红外体温计 毕业论文

题目：红外体温计
2013年 6 月 9日
红外体温计
1、前言
在自然界中,当物体的温度高于绝对零度时,由于它内部热运动的存在,就会不断地向四周辐射电磁波,其中就包含了波段位于0. 75～100μm 的红外线.红外测温仪就是利用这一原理制作而成的,温度是度量物体冷热程度的一个物理量，是工业生产中很普遍、很重要的一个热工参数，许多生产工艺过程均要求对温度进行监视和控制，特别是在化工、食品等行业生产过程中，温度的测量和控制直接影响到产品的质量和性能。

传统的接触式测温仪表如热电偶、热电阻等，因要与被测物质进行充分的热交换，需经过一定的时间后才能达到热平衡，存在着测温的延迟现象，故在连续生产质量检验中存在一定的使用局限。

目前，红外温度仪因具有使用方便，反应速度快，灵敏度高，测温范围广，可实现在线非接触连续测量等众多优点，正在逐步地得以推广应用。

2、黑体辐射与红外测温原理与特点
2.1 黑体辐射与红外测温原理
一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。

物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。

因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。

黑体辐射定律：黑体是一种理想化的辐射体，它吸收所有波长的辐射能量，没有能量的反射和透过，其表面的发射率为1，其它的物质反射系数小于1，称为灰体。

应该指出，自然界中并不存在真正的黑体，但是为了弄清和获得红外辐射分布规律，在理论研究中必须选择合适的模型，这就是普朗克提出的体腔辐射的量子化振子模型，从而导出了普朗克黑体辐射的定律，即以波长表示的黑体光谱辐射度，这是一切红外辐射理论的出发点，故称黑体辐射定律。

由于黑体的光谱辐射功率Pb(λΤ)与绝对温度Τ 之间满足普朗克定理：
()1ex p 2
51-=
-T c c T P b λλλ (1)
其中，Pb(λΤ)—黑体的辐射出射度；
λ—波长；
T —绝对温度； c 1、c 2—辐射常数。

式（1）说明在绝对温度Τ 下，波长λ处单位面积上黑体的辐射功率为Pb(λΤ)。

根据斯特藩—玻耳兹曼定理黑体的辐出度 Pb(Τ)与温度Τ 的四次方成正比， 即：
()4T T P b σ= (2)
式中，Pb(T)—温度为T 时，单位时间从黑体单位面积上辐射出的总辐射能，称为总辐射度；
σ—斯特藩—玻耳兹曼常量； T —物体温度。

式（2）中黑体的热辐射定律正是红外测温技术的理论基础。

如果在条件相同情况下，物体在同一波长范围内辐射的功率总是小于黑体的功率，即物体的单色辐出度
Pb(Τ)小于黑体的单色黑度ε(λ)，即实际物体接近黑体的程度。

ε(λ)= P(T)/ Pb(T) (3)
考虑到物体的单色黑度ε(λ)是不随波长变化的常数，即ε (λ)=ε，称此物体为灰体。

它是随不同物质而值不同，即使是同一种物质因其结构不同值也不同，只有黑体ε=1，而一般灰体0<ε<1，由式(3)可得：
()()()4;T T P T P T P b εσε==
所测物体的温度为：
()4
1
⎪⎭⎫ ⎝⎛=εσT P T (4)
式(4)正是物体的热辐射测温的数学描述。

