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风速测量系统的设计及性能分析随着科技的不断发展，风速测量系统在诸多领域得到广泛应用，如飞机导航、天气预报、海洋、建筑等领域。
而风力作为衡量天气变化和风险的重要指标，其精准测量对于相关领域的研究与发展至关重要。
因此，设计一套高性能的风速测量系统就显得至关重要。
一、系统组成风速测量系统的主要部分包括传感器、放大器、微处理器、显示器四个部分。
其中传感器负责采集周围环境中的风速信号，通常采用的是热线式传感器或气体流量传感器。
放大器则可以放大这个脉冲信号，以提高其信噪比，准确检测微弱风速信号。
放大器的选择需要结合实际情况考虑，一般分为高增益低噪声放大器和低增益高噪声放大器两种类型。
微处理器主要作用是进行采集的后续处理，将被放大的脉冲信号转换为频率信号，并进行数字化处理，通过计算公式转换为实际的风速值。
最后，将这个结果在显示器上呈现出来。
二、性能指标风速测量系统的性能通常有以下指标：1、响应时间：传感器采样和测量风速的时间。
2、分辨率：系统所能检测的最小风速变化。
3、准确性：系统测量模拟风速的偏差。
4、稳定性：系统在长时间内测量风速值的偏移情况。
除了这些基本指标，许多用途特殊的测量系统还具有其他性能指标。
例如在飞行器领域中，系统的响应时间和精度要高于其他领域。
三、性能分析1、响应时间风速测量系统的响应时间取决于传感器的特性和机械结构。
对于普通风速测量系统，其响应时间一般为几秒钟到数十秒，但对于在飞行器等高速运动中需要使用的系统，则需要响应时间尽可能短，通常在百分之一秒至零点几秒之间。
因此在不同的领域使用风速测量系统时，需要根据实际需求选择不同的设计方案。
2、分辨率风速测量系统分辨率的大小是由传感器和电路放大器的特性决定的。
普通测量系统的分辨率一般为0.1m/s到1.0m/s，而高分辨率的系统可以达到更低的值。
对于采用卡曼曼式电路的热线式传感器来说，增加电路的质量因数可以提高分辨率，但同时会增加电路的成本和复杂性。
高精度超声波测风仪的设计摘要：设计一种能用于低空风速风向测量的新型超声波测风仪。
给出了超声波测风的基本的原理，并对系统采用的互相关时延估计算法进行分析，详细描述了超声波测风仪的系统结构和时序控制。
实验证明：该系统可以精确测量风速与风向，并具有频响快，工作可靠等特点，可以用于机场区域低空风场情况的实时监测。
关键词：超声波测风；互相关检测；超声波传感器Design of ultrasonic anemometer of high precisionAbstract：a new ultrasonic anemometer which is used to measure low-level wind speed and direction is designed .the principle of the ultrasonic wind measurement is described ,and the cross-correlation time delay estimation algorithm of system is analyzed .system cofiguration and timing controll of ultrasonic anemometer are descibed in detail .experiments testify the system can accurately measure wind speed and direction .it also has others advatages ,such as fast frequency response ,good reliability ,etc .so it can be used for realtime monitoring of the situation the low-level wind field at airport.Key words : ultrasonic wind measurement; cross-correlation detection; ultrasonic transducer0前言在民航运输中，风对飞机安全进场离场影响很大：风机起降时必须根据近地面的风速和风向选择适宜的起飞、着陆方向；低空风场情况复杂时（如存在低空风切换[1]）还会根据实际情况推迟或取消航班。
