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单片机控制的三相异步电动机调速系统摘 要本文介绍了8位单片机的8031控制的高性能混合式异步电动机调速系统的设计与分析，系统中主电路功率元件采用绝缘栅极双机晶体管（IGBT）模块，IGBT开关功率高，驱动功率小，由它构成的功率变换器输出电压纹波小，线路简单，是当前最有应用前景的电力电子器件。变频器为交直交电流型，可以在4象限运行。运用SLE4520集成芯片，通过8031单片机微机控制，生成SPWM脉宽，通过 光电耦合驱动IGBT，完成对交流电动机的调速。整个系统具有过电压，过电流，高次谐波等保护措施。速度调节由8位单片机完成。文中给出了有关电路和元器件参数确定的原则与方法。样机在55KW,1476r/min普通异步电动机上运行，结果表明设计合理，具有良好的动静态特性，可以用于工业控制。关键字：交流调速； IGBT； 笼型异步电动机； 单片微型机目录 第一章 方案的比较与选择21.1 直流调速系统与交流调速系统21.2 变频器的基本类型31.3 主电路功率元件的选择4第二章 正弦脉宽调速原理52.1 SPWM变频调速工作原理52.2 变频调速的基本控制方式62.3 SPWM逆变器的工作原理82.4 SPWM控制模式112.5SLE4520集成芯片介绍13 第三章 系统的主电路设计19 3.1 主电路的设计193.2 逆变功率元件与驱动电路 的设计.20第四章 主电路参数的计算26第五章 变频器的硬件连接28 5.1 系统总体结构285.2 各部分芯片的自我介绍285.3 硬件连接37第六章 微机控制系统的元件设计40第七章 专题讨论417.1 直接采用面积等效法生产SPWM波417.2 SPWM波形生成方法417.3 交流调速系统中的能量反馈控制43参考文献.45 第一章 方案的比较与选择1.1 直流调速系统与交流调速系统1.1.1 直流调速系统直流调速系统在额定转速以下用改变电枢电压的方法调速，在额定转速以上用改变励磁的方法调速。采用反馈的直流拖动系统可以得到高精度的转速调节。但是由于直流电动机本身结构上存在有机械整流器和电刷，所以直流拖动系统带来了以下三个方面的缺点：（1） 维护困难。（2） 设置环境受到限制，易燃易爆以及环境恶劣的地方不能使用。（3） 在结构发展上制造大容量高转速及高电压的直流电机比较困难。 1.1.2 交流调速系统交流条速系统的优点主要表现在：（1） 可以扩大交流电机的容量，增高交流电机的转速和电压。（2） 交流电机 特别是鼠笼式异步电动机设置环境适应性广。（3） 维护省力。（4） 异步电动机结构简单，坚固耐用，经济可靠，惯性小。（5） 由于高性能，高精度新型调速系统的不但出现和发展，完全可以得到同直流调速系统一样好的性能指标。交流条速系统的缺点：（1） 对供电电源及电机戴来不利的影响。（2） 电动转矩的脉动大。1.1.3 交流调速的基本类型异步电机调速系统种类很多，常见的有：（1）降电压调速（2）电磁转差离合器调速（3）绕线转子异步电动机转子串电阻调速（4）绕线转子异步电动机串极调速（5）变极对数调速（6）变频调速等等。串极调速运行时，不仅可以运行在电动状态，还可以运行在再生发电制动状态，扩大了调速 范围，方便了四象限运行。串极调速的应用要受到绕线式异步电动机的限制。通过改变定子电压改变转差率对异步电动机调速时，由于低速时转差率大，转差损耗也大，所以效率低。变频调速时，从告诉到低速都可以保持有限的转差率，因而变频调速具有高效率，宽范围和高精度的调速性能。根据频率的控制方式不同，同步电动机变频 调速系统可以分为他控式和自控式，他控式适用于高速或数万转/分以上的超高速运行或要求多台同步电机以精确的转速协调运行的场合，但由于是频率开环控制，有一般固定频率同步电机那种失步和振荡现象。