2.2 红外测温仪特点
一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。

红外辐射能量的大小按波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。

因此,通过对物体自身发出的红外能量的测量,便能准确地测出它的表面温度。

红外测温仪能接收多种物体
自身发射出的不可见红外辐射能量。

红外辐射是电磁频谱的一部分,红外位于可见光和无线电波之间。

当仪器测温时,被测物体发射出的红外辐射能量,通过测温仪的光学系统在探测器上转为电信号,并通过红外测温仪的显示部分显示出被测物体的表面温度。

红外测温仪特点:非接触式测量,测温范围广,响应速度快,灵敏度高。

但由于受被测对象的发射率影响,几乎不可能测到被测对象的真实温度,测量的是表面温度。

3、远红外测温仪的硬件电路设计
3.1远红外传感器的设计
3.1.1 远红外探测器的一般组成
远红外探测器一般由光学系统、敏感元件、前置放大器和信号调制器组成。

光学系统是远红外探测器的重要组成部分。

根据光学系统的结构分为反射式光学系统的远红外探测器和透射式光学系统的远红外探测器两种。

对于反射式光学系统的红外探测器的结构，它由凹面玻璃反射镜组成，其表面镀金、铝和镍铬等红外波段反射率很高的材料构成反射式光学系统。

为了减小像差或使用上的方便，常另加一片次镜，使目标辐射经两次反射聚集到敏感元件上，敏感元件与透镜组合在一起，前置放大器接收热电转换后的电信号，并对其进行放大。

本设计中主要使用透射式光学系统的远红外探测器，其原理图如图1所示。

透射式光学系统的部件用红外光学材料做成，不同的红外光波长应选用不同的红外光学材料：在测量700℃以上的高温时，用波长为0.75～3um范围内的近红外光，用一般光学玻璃和石英等材料作透镜材料；当测量100～700℃范围内的温度时，一般用3～5um的中红外光，多用氟化镁、氧化镁等热敏材料；当测量100℃以下的温度用波长为5～14um的中远红外光，多采用锗、硅、硫化锌等热敏材料。

三个范围内的波长远红外光其测量的温度相对较低，同时对仪器的损坏了相对较小，而远红外测温仪最适合的工作波长是8～14um，因此，在选用波段时应充分考虑远红外测温仪的工作波长而选择第三段。

获取透射红外光的光学材料一般比较困难，反射式光学系统可避免这一困难，所以，反射式光学系统用得较多。

图1 透射式远红外探测器示意图
3.1.2测温部分模块分析
远红外测温仪系统是一个有机的整体，并能对各种信息进行快捷的处理和显示，因此,在进行信号接收时首先利用遮光板对被测物体所发出的红外辐射能量进行有选择的吸收，主要吸收其中的远红外光谱。

而遮光孔的大小由单片机输出控制信号控制电机的转动与否来带动遮光板旋转。

经选择吸收的远红外辐射光信号通过敏感元件的转换成与之相应的电信号并送到放大器进行放大处理，再经滤波器的滤波处理成所需要的电信号送到加法器运算，最后送到显示输出端显示，但是在进行加法运算时要利用温度补偿部分对所输出的数据进行补偿，以实现被测物体温度值与显示输出的线性关系，从而实现测温仪的智能化控制，据此原理得出远红外测温仪的部份处理装置的原理框图如图2所示。

图2 红外测温部份处理装置的原理框图
远红外测温仪的探头部分的方框图是一个包括光、机、电一体化的红外测温系统，利用热辐射体在远红外波段的辐射能量来测量温度，由测温传感器、放大单元、滤波单元及加法单元、温度补偿单元组成。

测温传感器为一暗盒，盒内固定热释电探测器件，前方有遮光板，电动机带动遮光板旋转，将被测的红外辐射调制成交变的红外辐射线，红外测温装置通过光电敏感元件将远红外辐射能变换为电信号输出，温度补偿二极管也
固定在盒内；放大单元是选用集成运放作为模拟放大器,且运放工作于线性放大区，电路的输出与输入之间存在一一对应的关系, 反馈信号通过反馈电阻送到输入端,即利用电压本身的变化量通过反馈网络对放大电路起自动调整作用,最终达到放大并稳定输出电压的作用；滤波单元采用集成运放组成的有源滤波器, 由两节RC滤波电路和反相比例放大电路所组成, 开环电压增益的输入阻抗很高，输出阻抗较低,而且具有一定的电压放大和缓冲作用；温度补偿单元采用二极管温度补偿电路,利用半导体受到外界的光和热的刺激时，其导电性能将会发生其显著变化，在将二极管的温度补偿信号经差动放大以补偿环境温度的影响【5】。

3.2同相放大器的设计
3.2.1同相放大器的方案设计
运算放大器(简称运放)实际上是多级直接耦合放大电路的集成形式，其特点是高输入电阻、高放大倍数、低输出电阻。

通常可以选用集成运算放大器作为模拟放大器，在某些精密的数字仪表系统中则可以选用仪表放大器和隔离放大器。

选择放大器时主要考虑放大器的带宽和精度，放大器的满度误差和零位误差多半是可调的，因此这里精度主要指温漂和噪声。

由于运放在电路性能方面具有众多优点，因此被广泛应用于模拟电路的各个领域之中，根据运放在电路中的工作状态，可把这些电路归纳为两大类：一是运放的线性应用，此类电路有一个显著的待点，即运放工作于线性放大区，电路的输出与输入之间存在一一对应的函数关系；二是运放的非线性应用，此类电路在多数情况下，运放工作在饱和状态。