超声波风速风向仪设计1.研究背景及意义风速测量在工业生产和科学实验中都有广泛的应用，尤其在气象领域，风速测量更有着重要的价值。
风速测量，常用的仪表有杯状风速计、翼状风速计、热敏风速计和超声波风速计。
杯状风速计和翼状风速计使用方便，但其惰性和机械摩擦阻力较大，只适合于测定较大的风速。
热敏风速计利用热敏探头，其工作原理是基于冷冲击气体带走热元件上的热量，借助一个调节开元器件保持温度恒定，此时调节电流和流速成正比。
这种测量方法需要人为的干预，而且此仪表在湍流中使用时，来自各个方向的气流同时冲击热元件，会影响到测量结果的准确性。
现阶段常采用基于超声波传播速度受风速影响因而增减原理制成的超声波风速仪表，与其它各类仪表相比较，其优势在于：安装简单，维护方便；不需要考虑机械磨损，精度较高；不需要人为的参与，可完全智能化。
2.国外研究历史及发展状况超声波可用于测量，是因为在超声波在传播过程中，会加载流体的流速信息，这些信息经过分离处理，便可以得到流体的流速。
70年代中后期，大规模集成电路技术的飞速发展，高精度的时间测量成为一件轻而易举的事情，再加上高性能的、动作非常稳定的PLL（锁相环路）技术的应用，使得超声波流量计的稳定可靠性得到了初步的保证。
同时为了消除声速变化对测量精度的影响，出现了频差法、锁相频差法等。
该类方法测量周期短，响应速度快，而且几乎完全消除了声速对测量精度的影响。
80年代，超声波测量出现了新的方法，比如射束位移法、多普勒法和相关噪声法等等。
90年代才真正实现了高精度超声波气体流量计。
从国、外超声波气体测量发展来看，国外机构开展这项工作的时间较早，到现在为止已经形成较为成熟的产品。
当今世界，超声波流量计用于气体流量计的研究与开发方面，荷兰的工nstromet公司、英国的Dnaiel公司以及美国的Cnotrolotmo公司均做出了大量的工作并取得了较好的应用效果,其销售份额也排在前几位。
日本在超声波气体流量计的设计方面也具有很大的优势，在消除管外传播时间、提高仪器精度和缩短响应时间方面有独到之处。
超声波风速风向仪设计汇总硬件设计方面，首先需要设计超声波传感器模块。
该模块由超声波发射器和接收器组成。
超声波发射器产生超声波信号，而接收器接收回波信号。
这两个模块之间的距离可以确定风速的大小。
接下来是信号处理模块的设计。
该模块将接收到的超声波信号进行放大和滤波处理，以减少噪声的干扰。
随后，模数转换器将模拟信号转换为数字信号。
为了确定风向，需要设计方位传感器模块。
该模块可以测量超声波传感器模块相对于北方的角度。
这将使我们能够确定风的方向。
算法设计方面，首先需要进行数据校准。
这个过程可以通过将风速仪放置在已知风速下进行校准。
通过比较已知的风速数据和测量的数据，我们可以确定校准系数。
这些系数将用于计算真实风速。
然后，需要设计算法来计算风速和风向。
这可以通过计算超声波传感器模块之间的距离差来实现。
距离差越大，风速越大。
同时，通过计算方位传感器模块相对于北方的角度，可以确定风的方向。
最后，还需要设计用户界面模块。
该模块用于显示风速和风向的数据。
可以使用LCD显示屏显示这些数据。
用户还可以通过按键来选择不同的功能和模式。
总结来说，超声波风速风向仪的设计包括硬件设计和算法设计两个方面。
硬件设计主要涉及超声波传感器模块和方位传感器模块的设计，以及信号处理模块和数据采集模块的设计。
算法设计主要涉及风速和风向的计算算法和数据校准算法。
同时，还需要设计用户界面模块来显示数据和提供用户交互。
这些设计可以使超声波风速风向仪准确地测量风速和风向，具有较高的实用性和可操作性。
超声波风速仪的设计摘要风作为一种自然现象,它是影响气候变化的最重要因素之一。
本身又蕴藏着巨大的能量,能对人类活动产生重大影响。
风能利用也已经成为解决全球能源问题的重要方案之一。
风向风速测量仪用于测量目的地的风向风速,其测量到的瞬时风向风速,经计算处理可输出瞬时风速风向值、平均风速风向值、最大风速等数据。
基于超声波的风速测量仪器结构简单、无运动部件、使用寿命长，利用超声波收、发换能器发送接收脉冲信号，没有零点漂移，以上优点很好地克服了机械式风速风向仪固有的缺陷，因而能全天候地、长久地正常工作，越来越广泛地得到使用。
它将是机械式风速仪的强有力替代品。
本设计采用STC89C52单片机作为模块处理器，使用四个超声波探头，东西方向及其南北方向各放置一对超声波探头，通过测量两对超声波接收时间差，利用时差法分别计算两个方向的风速，最后通过向量的叠加来实现风速的测量，包括大小及其方向。