自控式是频率的闭环控制，不存在一般同步电机的失步和振荡现象。适用于快速可逆运行和负载变化很大的场合。矢量控制技术能够很好的控制转矩，相对于对直流机的控制。根据数据控制的方式不同，可以有三种不同的变频调速原则：（1） 恒磁通变频调速（2） 恒流变频调速（3） 恒功率变频调速异步恒磁通变频调速必须在变频的同时进行调压并在低频时加以补偿，才可以获得恒磁通最大转矩的调速特性。恒流变频是的最大转矩较恒磁通变频时小，过载能力低，因而恒流变频调速方式仅适用于小容量负载变化不大的地方。恒功率变频调速适用于负载随转速增高而变轻的地方。1.2 变频器的基本类型1.2.1 按照变换环节分（1）交-交变频器 把频率固定的交流电源直接变换成频率连续可调的交流电源，其主要特点是没有中间环节，故变换频率高，但其连续可调的频率范围窄，一般为额定频率的1/2以下，故它主要用于容量较大的低速拖动系统之中。（2）交-直-交变频器 先把频率固定的交流电整流成直流电，再把直流电逆变成频率连续可调的三相交流电，由于把直流电逆变成交流电的环节较易控制，因此，在频率的调节范围，以及改善变频后电动机的特性方面，都具有明显的优势。1.2.2 按直流环节的贮能方式分（1）电压型变频器 电压型变频器是中间环节采用电容器滤波，如下图所示。因此电源阻抗很小，类似于电压源，逆变器输出的电压比较平直，为矩形波，由于逆变器测直流电压极性固定，因此这种系统不能实现再生制动，如果在大功率场合从经济上考虑需要再生制动时应该在整流侧反并联一组可控硅供给逆变用，这样线路就复杂些。（2）电流型变频器 直流环节的贮能是电感线圈Lf ,件左下图电流型变频器主电路结构简单，便于实现四个象限运行。由于中间滤波环节采用电抗器因而快速响应性及动态特性好，系统设有又电流内环进行调节的的电流源，增强了限流能力，提高了保护性能因此系统可以耐受负载短路，自动进行保护，从而提高了运行的可靠性。1.3 主电路功率元件的选择（1）普通晶闸管（SCR）SCR的特点是可以控制其导通，但是在直流电压下不能自行关断，常用在可控整流 （2）门极关断晶闸管（GTO）GTO可以自行关断。但是其关断控制较易失败，故任然比较复杂，工作频率也不够高，但是其工作电流大。故在大容量变频器中任然居于主要地位。（3）大功率晶闸管（GTR）GTR功耗很小，但是所需要的驱动功率很大故基极驱动系统比较复杂，并且使得工作频率难以提高，适用于中小容量变频器（4）绝缘栅双极晶体管（IGBT）IGBT的驱动功率小，击穿电压大，它的击穿电压已经做到1200V集电极最大饱和电流已经超过1500V由IGBT作为逆变器件的变频器容量已达250KWV以上。IGBT的工作频率可达20KHZ。1.3.5 功率场效应晶体管（MOSFET）MOSFET所需要的驱动功率很小，其驱动系统比较简单，工作频率也较高，热稳定性好，安全工作区大等优点，但是在提高击穿电压和增大工作电流方面进展较慢。第二章 正弦脉宽变频调速原理2.1 SPWM 变频调速工作原理2.1.1 一脉宽调制（PWM）把每半个周期内输出电压的波形分割成若干个脉冲波，每个脉冲的宽度为t1，每两个 脉冲件的间隔宽度为t2，则脉冲的占空比为：r=t1/(t1+t2) (2-11)调制前(a)调制后(b)ttu这时，电压的平均值和占空比成正比，所以在调节频率时，不改变直流 电压的幅值而是改变输出电压脉冲的占空比，如图2-8所示。其中，图 a为调制前的波形，图b为调制后的波形。与图a相比，图b的电压周期增大（频率降低），电压脉冲的幅值不变，而占空比减小，故平均电压降低. 此法的特点是变频器在改变输出频率的同时，也改变输出电压的脉冲占空比，故陈伟脉宽调制。PWM调制的输出电压和电流的波形都是非正弦，具有许多高次谐波成分。为了使输出电压和电流的波形都是非正弦，具有高次谐波成分。为了使输出电流的波形接近于正弦值，又提出了正弦波脉宽调制的方法。