由于运放的工作状态不同，故所适用的分析方法亦不同。

集成运放在使用中常因以下三种原因被损坏：输入信号过大，使PN结击穿；电源电压极性接反或过高；输出端直接接“地”或接电源，此时，运放将因输出级功耗过大而损坏。

因此，为使运算放大器安全工作，也从这三个方面进行保护。

在常用的放大电路中，比例运算放大器电路的接法有两种：一种是同相输入接法，另一种是反相输入接法，分别属于电压串联负反馈电路和电压并联负反馈电路。

在本课题中比例运算放大电路采用同相输入的接法，其电路图如图4所示。

这种电路的重要特点是：电路的输出电压趋向于维持恒定，因为无论反馈信号以何种方式引回到输入端，实际上都是利用输出电压本身的变化量通过反馈网络对放大电路起自动调整作用，这就是电压反馈的实质。

若从输入电压取样，通过反馈网络得到反馈电压，然后与输入电压相比较，求得差值作为净输入电压进行放大，则称电路中引入了电压串联负反馈, 其电
路图如图3所示。

该电路采用电阻分压的方式将输出电压的一部分作为反馈电压，电路各点电位的瞬时极性如图中所标注。

其工作原理是：当输入端正向电压i U 增加时，且i U 接放大器的同相输入端，反馈电压O F U R R R U •+=
2
11
，若输入电压i U 对R1和R2所组成的反馈网络的作用忽略不计，
即可以为R1上的电压F R U U ≈1；并且，由于集成运放开环差模增益od A 很大，因而其净输入电压D U 也可以忽略不计。

根据“虚短”和“虚断”的概念，集成运放的净输入电压为零，即
F F D R D I u u u u u u ≈+≈+=1 说明集成运放有共模输入电压。

所以输出电压为：I O u R R u •⎪⎪⎭⎫
⎝
⎛+≈121
此式表明，o u 与I u 同相且o u 大于I u ，电路引入电压串联负反馈后，一旦1R 和2R 的取值确定，O u 就仅仅决定于I u ，而与负载电阻L R 无关。

因此，可以将电路的输出看成为电压I u 控制的电压源O u ，所以它稳定了输出电压O u ，且输出电阻为零。

信号源内阻越小，其反馈效果就越好。

由于电路引入了电压串联负反馈，故可以认为输入电阻为无穷大，输出电阻为零。

即使考虑集成运放参数的影响，输入电阻也可达Ω910。

应当指出，虽然同相比例运算电路具有高输入电阻、低输出电阻的优点，但因为集成运放有共模输入，所以为了提高运算精度，应当选用高共模抑制比的集成运放。

上述结论是有条件的，只有认为集成运放同相输入端和反相输入端的电流P i ﹑N i 趋于零（称为“虚断路”），才能忽略I u 对反馈网络的作用；只有认为集成运放同相输入端和反相输入端的电位近似相等（称为“虚短路”），才能忽略净输入电压，使I F u u ≈。

实际上，只有集成运放的开环差模增益od A 和差模输入电阻id r 均趋近于无穷大时，才会在集成运放的输入端存在“虚断路”和“虚短路”。

图3 电压串联负反馈电路示图
3.2.2同相放大器的电路图
同相放大器电路如图4所示：
10K
R103220K R10210K R101
1K
R10510K R104VCC 47uF
C101
8
52
3
4
6
7
1
OP07
A1
Ui
+9V
图4 同相放大器电路图
3.3 温度补偿部分设计【4】
3.3.1方案设计
方案一：采用恒温控制电路。

恒温的原理为，感温电阻作为电桥的一臂，当温度等于所需要的某一温度（拐点温度）时，电桥输出直流电压经放大后，对加热电阻丝加热，以维持平衡温度；当环境温度变化，从而使电桥温偏离原来温度时，通过感温电阻的变
化改变加热电阻的电流，从而减少电桥温度的变化，虽稳定度高，但存在着电路复杂、体积大、重量重等缺点。

方案二：采用二极管温度补偿电路。

由于半导体受到外界的光和热的刺激时，其导电性能将会发生其显著的变化，在将二极管的温度补偿信号经差动放大用以补偿环境温度的影响，采用负温度系数(-2mv/℃)的硅二极管，采用这种电路比较简单，同时有较高的性价比，符合设计的要求。