由于温度对超声波的传播具有一定的影响，故在本设计中对声波的传播进行温度补偿，温度补偿的实现通过性能稳定的温度传感器DS18B20进行温度检测，从而实现风速的补偿。
在通信模块中，通过RS485通信技术，采用MODBUS协议，并且带有CRC 校验，将单片机采集的数据经过处理计算上传至上位机，实现上位机对风速的监测、存储、分析，进而实现在上位机上完成数据的显示、风速风向的测定值的显示、历史数据的查询等扩展功能。
超声波的风速测量仪研究的目的是实现风速风向的自动测量，提高风速测量的精度，扩展风速测量范围，进而取代目前国内市场上缺陷颇多的传统机械旋转型风速仪；引入RS485通信技术，使区域气象监测更具自动化、智能化。
关键词：STC89C52单片机；超声波;TDC-GP21；RS485通信；ABSTRACTThe wind as a natural phenomenon, it is one of the most important factor in the impact of climate change . Itself has huge energy,which can have a significant impact on human activities. Wind energy has become one of the important solutions to solve the problem of global energy. Ultrasonic anemometer is used to measure wind direction and speed, the measured instantaneous wind direction and speed, the calculation by computing, can be output value, average wind speed and direction values,maximum wind speed data. The anemometer based on the ultrasonic ,simple structure, no moving parts ,long service life, sent to send and receive pulses signal by ultrasonic transducer , no zero drift. The advantages aboved is to overcome the inherent flaws of mechanical anemometer. So it can work around the clock, normal for long, more and more widely used. It will be a powerful alternative of mechanical anemometer. This design adopts STC89C52 microcomputer as the processor module . It uses four ultrasonic probe, the east-west and north-south direction placed a pair of ultrasonic probe, by measuring the time of ultrasonic transmitting and receiving . Time difference method is used to calculate wind speed and finally getting the result by vector superposition including the size and direction. Due to the influence of temperature on the ultrasonic transmission, so in this design temperature compensation is used , the realization of temperature compensation by temperature sensor DS18B20 that has stable performance , so as to realize the compensation of wind speed. In communication module, through the RS485 communication technology, adopts the MODBUS protocol, and with a CRC check. The microcomputer collect processed data to upload the first machine , realizing wind speed monitoring, storage, analysis. The purpose of ultrasonic anemometer is to realize the automatic measurement of wind speed and direction, improve the accuracy of measurement, expanding the range of wind speed measurement . Introduction of RS485 communication technology, make the regional meteorological monitoring more automatic and intelligent.目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 前言 (1)1.1 背景与意义 (1)1.2 国内外研究现状 (2)1.3 设计的任务与要求 (3)1.4 本设计的创新点 (3)2 系统的总体方案设计与论证 (4)2.1 系统的整体方案设计 (4)2.2系统的整体方案论证 (5)3 系统的硬件设计 (6)3.1 单片机简介 (6)3.2超声波的概述 (8)3.3电源模块 (10)3.4 风速仪的测速原理 (12)3.5 超声波反射接收模块 (14)3.6 485通讯模块 (15)3.7温度补偿模块 (17)4 系统的软件设计 (19)4.1 计算风速算法的选择 (19)4.2 主程序流程图 (21)4.3 温度测量部分的软件设计 (21)4.4 485通讯模块的软件设计 (23)4.5 上位机软件设计 (25)结论 ............................................... 错误!未定义书签。
基于单片机的风速测量仪的设计综述风，特别是井下安全生产中具有重要参考意义，作为气象环境中最活跃的因素，对战争的胜败，武器性能的发挥有着举足轻重的影响风能的利用，也要求人们对风速资源进行长时间的准确监测。
当前，风速测量的仪器主要有热线式、热膜式、以及风杯式三种。
这几种原理的风速仪测量精度低、范围小、测量周期长、持续工作时间短，且测量结果易受外部环境因素的影响。
因此不能满足高效、快速、准确的现代化军事和长时间工作、智能化数据处理的风场监测的需求。
本设计采用压电式超声波换能器，使用AT89S52单片机作为控制器，完成了超声波风速测量仪的软硬件设计。
采用汇编语言编程的方法，实现了测量结果的计算和显示。
设计完成后能做到，LED数码显示清晰稳定，测量结果稳定可靠，测距仪最大误差不超过0.05m/s。
系统硬件电路的设计硬件电路的设计主要包括单片机系统及显示电路、键盘，温度补偿电路，超声波发射电路和超声波检测接收电路三部分。
单片机采用89S52或其兼容系列。
采用11.0592MHz高精度的晶振，以获得较稳定时钟频率，减小测量误差。
系统采用555定时器产生145kHz的方波信号，利用计数T1口监测超声波接收电路整形滤波后输出的返回信号。
显示电路采用简单实用的4位共阴极LED数码管，段码用电阻器驱动，位码用PNP三极管8550驱动。
超声波发射电路发射电路主要由555定时器，74LS123构成的单稳态触发电路、放大环节，和超声波发射换能器T构成，LM555多谐振荡器端口3输出的145kHz的方波信号一路经触发电路，放大电路后送到超声波换能器两端，可以提高超声波的发射强度。
输出端采用加入耦合电容C4，用以提高发射驱动能力。
上位电阻R6一方面可以提高三极管的放大输出能力，另一方面可以增加超声波换能器的阻尼效果，缩短其自由振荡时间。
压电式超声波换能器是利用压电晶体的谐振来工作的。
超声波换能器内部结构在下文中有介绍，它有两个压电晶片和一个换能板。