2.1.2 正弦波脉宽调制（SPWM）在进行脉宽调制时，使脉冲系列的占空比按正弦规律来安排。当正弦值为最大时，脉冲的宽度也最大，而脉冲间的间隔则最小。反之，当正弦值较小时，脉冲的宽度也较小，而脉冲间的间隔则最大。如图2-9所示，这样的电压脉冲系列可以使得负载电流中的高次谐波成分为最小，称为正弦波脉宽调制。SPWM脉冲系列中，各脉冲的宽度以及相互间的间隔宽度是由正弦波（基波和调制波）和等腰三角波（载波）的交点来决定的。通过改变矩形脉冲的宽度可以控制逆变器输出交流基波电压的幅值，通过改变调制周期可以控制其输出频率，从而在逆变器上可以同时进行输出电压幅值和频率的控制。2-9 SPWM的输出电压 2.2 变频调速的基本控制方式在电动机调制时一个重要的因素是希望保持每极磁通量为额定值不变。刺痛太弱没有充分利用电机的铁心，是一种浪费，如果要增大磁通，又会使得磁通饱和，从而导致国发的励磁电流，严重时会因绕组过热而损坏电机。在交流异步电动机中，磁通是钉子和转子磁动势合成产生的，要保持磁通恒定，就需要认真研究三相异步电动机钉子每相电动势的有效值是 Eg=4.44f1N1Kn1 m （2-1）式中Eg-气隙磁通在定子每相中感应电动势有效值单位为Vf1-定子频率，单位为赫兹（HZ）N1-定子每相绕组串联匝数Kn1-基波绕组系数m-每极气隙磁通量，单位为Wb由式（2-1）可知，只要控制好Eg和f1，便可以达到控制磁通m的目的，对此，需要考虑基频以下和基频以上两种情况。2.2.1 基频以下调速由式子（2-1）可以知道，要保持m不变，当频率从f1从额定值f1n向下调解时，必须同时降低Eg使得： Eg/f1=常值 即采用恒定的电动势频率比的控制方式。然而，绕组 中的感应电动势是难以直接控制的，当电动势的值较高时，可以忽略定子绕组的漏磁阻抗压降，而认为定子相电压U1Eg,则可得： U1/f1=常值 （2-2） 这是恒压频比的控制方式。低频时，U1和Eg都比较小，定子阻抗压降所占的份额就比较显著，不再能忽略。这时，可以人为的把电压U1抬高一些，以便近似的补偿定子电压降。待定子压降补偿的恒压2-12-2U1U1fmf1f1频比控制特性于图2-1中的b线，无补偿的控制特性则于a线。2.2.2 基频以上调速在基频以上调速时，频率可以从fm以上增高，但是电压U1却不能增加的比额定电压还要大，最多只能保持U1=U1n由式（2-1）可知，这将迫使磁通与频率成反比的降低，相当于直流电机弱磁升速的情况。先把基频以下和基频以上两种情况合起来，可以使得图2-2所示的异步电动机变频调速控制特性。如果电动机在不同的转速下都具有额定电流，则电机都能在温升允许条件下长期运行，这时转矩基本上随磁通变化，按照电力拖动原理，在基频以下，属于“恒转矩调速”的性质，而在基频以上，基本属于“恒功率调速”。 2.3 SPWM逆变器工作原理名为SPWM逆变器，就是期望其输出的电压锁骨纯粹的正弦波性，把一个正弦半波分成n等分，如图2-3a 所示（图中N=12）然后吧每一等份的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的等高矩形脉冲来替代，矩形脉冲的中点与正弦波每一等分的中点重合（图2-3b）。这样，由N个等幅而不等宽的矩形脉冲所组成的矩形与正弦的半周等效。同样，正弦波的负半周也可以用相同的方法来等效。图2-3b的一系列脉冲波形就是所期望的逆变器SPWM输出波形。可以看到，由于各脉冲的幅值相等，所以逆变器可由恒定的直流电源供电，也就是说，这种交-直-交变频器中的整流器采用不可控的二极管整流器就可以了。逆变器输出脉冲的幅值就是整流器的输出电压。当逆变器各开关器件都是在理想状态下工作时，驱动相应开关器件的信号也应该为与图2-3b形状相似的一系列脉冲波形，这是很容易推断出来的。从理论上讲，这一系列脉冲波形的宽度可以严格用计算方法求得，作为控制逆变器中各开关器件通断的依据。