单片机取得了长足的进展，成为目前应用最广泛的8位单片机之一，其代表型号是ATMEL公司的AT89系列，它广泛应用于工业测控系统之中。目前很多公司都有51系列的兼容机型推出，在目前乃至今后很长的一段时间内将占有大量市场。51单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。需要注意的是52系列的单片机一般不具备自编程能力。 当前常用的51系列单片机主要产品有：
*Intel的：80C31、80C51、87C51，80C32、80C52、87C52等； *ATMEL的：89C51、89C52、89C2051等；
*Philips、华邦、Dallas、Siemens(Infineon)等公司的许多产品80C51单片机，它是8位高性能单片机。属于标准的MCS-51的HCMOS产品。它结合了HMOS的高速和高密度技术及CHMOS的低功耗特征，标准MCS-51单片机的体系结构和指令系统。80C51内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入/输出(I/O)口、2个16位定时/计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路。但80C31片内并无程序存储器，需外接ROM。此外，80C51还可工作于低功耗模式，可通过两种软件选择空闲和掉电模式。在空闲模式下冻结CPU而RAM定时器、串行口和中断系统维持其功能。掉电模式下，保存RAM数据，时钟振荡停止，同时停止芯片内其它功能。80C51有PDIP(40pin)和PLCC(44pin)两种封装形式。 管脚说明：
8051芯片具有40根引脚，其引脚图如图所示：
40根引脚按其功能可分为四类： 1. 电源线2根
Vcc：编程和正常操作时的电源电压，接+5V。 Vss：地电平。 2. 晶振：2根
XTAL1：振荡器的反相放大器输入。使用外部震荡器是必须接地。
XTAL2：振荡器的反相放大器输出和内部时钟发生器的输入。当使用外部振荡器时用于输入外部振荡信号。
3. I/O口共有p0、p1、p2、p3四个8位口，32根I/O线，其功能如下：
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1） P0.0～P0.7 （AD0～AD7） 是I/O端口O的引脚，端口O是一个8位漏极开路的双向I/O端口。在存取外部存储器时，该端口分时地用作低8位的地址线和8位双向的数据端口。（在此时内部上拉电阻有效） 2） P1.0～P1.7
端口1的引脚，是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O通道，专供用户使用。 3） P2.0～P2.7 （A8～A15） 端口2的引脚。端口2是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口，在访问外部存储器时，它输出高8位地址A8～A15 4） P3.0～P3.7 端口3的引脚。端口3是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O端口，该口的每一位均可独立地定义第一I/O口功能或第二I/O口功能。作为第一功能使用时，口的结构与操作与P1口完全相同，第二功能如下示： P3.0 RXD（串行输入口） P3.1 TXD（串行输出口） P3.2 （外部中断） P3.3 （外部中断）
P3.4 T0（定时器0外部输入） P3.5 T1（定时器1外部输入） P3.6 （外部数据存储器写选通） P3.7 （外部数据存储器读选通）
3. 模数转换芯片ADC0804。
ADC0804的管脚图如下所示
它的主要电气特性如下：
工作电压：＋5V，即VCC＝＋5V。
模拟输入电压范围：0～＋5V，即0≤Vin≤＋5V。
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分辨率：8位，即分辨率为1/28=1/256，转换值介于0～255之间。 转换时间：100us（fCK＝640KHz时）。 转换误差：±1LSB。
参考电压：2.5V，即Vref＝2.5V。
1.ADC0804的转换原理
ADC0804是属于连续渐进式（Successive Approximation Method）的A/D转换器，这类型的A/D转换器除了转换速度快（几十至几百us）、分辨率高外，还有价钱便宜的优点，普遍被应用于微电脑的接口设计上。
以输出8位的ADC0804动作来说明“连续渐进式A/D转换器”的转换原理，动作步骤如下表示（原则上先从左侧最高位寻找起）。
第一次寻找结果：10000000 （若假设值≤输入值，则寻找位＝假设位＝1） 第二次寻找结果：11000000 （若假设值≤输入值，则寻找位＝假设位＝1） 第三次寻找结果：11000000 （若假设值>输入值，则寻找位＝该假设位＝0） 第四次寻找结果：11010000 （若假设值≤输入值，则寻找位＝假设位＝1） 第五次寻找结果：11010000 （若假设值>输入值，则寻找位＝该假设位＝0） 第六次寻找结果：11010100 （若假设值≤输入值，则寻找位＝假设位＝1） 第七次寻找结果：11010110 （若假设值≤输入值，则寻找位＝假设位＝1） 第八次寻找结果：11010110 （若假设值>输入值，则寻找位＝该假设位＝0） 这样使用二分法的寻找方式，8位的A/D转换器只要8次寻找，12位的A/D转换器只要12次寻找，就能完成转换的动作，其中的输入值代表图1的模拟输入电压Vin