综上所述，采用第二种方案。

3.3.2电路图
电路图如图5所示：
Uo1
图5 温度补偿部分电路图
3.4模数A/D转换器
3.4.1模数转换器介绍
能将模拟信号转换成数字信号的电路，称为模数转换器，A/D转换器已经成为计算机系统中不可缺少的接口电路。

为确保系统处理结果的精确度，A/D转换器必须具有足够的转换精度；在实现对快速变化的信号的实时控制与检测，还要求具有较高的转换速度。

为将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号，A/D 转换一般要经过取样、保持、量化及编码4个过程，在实际电路中，这些过程有的是合并进行的，同时实现。

即外部的各种模拟信号必须通过A/D转换器变换为数字信号后，才能送入微处理器芯片。

在单片集成A/D转换器中，ADC0809是8位的芯片，采用逐次
比较式工作原理。

具有地址锁存控制的8路模拟开关，应用单一+5V电源，其模拟量输入电压的范围为00H—FFH，转换时间为100s ，无须调零或调整满量程。

大部分M68HC08等系列MCU中具有ADC模块，但结构功能不完全相同，有8位精度的，也有10位精度的。

采样通道数也有多种选择。

ADC还有一个来自模拟模块的内部采
V。

当转样源。

模拟多路复用允许选择14个ADC通道中的一个作为采样电压输入端
ADIN
换结束后，ADC把转换好的结果放入数据寄存器，高字节和低字节分别为ADRH0和ADRL0，然后设置标志位或产生中断。

在自动扫描模式下，用附加的3个ADC数据寄存器ADRL1～3来存放ATD1～3通道的A/D转换结果，通道ATD0的转换数据放在ADRL0中。

3.4.2引脚及功能
ADC0809共有28个引脚，图6为其引脚图。

图6 ADC0809引脚图
IN0---IN7接8路模拟量输入，ADDA，ADDB，ADDC接地址线，用来选定8路输入中的一路，详见表1。

表1 选通输入通道真值表
ADDC ADDB ADDA 选通输入通道ADDC ADDB ADDA 选通输入通道
0 0 0 IN0 1 0 0 IN4
0 0 1 IN1 1 0 1 IN5
0 1 0 IN2 1 1 0 IN6
0 1 1 IN3 1 1 1 IN7
ALE 是地址锁存允许端，+REF V 、-REF V 接基准电源，在精度要求不是很高的情况下，
供电电源就用著作基准电源，START 是芯片的启动引脚，其上脉冲的下降沿启动一次新的A/D 转换，EOC 是转换结束信号，可用于向单片机申请中断或供单片机查询，OE 是输出允许端，CLK 是时钟端，因芯片的时钟频率最高只可工作于640KHZ ，故通常单片机的ALE 引脚经分频后接向该引脚，DB0---DB7是数字量输出，LSB 表示最低位，MSB 表示最高位。