基于51单片机的风速测量仪设计风速是指空气运动的速度。
风速测量仪是用于测量风速的仪器，广泛应用于气象观测、环境监测、航空航天等领域。
本文将基于51单片机设计一款简单的风速测量仪。
1.硬件设计：本设计中，使用51单片机作为主控制芯片，传感器采用热丝风速传感器。
风速传感器的原理是通过电热丝的冷却效果来测量风速，当风速增加时，电热丝的冷却效果也相应增加，通过测量电热丝的电阻变化来计算风速。
2.软件设计：为了实现风速测量仪的功能，需要编写相应的程序代码。
首先需要对51单片机的GPIO进行初始化，设置风速传感器的控制引脚为输入引脚，设置LED灯的控制引脚为输出引脚。
接下来，通过定时器中断的方式进行测量。
通过设置定时周期和计数器，可以定时进行风速测量。
在每次定时器中断时，通过读取风速传感器的电阻值来计算实际风速。
具体的计算公式可以根据风速传感器的特性进行确定。
为了方便测量结果的显示，可以使用数码管或LCD显示屏来显示测量结果。
通过数码管或LCD显示屏的控制引脚，可以将测量结果进行输出。
3.系统测试：在完成硬件和软件的设计后，需要进行系统测试验证。
可以通过实验室条件模拟不同的风速，并通过对比测量仪的测量结果与实际风速进行验证。
在测试过程中，可以调整定时器中断周期和计数器的取值，以获得更加准确的测量结果。
同时，还可以进行边界测试，即在测量传感器的最小和最大风速范围内进行测试，以保证测量仪在不同条件下的准确性和稳定性。
4.总结和改进：通过以上的设计和测试，可以得出目前风速测量仪的性能和功能。
总结设计的优点和存在的不足之处，可以给予后续改进的方向。
例如，可以进一步优化传感器的灵敏度和准确性，提高测量结果的精度；还可以加入温度和湿度传感器，以提供更加全面的环境信息。
最后，可以进行用户调研，收集用户的反馈和意见，以进一步改进设计，满足用户的需求。
超声波风速风向仪设计1.研究背景及意义风速测量在工业生产和科学实验中都有广泛的应用，尤其在气象领域，风速测量更有着重要的价值。
风速测量，常用的仪表有杯状风速计、翼状风速计、热敏风速计和超声波风速计。
杯状风速计和翼状风速计使用方便，但其惰性和机械摩擦阻力较大，只适合于测定较大的风速。
热敏风速计利用热敏探头，其工作原理是基于冷冲击气体带走热元件上的热量，借助一个调节开元器件保持温度恒定，此时调节电流和流速成正比。
这种测量方法需要人为的干预，而且此仪表在湍流中使用时，来自各个方向的气流同时冲击热元件，会影响到测量结果的准确性。
现阶段常采用基于超声波传播速度受风速影响因而增减原理制成的超声波风速仪表，与其它各类仪表相比较，其优势在于：安装简单，维护方便；不需要考虑机械磨损，精度较高；不需要人为的参与，可完全智能化。
2.国外研究历史及发展状况超声波可用于测量，是因为在超声波在传播过程中，会加载流体的流速信息，这些信息经过分离处理，便可以得到流体的流速。
７０年代中后期，大规模集成电路技术的飞速发展，高精度的时间测量成为一件轻而易举的事情，再加上高性能的、动作非常稳定的ＰＬＬ（锁相环路）技术的应用，使得超声波流量计的稳定可靠性得到了初步的保证。
同时为了消除声速变化对测量精度的影响，出现了频差法、锁相频差法等。
该类方法测量周期短，响应速度快，而且几乎完全消除了声速对测量精度的影响。
８０年代，超声波测量出现了新的方法，比如射束位移法、多普勒法和相关噪声法等等。
９０年代才真正实现了高精度超声波气体流量计。
从国、外超声波气体测量发展来看，国外机构开展这项工作的时间较早，到现在为止已经形成较为成熟的产品。
当今世界，超声波流量计用于气体流量计的研究与开发方面，荷兰的工nstromet公司、英国的Dnaiel公司以及美国的Cnotrolotmo公司均做出了大量的工作并取得了较好的应用效果，其销售份额也排在前几位。
日本在超声波气体流量计的设计方面也具有很大的优势，在消除管外传播时间、提高仪器精度和缩短响应时间方面有独到之处。