2.分辨率与内部转换频率的计算
对8位ADC0804而言，它的输出准位共有28＝256种，即它的分辨率是1/256，假设输入信号Vin为0～5V电压范围，则它最小输出电压是5V/256＝0.01953V，这代表ADC0804所能转换的最小电压值。
表1列出的是8～12位A/D转换器的分辨率和最小电压转换值。
表1 A/D转换器的分辨率和最小电压值 位数目 分辨率 最小电压转换值 8 1/256 0.01953V 10 1/1024 0.00488V 12 1/4096 0.00122V 至于内部的转换频率fCK，是由图2的CLKR（19脚）、CLK IN（4脚）所连接的R（）、C(150PF)来决定。
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图2 ADC0804与CPLD&FPGA、8051单片机等典型连接图 频率计算方式是：fCK＝1/(1.1×R×C)
若以图2的R＝10KΩ、C＝150PF为例，则内部的转换频率是 fCK＝1/（1.1×10 KΩ×150PF）＝606KHz
更换不同的R、C值，会有不同的转换频率，而且频率愈高代表速度愈快。但是需要注意R、C的组合，务必使频率范围是在100KHz～1460KHz之间。 3.ADC0804的控制方法
要求ADC0804进行模拟/数字的转换，其实可以直接由下面的时序图及图2信号的流向来配合了解。
图3 ADC0804控制信号时序图
以图2、图3信号流向而言，控制ADC0804动作的信号应该只有CS、WR、RD。其中INTR由高电位转为低电位后，代表ADC0804完成这次的模拟/数字转换，而DB0～DB7代表是转换后的数字资料。
图3的动作大概可分成4个步骤区间——S0、S1、S2、S3，每个步骤区间的动作方式如下：
步骤S0：CS＝0、WR＝0、RD＝1（由CPLD发出信号要求ADC0804开始进行模拟/数字信号的转换）。
步骤S1：CS＝1、WR＝1、RD＝1（ADC0804进行转换动作，转换完毕后INTR
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将高电位降至低电位，而转换时间>100us）。
步骤S2：CS＝0、WR＝1、RD＝0（由CPLD发出信号以读取ADC0804的转换资料）。
步骤S3：CS＝1、WR＝1、RD＝1（由CPLD读取DB0～DB7上的数字转换资料）。
由上述步骤说明，可以归纳出所要设计的CPLD动作功能有： 负责在每个步骤送出所需的CS、WR、RD控制信号。 在步骤S1时，监控INTR信号是否由低电位变高电位，如此以便了解ADC0804的转换动作结束与否。
在步骤S3，读取转换的数字资料DB0～DB7 4. 数模转换芯片DAC0832。
DAC0832是8分辨率的D/A转换集成芯片。与微处理器完全兼容。这个DA芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。D/A转换器由8位输入锁存器、8位DAC寄存器、8位D/A转换电路及转换控制电路构成。
DAC0832的主要特性参数如下： * 分辨率为8位； * 电流稳定时间1us；
* 可单缓冲、双缓冲或直接数字输入； * 只需在满量程下调整其线性度； * 单一电源供电（+5V～+15V）； * 低功耗，20mW。 DAC0832结构：
* D0～D7：8位数据输入线，TTL电平，有效时间应大于90ns(否则锁存器的数据会出错)；
* ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效；
* CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效；
* WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的逻辑组合产生LE1，当LE1为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换，LE1的负跳变时将输入数据锁存；
* XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效；
* WR2：DAC寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于500ns）有效。由WR2、XFER的逻辑组合产生LE2，当LE2为高电平时，DAC寄存器的输出随寄存器的输入而变化，LE2的负跳变时将数据锁存器的内容打入DAC寄存器并开始D/A转换。 * IOUT1：电流输出端1，其值随DAC寄存器的内容线性变化； * IOUT2：电流输出端2，其值与IOUT1值之和为一常数；
* Rfb：反馈信号输入线，改变Rfb端外接电阻值可调整转换满量程精度； * Vcc：电源输入端，Vcc的范围为+5V～+15V；
* VREF：基准电压输入线，VREF的范围为-10V～+10V；
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