4.1.1 单片机内部结构及应用系统

　　单片机内部含有微处理器CPU、存储器、输入/输出接口等多个功能部件，其内部结构如图4-1所示。
　　

图4-1 单片机内部结构图
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　　为了满足一些应用系统的特殊要求，如在一些工业控制系统中，有时要进行一些系统的扩展设计以弥补单片机内部资源的不足。单片机的扩展系统通过并行I/O接口或串行I/O接口做总线，在外部扩展程序存储器、数据存储器或输入/输出接口及其他功能部件以满足一些控制系统的特殊要求。单片机的扩展系统结构如图4-2所示。单片机内结构如图4-3所示。
　　

图4-2 单片机扩展系统结构图
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图4-3 单片机片内结构图
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　　4.1.2 8031微处理器

　　8031采用40条引脚双列直插式器件，引脚除5V（ 40脚）和电源地（ 20脚）外，其功能分为时钟电路、控制信号、输入/输出三大部分，逻辑框图及引脚配置如图4-4所示。 　　
　　

图4-4 逻辑框图及引脚配置图

　　8031单片机引脚说明如下所述。

　　1．时钟电路

　　XTAL1（19脚）——芯片内部振荡电路（单级反相放大器）输入端。

　　XTAL2（18脚）——芯片内部振荡电路（单级反相放大器）输出端。
　　2．控制信号

　　 RST（9脚）复位信号：时钟电路工作后，在此引脚上将出现两个机器周期的高电平，芯片内部进行初始复位，P0口～P3口输出高电平，将初值07H写入堆栈指针。

　　 ALE（30脚）地址锁存信号：当访问外部存储器时，P0口输出的低8位地址由ALE输出的控制信号锁存到片外地址锁存器，P0口输出地址低8位后，又能与片外存储器之间传送信息。ALE可驱动4个TTL门。

　　 （29脚）片外程序存储器读选通：低电平有效，作为程序存储器读信号，输出负脉冲，将相应的存储单元的指令读出并送到P0口，可驱动8个TTL门。

　　 （30脚）内部和外部程序存储器选择信号：当为高电平且PC值小于0FFFH（4K）时，CPU执行内部程序存储器程序；当为低电平时，CPU仅执行外部程序存储器程序。

　　3．I/O接口

　　 P0口（P0.0～P0.7，39～32脚）三态双向口：P0口结构包括一个输出锁存器、两个三态缓冲器、一个输出驱动电路和一个输出控制端。P0口做地址/数据复用总线使用。若从P0口输出地址数据信息，此时控制端为高电平，若从P0口输入数据指令信息时，引脚信号应从输入三态缓冲器进入地址总线，它可驱动8个TTL门。P0～P3口上的“读-修改-写”功能，其操作是先将字节的全部8位数读入，再通过指令修改某些位，然后将新的数据写回到口锁存器中。

　　 P1口（P1.0～P1.7，1～8脚）准双向口：P1口做通用I/O接口使用，P1口的每一位口线能独立地作用于输入线，P1口可驱动4个TTL门。

　　 P2口（P2.0～P2.7，21～28脚）通用I/O接口：它做通用I/O接口使用时，是一个准双向口，此时转换开关MUX倒向左边，输出极与锁存器相连，引脚可作为用户I/O口线使用，输入/输出操作与P1口完全相同，P2口做地址总线使用。当系统中接有外部存储器时，P2口用于输出高8位地址A8～A15，这时在CPU控制下，转换开关MUX倒向右边，接通内部地址总线。P2口的口线状态取决于片内输出的地址信息，这些地址信息来源于PC、DPTR等。在外接程序存储器中，由于访问外部存储器操作连续不断，P2口不断送出地址高8位。8031中P2口一般只做地址总线使用，不再做I/O接口直接连外部设备。