2级的优先级别选择。 ·时钟电路：
8031内置最高频率达12MHz的时钟电路，用于产生整个单片机运行的脉冲时序，但8031单片机需外置振荡电容。
单片机的结构有两种类型，一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛（Harvard）结构，另一种是采用通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿（Princeton）结构。图1是8031系列单片机的内部结构示意图。
图1 8031系列单片机的内部结构示意图
从图中可以看到，单片机的结构按逻辑功能可分为运算器、控制器、寄存器、存储器和I/O接口等几大部分。具体地讲，它内部大致包含运算器、控制器、片内存储器RAM/ROM、四个并行I/O接口、串行接口、定时/计数器、中断系统、振荡器等功能部件。图中SP是堆栈指针寄存器，栈区占用了片内RAM的部分单元，通用寄存器（工作寄存器），由于单片机访问片内存储器，与访问工
共 32 页 第 3 页
┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊
长 春 大 学 毕业设计（论文）
纸
作寄存器一样方便，所以就把工作寄存器区与片内RAM均看作内部寄存器，PSW是程序状态字寄存器，简称升序状态字，相当于其它计算机的标志寄存器F ；DPTR是数据指针寄存器，在访问片外ROM、片外RAM、片外扩展的I/O接口时特别有用；B寄存器又称乘法寄存器，它与累加器ACC协同工作，可进行乘、除法操作。
由于单片机将计算机的几大主要部件都集成在一块芯片上，因此，它与外界的联系大为减少。为此，这些部件都挂靠在一组内部总线上，因而减少了片内连线的数量，从而提高了集成度。
8031的引脚说明：
8031采用40Pin封装的双列直接DIP结构，上图是它们的引脚配置，40个引脚中，正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明： ·Pin20：接地脚。
·Pin40：正电源脚，正常工作或对片内EPROM烧写程序时，接+5V电源。 ·Pin19：时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端。 ·Pin18：时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。
8031的时钟有两种方式。一种是片内时钟震荡方式，但需在18和19脚外接石英晶体（2-12MHz）和振荡电容，振荡电容的值一般取10p-30p。另外一种是外部是种方式，即将XTAL1接地，外部时钟信号从XTAL2脚输入。
输入输出（I/O）引脚：
Pin39-Pin32为P0.0-P0.7输入输出脚，Pin1-Pin1为P1.0-P1.7输入输出脚，Pin21-Pin28为P2.0-P2.7输入输出脚，Pin10-Pin17为P3.0-P3.7输入输出脚，这些输入输出脚的功能说明 将在以下内容阐述。
·Pin9：RESET/Vpq复位信号复用脚，当8031通电，是种电路开始工作，在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始化后，程序计数器PC指向0000H，P0-P3输出口全部为高电平，堆栈指钟写入07H，其它专用寄存器被清“0”。RESET由高电平下降为低电平后，系统即从0000海地址开始执行程序。然而，初始复位不改变RAM（包括工作寄存器R0-R7）的状态。8031的复位方式可以是自动复位，也可以是手动复位。此外，RESET/Vpq还是一复用脚，Vcc掉电其间，此脚可接上备用电源，以保证单片机内部RAM的数据不丢失。
·Pin30：ALE/PROG当访问外部程序时，ALE（地址锁存）的输出用于锁存
共 32 页 第 4 页
┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊
长 春 大 学 毕业设计（论文）
纸
地址的低位字节。而访问内部程序存储器时，ALE端将有一个1/6时钟频率的正脉冲信号，这个信号可以用于识别单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。更有一个特点，当访问外部程序存储器，ALE会跳过一个脉冲。
如果单片机是EPRPOM，再编程其间，PROG将用于输入编程脉冲。 ·Pin29：PESN当访问外部程序存储器时，此脚输出负脉冲选通信号，PC的16位地址数据将出现在P0和P2口上，外部程序存储器则把指令数据放到P0口上，由CPU读入并执行。
·Pin31：EA/V pp程序存储器的内外部选通线，8031单片机，内置有4kB程序存储器，当EA为高电平并且程序地址小于4kB时，读取内部程序存储器指令数据，而超过4kB地址则读取外部指令数据。如EA为低电平，则不管地址大小，一律读取外部程序存储器指令。显然，对内部无程序存储器的8031，EA端必须接地。
在编程时，EA/V pp脚还需加上21V的编程电压。
本测试仪，使用4个中断源，外中断0接“测试”键；外中断1接键盘中断信号；内中断0使用定时器0的方式1作为定时中断，供求集数据使用；内中断1为定时器1在方式3下工作，作为串行通信的波特率发生器，使用固定的9600比特率传送数据。
P1.4、P1.5和P1.6脚作为开关量输入脚，高电位分别表示脉冲试验、间放试验、连放试验等3种工作模式，“复原”接RESET脚。
1.2.2 地址锁存器与扩展ROM
地址锁存器74LS373主要解决P0口的低8位地址线与数据总线分时复用的问题。由于程序较长，8031无法满足要求，故采用扩展ROM的方式存放程序。本测试仪采用16K的27128EPROM芯片。27128是一种16K×8的可编程只读存储器，存取时间为250ns，最快可达到取存时间为200ns。在CE输入端加上一个TTL高电平就可使器件处于静止等待模式，最大正常工作电流为150mA，而静止工作电流为45mA,27128采用双列直插式28脚封。
27128仅仅是在2764的基础上将26脚用作A13，而别的输入端完全同2764一样，14位地址线作A13～A0用于片内地址选择，8位数据线D7～D0用于数据读出和用专门设备进行数据写入，CE为片选信号线，OE为读允许信号线，PGM为编程脉冲输入线。
当CE为低电平，且VDD为21V时，在PGM上加入一个50ms的TTL低电平脉冲，则可对27128进行编程，编程电压VDD不能大于22V，否则将烧坏片子。
共 32 页 第 5 页