第25卷第11期2012年11月传感技术学报CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORSVol．25No．11Nov．2012项目来源：国家自然科学基金项目（60974070）收稿日期：2012－07－20修改日期：2012－10－24The Design of High-Precision All-Weather Ultrasonic Wind MeasurementInstrument Based on C8051F120*YU Yang *，SHI Jia ，CHEN Liang ，LIU Yanju（School of Information Science and Engineering ，Shenyang Ligong University ，Shenyang 110159，China ）Abstract ：This paper is on the basic principles of conventional ultrasonic wind measurement by measuring the tem-perature and humidity in the media and for effective regulation ，and thus compensates for rain and fog and other en-vironmental factors affect ，this paper designs a temperature and humidity sensor weather ultrasonic wind instrument．The paper elaborated on the method of ultrasonic wind measurement instrument and system architecture ，the experi-ments show that the device can achieve all-weather precision measurement of wind speed and direction ，the meas-urement inaccuracy of 2%，and open up the way for ultrasonic wind measurement applications in harsh environ-ments．Key words ：automatic control ；ultrasonic wind measurement instrument ；parameter compensation ；temperature and humidity sensor EEACC ：7230doi ：10．3969/j．issn．1004－1699．2012．011．028基于C8051F120的高精度全天候超声测风仪的设计*于洋*，石佳，陈亮，刘砚菊（沈阳理工大学信息科学与工程学院，沈阳110159）摘要：本文在传统超声波测风仪的基本原理上，通过测量介质中温湿度数据并且进行有效的调节，进而补偿雨雾等环境因素影响，设计了一种具有温湿度传感器的全天候超声测风仪。
高精度风速仪设计目录1引言 (2)2 设计原理 (2)3 技术介绍 (3)3.1 8031单片机 (4)3．2 系统扩展、接口技术 (4)3．3 三总线概述 (5)3．4 中断技术 (6)4 软件设计 (7)4.1 测频法与测周法 (7)4．2 程序结构 (10)5 硬件设计 (13)5.1 硬件结构图 (13)5.2 地址所存器扩展电路 (14)5.3 扩展程序存储器电路 (15)5.4扩展8155可编程外围并行接口芯片 (17)5.4.1 8155的结构与引脚 (17)5.4.2 8155的RAM和I/O口地址 (17)5.4.3 8155的寄存器 (18)5.4.4 8155芯片的使用 (19)5.4.5 8031与8155的连接 (19)5.5 显示电路 (20)6 结论 (21)参考文献 (21)致谢 ................................................................................................................ 错误！未定义书签。
ABSTRACT .................................................................................................... 错误！未定义书签。
附录： .. (22)摘要：本文介绍了一种基于Inter 8031单片机的风速仪的设计,它利用测旋转体的转速测得风速。
本设计中采用8031单片机主要由于其内部资源较为丰富，处理速度较快，因而可以在不扩充计数器的情况下实时的测量脉冲信号并转化为转速数据，进而可以转变成线速度输出。