3.4.3取样与保持
取样是将随时间连续变化的模拟量转换成时间离散的模拟量，取样信号)(t S 的频率愈高，所取得的信号经低通滤波器后愈能真实地复现输入信号。

合理的取样频率由取样定理确定，即max 2i s f f ≥式。

将取样电路每次取得的模拟信号转换为数字信号都需要一定时间，为了给后续的量化编码过程提供一个稳定值，每次取得的模拟信号必须通过保持电路保持一段时间。

3.4.4量化与编码
数字信号不仅在时间上是离散的，而且在幅值上也是不连续的。

任何一个数字量的大小只能是某个规定的最小数量单位的整数倍。

为将模拟信号转换成为数字量，在A/D 转换过程中，还必须将取样-保持电路的输出电压，按某种近似方式归化到与之相应的离散电平上。

这一转化过程称为数值量化。

量化后的数值最后还须通过编码过程用一个代码表示出来。

经编码后得到的代码就是A/D 转换器输出的数字量。

在量化过程中，由于取样电压不一定能被△整除，所以量化前后不可避免地存在误差，称为量化误差，用ε表示。

A/D 转换器的位数越多，各离散电平之间的差值越小，量化误差越小。

.0REFH V 和REFL V 之间时，ADC 转换结果和采样电压呈线性关系。

且出于安全考虑，输入电压不能超出模拟供电电压。

对ADSCR 寄存器执行写操作后ADC 开始转换。

一次转换需要16～17个ADC 时钟周期。

转换时间=16~17ADC 个时钟周期ADC 时钟频率
总线周期数=转换时间﹡总线频率。

转换时间是指A/D 转换器从转换控制信号到来开始，到输出端得到稳定的数字信号所经过的时间。

ADC 转换时间与转换电路的类型有关，由所选的时钟源和分频系数决定。

时钟源可以是总线时钟，也可以是CGMXCLK ，通
过ADC时钟寄存器里的ADICLK位来选择。

分频比由ADIV[2：0]位来确定。

例如，如果频率为4MHz的CGMXCLK作为ADC时钟，分频比为4，则设置总线时钟频率为2MHz。

转换时间= 16~17
16~17
ADC
us
个时钟周期
4MHz/4
；
总线周期数=（16~17）us*2MHz=32~34；为了满足ADC模块的特性，ADC时钟频率必须在500kHz~2MHz之间，典型值为1MHz。

由于一个ADC周期是由几个总线周期组成的，启动转换需要一个总线周期的时间写入ADSCR寄存器，在ADC启动以前需要额外的0~2个总线周期初始化ADC时钟，这就产生了非整数ADC周期，在此用17个周期来表示。

4、远红外测温仪的软件设计
4.1控制模块的设计
4.1.1单片机的选择
自1971年微处理器研制成功后，不久就出现了单片的微型计算机(简称单片机)。

特别是1976年Intel公司推出的MCS-48单片机，以其体积小、功能全、价格低等特点赢得了广泛应用。

MCS-48为单片机的发展奠定了基础，成为单片机发展过程中的一个重要阶段。

在MCS-48的成功应用的激励下，许多半导体公司和计算机公司竞相研制和发展自己的单片机系列。

1980年Intel公司最先推出的8位单片机MCS-51系列，包括8031、8051、8052及8751等，它们的基本组成、基本性能和指令系统都是相同的。

MCS-51是在MCS-48的基础之上发展起来的，虽然它仍然是8位的单片机，但其功能较MCS-48有很大的增强。

此外，它还具有品种全、兼容性强、软硬件资料丰富等特点。

因此，它被广泛应用于工业过程控制，智能仪器、仪表，生产自动化领域，现在我国乃至世界范围内不失为单片机应用中的主流机型。

鉴于MCS-51系列单片机的高性能、低价格，以及在我国的广泛应用，我们决定选用该系列的单片机。

但MCS-51系列单片机包含多种型号，通常以片内是否带ROM以及所带ROM的类型分为8*51类。

而MCS-51系列单片机一般采用HMOS和CHMOS工艺制造，CHMOS工艺比较先进，不仅具有HMOS的高速性，同时还具有CMOS的低功耗。

为区别起见，CHMOS工艺的单片机名称前冠以字母C，成为8*C51类。

比较多种型号的MCS-51系
列单片机，为满足高性/价比，以及开发方便、高效的要求，我们选用了89C51单片机，它采用CHMOS工艺制造，与MCS-51系列的其它机型兼容，内带4K的EEPROM。

4.1.2 AT89C51单片机简介
（1）AT89C51的主要特性
○18位微处理器和控制器，中央处理器是整个单片机的核心部件，能同时处理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。