但较为适用的方法是引用通讯技术的“调制”这一概念，以所期望的波形（在这里是正弦波）作为调制波，而受它调制的信号称为载波。在SPWM中常用等腰三角波作为载波，因为等腰三角波是上，下宽度线性对称变化的波形，当它与任何一个光滑的曲线相交时，在交点的时刻控制开关器件的通断即可得到一组等幅而脉冲宽度正比于该曲线函数值的矩形脉冲。正是SPWM所需要的结果。工作原理如图所示：图2-4a是SPWM变频器的主电路，图中VT1VT6是逆变器的6个功率开关器件（在这里画的是IGBT），各有一个续流二极管反并联接，整个逆变器由三相整流器提供的恒流电流电压Us供电。图2-4a是它的控制电路，一组三相对称的正弦参考电压信号Ura,Urb,Urc由参考信号发生器提供，其频率决定逆变器输出的基波频率，应在所要求的输出频率范围内可调。参考信号的幅值也可以在一定范围内变化，已决定输出电压的大小。三角载波信号Ut是共用的，分别与每相参考电压比较后，给处“正”或“零”的饱和输出。产生SPWM脉冲系列波形Udda,Udb,Udo作为逆变器功率器件的驱动控制信号。控制方式可以是单极式，也可以是双极式。采用单极式控制式在正弦波的半个周期内每相只有一个开关器件开通或关断，例如A相的VT1反复通断，图2-5表示这时的调制情况。当参考电压Ura高于三角波电压U t时，相应比较器的输出电压Uda为正电平，反之，则产生零电平。只要正弦波的最大值低于三角波的幅值图2-5a的调制结果必然形成图2-5b所示的等幅不等宽而且两侧窄中间宽的SPWM脉宽调制波形Uda=f(t)，负半轴是用同样的方法调制后再倒相形成的。在图2-4a 主电路中，比较器输出Uda的“正”，“零”两种电平分别对应于功率开关器件VT1的通和断两种状态。由于VT1在正半周内反复通断，在逆变器的输出端可以获得重现的Uda 形状的SPWM相电压UAo=f(t), 脉冲的幅值为U s/2 , 脉冲的宽度按正弦规律变化，见图2-6. 于此同时，必然有B相或者C相的负半周出现（VT6或者VT2导通）Ubo或者Uco脉冲的幅值为-Us/2.UAo=f(t) 的负半波则由VT4的通或者断来实现。其他两相同此，只是相位上相差120度。图2-7绘出了三相SPWM逆变工作在双极式控制方式时输出的电压波形。其调制方法和单极式相同，输出基波电压的大小和频率也是通过改变正弦参考信号的幅值和频率而改变的，只是功率开关器件通断的情况不一样。双极式控制逆变器同一桥臂上下两个开关器件交替导通，出于互补的工作方式。例如图2-7b所示。UAo= f(t)是在=Us/2和-Us/2之间跳变的脉冲波形，Ura Ut时，VT1导通，UAo=+Us/2,当UraUt时，VT4导通，UAo=+Us/2，当UraUt时，VT4导通，UAo=-Us/2,同理，图2-7 c的U bo波形是VT3,VT6交替导通得到的；图2-7d的Uco波形是VT5，VT2交替导通得到的。在图2-7e 中由Uao减Ubo得到逆变器输出的线电压波形Uab=(t), 脉冲赋值为+Us和-Us.ututwtUdauraut2.4 SPWM控制模式2.4.1 自然取样法该法与采用模拟电路由硬件自然确定SPWM脉冲宽度的方法相类似，故称之为自然采样法。然而微机是采用计算的方法寻找三角载波U与参考正弦波Ur的交点，从而确定SPWM脉冲宽度的。由图2-8看出，只要通过对U和Ur的数字表达式联立求解，找出其交点对应的时刻to,t1,t2,t3,t4,t5便可以确定相应的SPWM的脉冲宽度。虽然微机具有复杂的运算功能，但是需要一定的时间，而SPWM逆变器的输出需要适时控制。因此没有充分的时间去联立求解方程，准确计算U和Ur的交点。一半实际采用的方法是，先将在参考正弦波四分之一周期内各时刻的U和Ur值算好，以表格形式存在计算机内，然后需要计算某时刻的U和Ur时不用临时计算而采用查表的方法很快得到。