此外，本设计的主要目的虽然为风速测量，但是当对外部传动部件做简单修改以后不仅可以应用在风速的测量当中，也可在转速测量控制，车辆行驶速度测定，流速流量测量等方面发挥作用。
关键字：8031单片机，风速仪，测周法与测频法1引言在对气象学越加重视的今天，气象数据的采集更显重要。
风速是气象数据中的一个重要的参数，对它的测量，将会极大的影响到气象预报的准确性。
同时，风速、风力的测量在某些行业，譬如煤炭，飞机，汽车，电力等都十分重要。
最初的风速仪，靠人工测量，精度差，数据不及时。
目前，国内使用的风速仪，多数沿用机械传动，灵敏度低，误差大，对于较多的测风点常采用一个计数器测量，而野外自然风阵性变化较大，这样会引起失真和较大误差。
基于单片机的风速仪，可以克服目前风速仪的弊端，作为目前风速仪的有益补充。
本系统借助传统风速仪测量设备，以单片机为处理信号的工具，使风速的测量精确，及时。
并且，由于单片机的使用，使本设计的体积较小，适合外出携带，操作方便，可推广到工业生产中，具有较高的经济效益。
因此，本文设计了基于单片机的风速仪。
2 设计原理测量的系统框图如图1所示。
图1 测量系统框图图中传感器部分包括金属圆盘和红外光电开关。
金属圆盘上均匀的开出60~360个槽，固定在旋转轴上。
旋转体每转一圈红外光电开关便可以输出60~360个脉冲信号，该脉冲信号经过整形放大，送给8031单片机进行处理，便可显示结果。
8031单片机属于MCS-51系列单片机是功能极强的8位高档单片机，它既适用于简单的测控系统，又适用于复杂的测控系统，他的性价比高，组成应用系统灵活。
8031单片机在这里的作用是采样信号脉冲，并按照一定的计算公式求得所需要的被测量。
首先测量转速，可由下式计算：Nn=t Z∙其中： n——转速，单位：转/秒Z——金属圆盘开槽数t——采样时间, 后文中或称为闸门时间，单位：秒N——在闸门时间内传感器输出的脉冲个数在测量旋转轴径向某点的线速度，即所求风速：v=2πRn=2RZπNt其中：v——线速度，单位：米/秒R——被测点距轴心的距离即金属盘半径，单位：米由于采用单片机进行处理，使其比采用数字电路成本更低，精度更高。
关键是本设计可以扩充几个功能，使其在生产运用上更加方便。
比如，可以设定转速上下限报警。
加入控制信号，可以选侧测量的数值为瞬时速度，或者为平均速度，这样可以进一步计算出瞬时加速度，并且可以保存一段时间的测量平均值等等。
由上述两测量公式可知，对于某一确定系统，Z和R都是常量，因此测量转速n或线速度v需要测量的只有两个量——闸门时间t和在t时间内输入的脉冲个数N。
8031单片机内含有两个16位定时/计数器，既可以对内部机器周期计数产生定时信号，也可以对外部输入脉冲进行计数。
其数控方式如下：表1 数控方式表当C/T=0时为定时方式，C/T=1时为计数方式，本系统中8031的两个定时计数器皆工作于16位定时方式，用于产生测量的闸门时间，对信号脉冲的计数则由软件完成，即两路传感器输出接入8031的两个外部中断输入引脚INT1和INT0，当INTX引脚上出现一个负跳变时引起中断，在中断服务程序中计数输入脉冲个数，具体如下：M1M0=01时处在工作方式1 为16位计数器C/T：选择定时或计数模式。
当C/T=1时为计数模式，当C/T=0时为定时模式GATE：选通控制。
当GATE=1时只有当m2端口为高电平且TRx置位为1时才选通定时/计数器x；当GATE=0时，只需TRx置位为1，即选通定时/计数器x。
P3.3和P3.4分别是外部中断0，中断1请求端口，低电平有效。
当I/O端口作为输入使用时，需要先向端口写入“1”使内部的FET截止，再读入引脚状态。
3 技术介绍本系统在设计过程中需要用到8031单片机，系统扩展、接口技术，三总线，中断技术等。
3.1 8031单片机8031单片机是Intel公司生产的MCS-51系列单片机中的一种，除无片内ROM外，其余特性与MCS-51单片机基本一样。
HMOS制造工艺的MCS-51单片机都采用40引脚的直插封装（DIP方式）芯片的引脚描述：(1) 主电源引脚VCC和VSS(2) 外接晶体引脚XTAL1和XTAL2(3) 控制或与其它电源复用引脚RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP(4)输入/输出（I/O）引脚P0、P1、P2、P3（共32根）访问外部程序存储器时序操作过程如下:（时序图略）（1）在S1P2时刻产生ALE信号。