○2内含一个布尔运算器，可直接对数据的位进行操作和运算，特别适用于逻辑控制。

○3内含4KB可重擦写的可编程闪烁程序存贮器（EEPROM）。

○4内含128*8位的数据存贮器（RAM）。

○54个8位(32根)双向且可独立寻址的I/O（输入输出）接口0P～3P。

○62个16位的计数器/定时器。

○7片内振荡器和时钟电路。

○8全双工方式的串行接口(DART)。

○9两级中断优先权的6个中断源/5个中断矢量的中断逻辑。

○10指令集有111条指令，其中64条为单周期指令，支持6种寻址方式。

○11最高时钟振荡频率可达12MHz，大部分指令执行时间为1us，乘、除指令为4us。

○12与MCS-51兼容，寿命为1000次写/擦循环，数据保留时间为10年。

○13低功耗的闲置和掉电模式，可编程串行通道，三级程序存储器锁定。

（2）引脚及功能
AT89C51单片机为40脚双列直插式封装结构。

其引脚排列顺序及引脚符号如图7所示：
（6）
图7 AT89C51管脚图
各引脚功能如下：
○
1电源及接地 GND:电源接地端。

Vcc:供电电压即正常运行和编程校验时为+5V 电源(士10%)。

○
2时钟及复位信号 XTAL1:是片内振荡器反相放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。

当采用外部振荡器为时钟源时，此脚必须接地。

XTAL2:是片内振荡器反相放大器的输出端，也是内部时钟发生器的输入端。

使用外部振荡器时，可由此脚引入外部时钟信号。

RST:复位信号输入端，高电平有效。

若此输入端保持2个机器周期（24个时钟振荡周期）以上的高电平，即可以将89C51完成复位操作。

此外，RST 引脚的第二功能是VPD ，即备用电源的输入端。

当主电源Vcc 发生故障，降低到低电平规定值时，单片机自动将+5v 电源接入RST 端，为RAM 提供备用电源，以保证存储在RAM 中的信息不丢失，以使复电后能继续正常运行。

○3 :地址锁存允许/编程信号端。

当89C51上电正常工作后，ALE 管脚不断向外输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的六分之一。

CPU 访问片外存储器时，此信号作为锁存地址总线的低8位地址的控制信号。

因此ALE 信号可以对外输出时钟或定时信号。

ALE 端的负载驱动能力为8个LS 型TTL 。

○
4PSEN ————
：程序存储允许输出信号端。

在访问片外存储器时，此端定时输出脉冲作为读片外存储器的选通信号。

此管脚接EPROM 的OE 端，PSEN 端有效，即允许读出
EPROM/ROM中的指令码。

当CPU访问外部程序存储器时，要产生两次PSEN负脉冲信号，当CPU访问内部程序存储器时，PSEN不跳变。

此端驱动8个LS型TTL。

○5EA——/VPP:外部程序存储器地址通话输入端/固化编程电压输入端。

当EA端接高电平时，CPU只访问片内EPROM并执行内部程序存储器中的指令，但在PC的值超过0FFFH 时，将自动转向执行片外程序存储器内的程序。

当EA端接低电平时，则CPU只访问外部EPROM并执行外部程序存储器中的指令，而不管是否有片内程序存储器。

此管脚的第二功能Vpp是对89c51片内EPROM固化编程时，作为施加较高编程电压的输入端。

○6I/O端口引脚：I/O端口P0～P3（地址为80H，90H，A0H，B0H），且P0～P3为四个8位特殊功能寄存器，特殊功能寄存器位地址表详见附录A所示。

分别为四个并行I/O端口的锁存器。

它们都有字节地址，每一个端口锁存器还有位地址，所以每一条I/O 线独立地用做输入或输出时，数据可以锁存；作输入时，数据可以缓冲。

P0.0—P0.7: P0口是一个8位漏极开路的8位准双向I/O端口，每位可驱动8个LS型TTL负载，故有较强的带负载能力。

在CPU访问片外存贮器时，P0口是分时提供8位地址和8位数据的复用总线。

当P0口作为输入口使用时，应先向锁存器（地址80H）写入全1，此时P0口的全部管脚浮空，可作为高阻抗输入或者通过外接上拉电阻。

作输入口使用时要先写1，这就是准双向的含义。

在访问外接扩展存储器时，地址数据总线分时复用。

即在指令的前半周期，PO口作为地址总线的低8位输出，在ALE信号的下降沿该地址被锁存，在指令的后半周期用做8位数据总线。

P1.0—P1.7: P1口是一个带内部上拉电阻的8位准双向I/O端口，其某一闰的电路结构如图8所示。

每位可驱动4个LS型TTL负载。

当P1口用做输入口使用时，应先向P1口锁存器（地址90H）写入全1，此时P1端口管脚会被内部上拉电阻拉至高电平。

当P1口输出高电平时，能向外提供拉电流负载，所以不必再接上拉电阻。

在端口用做输入时，也必须先向对应的锁存器写入“1”，使FET截止。

由于片内负载电阻较大，约20～40KΩ，所以不会对输入的数据产生影响。

上拉电阻是两个场效应管（FET）并在一起，一个FET为负载管，其电阻固定；另一个FET可工作在导通或截止两种状态，使其总电阻值变化近似为0或阻值很大两种情况。

当阻值近似为0时，可将管脚快速上拉至高电平；当阻值很大时，P1口为高阻输入状态。