由于波形对称，仅需要知道参考正弦波四分之一周期内各时刻的U和Ur值就可以了，在一个周期内其他时刻的值可以由对称关系求得。U和Ur波形的交点求法可采用逐次逼近的数值解法，即规定一个允许误差C 通过修改ti的值，当满足【U(t)-Ur(ti)】Toff(max),一般推荐Td3us.此外，还应该注意Rg越大，开关时间也越长，而且模块具有离散性及受温度影响等情况。（2） 过电压产生的原因IGBT的开关时间约为1 us，当IGBT由通端直接关断时，有很大的di/dt产生。该di/dt在主回路的布线电感上引起较大的尖峰电压Ldi/dt，如图3-6所示：Ucesp=Ed+(-Ldi/dt)-_Ldi/dtEd这个尖峰电压与直流电源电压叠加后的Ucespt超出安全工作区，或者由于du/d太大引起误导通，两者都有损于IGBT3.2.2 过电压的抑制方法（1） 缓冲电路结构及工作原理：抑制过电压的有效方法是采用缓冲电路，如图3-3 为了分析缓冲电路的工作原理，把图3-3简化后示于图3-4，图3-5是其工作波形如图3-3所示，假定模块当前工作状态为IGBT1导通IGBT2截止，此时，电源正极经IGBT1，VDs对Cs2充电，Cs2上电压为Ed且IGBT1中电流的另一部分流入负载。见图（3-4）。Cs处于放电状态，其电压渐渐低于Ed,当IGBT1的触发信号取消后，IGBT1即开始关断，为了保护负载电流连续，IGBT2上的续流二极管FWD导通，如图3-4所示。缓冲二极管VDs阴极基本上被钳制在Ed负极电位上（忽略续流二极管的压降）由于Cs两端电压不会突变，VDs处于正向偏置而导通。另外，分布电感Lm仍然以维持Ic不变的趋势经Ls向Cs充电，在Ls上产生-LsdIc/dt反电动势（左正右负），由于VDs在导通的过程中具有正向滤波特性，开始时有较大的正向顺时电压。见图3-5，因此加在IGBT1C-E两端的电压是Ls,Cs,VDs之路电压的总和，即有： Ucesp=Ed-LmIc/dt=Ucs+Ufp(ds)+LsdIc/dt随着充电过程进行，VDS正向过渡特性很快结束，其正向压降逐步减到零。见图3-5aUce从Ucsep充电，其两端电压又逐步升高，因此，Uce由逐步升到Ucsep如图3-17.Cs充电过程结束接着Cs经（Ls+Lm）,Ed,FWD,VDs构成的LC电路开始（左负右正），Uce又出现一个上跳，二极管VDs进入关断过程，VDs上承受反向电压Ud如式3-18所示。（Lm+Ls）上反电动势为左正右负。VDs关断后Uds=0，（Lm+Ls）上反电动势消失，VDs上承受的反向电 压ds=Ucesp-Ed=Uce. Ucs=Ucesp=Ed+ Uce. (3-17)Ud=Ucs+(Lm+Ls)dIdrs/dt-Ed (3-18)式子中Idsr为VDs的反向回复电流，Uce是前面Lm经Ls向Cs充电时产生的高出直流电压Ed的部分，此时，成为反偏压全部加在VDs的两端。（2）缓冲电路的能量关系产生过电压的根本原因是主电路的布线电感Lm期间存储的电能为Plm=0.5Lm*Io(3-19)缓冲电路能够吸收的能量为 Pcs=0.5Cs(Ucesp-Ed)2 (3-20) 令式子（3-19）等于（3-20）得： Cs (Ucesp-Ed ) 2=LmIo2 为了确保Lm 中的能量全部被Cs吸收，应取 CsLmIo2/(Ucesp-Ed) 2式子中，Lm=1uH/m,Io=2*Ic(额定值)Ed=400V 或800V缓冲电阻的要求是IGBT关断时，Cs上积累的电荷的90%能及时释放掉，可由式子（3-22）确定，阻止过小，缓冲电路可能震荡，IGBT导通时，电流增加 Rs10LmIo2f/2 (3-23)式子3-23系数10是电阻互特数的裕度系数以防止温升过高，f为开关频率散热保护：为了使IGBT安全动能工作，应该保证结部的温度不要超过Tjmax.