（2）由P0、P2口送出16位地址，由于P0口送出的低8位地址只保持到S2P2，所以要利用ALE的下降沿信号将P0口送出的低8位地址信号锁存到地址锁存器中。
而P2口送出的高8位地址在整个读指令的过程中都有效，因此不需要对其进行锁存。
从S2P2起，ALE 信号失效。
（3）从S3P1开始，开始有效，对外部程序存储器进行读操作，将选中的单元中的指令代码从P0口读入，S4P2时刻，失效。
（4）从S4P2后开始第二次读入，过程与第一次相似。
访问外部数据存储器的操作过程如下：（1）从第1次ALE有效到第2次ALE开始有效期间，P0口送出外部ROM单元的低8位地址，P2口送出外部ROM单元的高8位地址，并在有效期间，读入外部ROM单元中的指令代码。
（2）在第2次ALE有效后，P0口送出外部RAM单元的低8位地址，P2口送出外部RAM 单元高8位地址。
（3）在第2个机器周期，第1次ALE信号不再出现，此时也失效，并在第2个机器周期的S1P1时，信号开始有效，从P0口读入选中RAM单元中的内容。
对单片机还要进行系统扩展，诸如，地址锁存、存储器扩展、可编程外围并行接口的扩展等。
这样才能完整实现单片机的功能。
3．2 系统扩展、接口技术(1) 系统扩展：单片机虽然各功能部件齐全，但容量较小，如：片内ROM、RAM、I/O口，不够用时需要扩展，扩展三总线、ROM、RAM、I/O口。
(2) 系统接口微机与外设连接因速度不匹配、信号类型不同（脉冲、模拟）、传输方式不同（串、并），接口是计算机与外设信息交换的桥梁。
接口电路应具备如下功能：（1）输入有缓冲、输出有锁存；（2）有应答联络信号；（3）有片选、控制信号；（4）有编程选择工作方式功能。
本系统8031单片机系统的扩展接口原理图如下：图2 8031单片机系统的扩展接口原理图3．3 三总线概述三总线为：地址、数据、控制总线。
（1）总线：我们知道，一个电路总是由元器件通过电线连接而成的，在模拟电路中，连线并不成为一个问题，因为各器件间一般是串行关系，各器件之间的连线并不很多，但计算机电路却不一样，它是以微处理器为核心，各器件都要与微处理器相连，各器件之间的工作必须相互协调。
所以就需要的连线就很多了，如果仍如同模拟电路一样，在各微处理器和各器件间单独连线线，则线的数量将多得惊人，所以在微处理机中引入了总线的概念，各个器件共同享用连线，所有器件的8根数据线全部接到8根公用的线上，即相当于各个器件并联起来，但仅这样还不行，如果有两个器件同时送出数据，一个为0，一个为1，那么，接收方接收到的究竟是什么呢？这种情况是是不允许的。
所以，要通过控制线进行控制，使器件分时工作，任何时候只能有一个器件发送数据（可以有多个器件同时接收）。
器件的数据线也就被称为数据总线，器件所有的控制线被称：控制总线。
在单片机内部或者外部存储器及其它器件中有存储单元，这些存储单元要被分配地址，才能用，分配地址也是以电信号的形式给出的，由于存储单元比较多，所以，用于地址分的线也较多，这些线被称为地址总线。
（2）地址总线：由P2口提供高8位地址线（A8――A15），此口具有输出锁存的功能，能保留地址信息。
由P0口提供低8位地址线。
由于P0口是地址、数据分时使用的通道口，所以为保存地址信息，需外加地址锁存器锁存低8位的地址信息。
一般都用ALE正脉冲信号的下降沿控制锁存时刻（3）数据总线：由P0口提供。
此口是双向、输入三态控制的通道口。
（4）控制总线：扩展系统时常用的控制信号为地址锁存信号ALE，片外程序存储器取指信号以及数据存储器RAM和外设接口共用的读写控制信号等。
单片机与数据存储器的连接方法和程序存储器连接方法大致相同，简述如下：A.地址线的连接，与程序存储器连法相同。
B.数据线的连接，与程序存储器连法相同。
C.控制线的连接，主要有下列控制信号：存储器输出信号和单片机读信号相连即和P3.7相连。
存储器写信号和单片机写信号相连即和P3.6相连。
ALE：其连接方法与程序存储器相同。
使用时应注意，访问内部或外部数据存储器时，应分别使用MOV及MOVX指令。
三总线的扩展：如下图所示：图3 8031扩展的三总线3．4 中断技术引发中断请求的源头称为中断源，中断源的多少反映计算机处理中断的能力，终端系统必须具备正确判断中断源的功能，一般有两种识别方式：查询终端和向量中断。
查询中断的方式是通过软件逐个查询各中断源的中断请求标志，其查询顺序反映出中断源的优先顺序。