不仅是额定负载时，就是在过载等异常情况下也必须保证低于Tjmax在散热设计时要注意留有充分的裕量，所以，都在散热板上配置了过热保护器件变频器。主电路整流在电流型变频器中，电流方向不需要改变，因此，电流型变频器工作在再生制动运行时，变频器无需要附加任何设备，既可以实现负载电动机的4象限运行，当电动机处于发电机状态时见图3-14a整流工作在整流状态，逆变器工作在逆变状态，当电动机处于再生制动时，整流器工作在逆变有源状态，逆变器工作在整流状态见图3-14b第四章 主电路参数的计算4.1 电流源型变频器参数的计算新选用的电动机为Y225M-4,Pn=55KW,In=103.6A的通用性异步电动机。因负载要求的过载能力为1.25，则电动机在工作过程中的最大电流为 Immax=1.25*103.6=129.5A可以选用In=165A，Sn=130KVA的变频器，此时对应说明书中配用电机容量为75KW4.1.1 滤波电抗器的参数计算（1） 变频器输出电流I1的计算 I1=Sn1000/(30.5Un)=1301000/(30.5380)=197.5A（2） 中间电流环节电流的Id的计算 Id=3.14* I1/(60.5)=3.14197.5/(60.5)=253.2A（3） 根据三相桥式整流电路，按照电流连续原则计算滤波电抗器的电感量L=0.6931.35Un(0.32In)=10.7Mh 电抗器的额定电流应等于变频器中间环节电流即I=Id=253.2A4.1.2 逆变器中功率元件IGBT参数计算（1） 确定电压的额定值设电网电压为440V，平波后的直流电压由式4-1确定，式子中1.1为波动系数一般取安全系数a=1.1 Ed=44020.51.1a=753V (4-1)关断时的峰值电压按式子4-2计算 Ucesp=(7531.15+150)a=1118V式子中，1.15为电压保护系数；a安全系数，一般取1.1；150由Ldi/dt引起的尖峰电压。 令UcepUcesp丙向上靠拢IGBT的实际电压等级，取Ucep=1200V（2） 确定电流的额定值 电网电压为440V，负载功率为55KW，变频器容量为130KVA由 P=30.5UoIo (4-3) Uo=0.9Uin (4-4) Io=Ic/(20.51.51.4)(4-5)式子中，P为变频器的容量；0.9为电网电压向下的波动系数；20.5为Io的峰值；1.5为允许1 min的过载容量；1.4为I0的减小系数，因为IGBT器件手册给出的Ic是在结温Tj=25C时在实际工作时由于热损耗Tj总是要升高，Ic的实际允许值将下降（1/1.40.7）.由式子4-3,4-4,4-5,可以求出 Ic=(20.51.51.4)/( 30.50.9Uin)=563A根据IGBT的等级实际取570A即570A/1200V4.1.3 缓冲电路的选择产生过电压的根本原因是主电路的布线电感Lm,其间存储的电能为P1m=0.5LmIO2(4-6)缓冲电路能吸收的能量为 Pcs=0.5Cs(Ucep-Ed)2 (4-7)令式子4-6等于4-7，有 Cs(Ucep-Ed) 2= LmIO2 为确保Lm中能量全部被Cs 吸收，应取 Cs LmIO2/(Ucep-Ed)2 (4-8) Cs110(-6)45702/(1200-800) 2=8.02uF 取0.9 Uf 缓冲电阻的要求是，IGBT关断时，Cs上积累的电荷的90%能及时的释放，可由式4-9确定，阻值过小，缓冲电路可能震荡，IGBT导通时电流增加。 Rs1/2.3 Csf 则 Rs1/2.3910(-6) 151000=3.22欧,实际取Rs=3欧.第五章 变频器的硬件结构5.1 系统的总体结构该系统为8位单片机8031控制的高性能数摸混合式交流电动机调速.系统 逆变器主电路采用绝缘栅极晶体管（IGBT）模块，为交-直-交电流源型。采用SLE4520芯片产生SPWM波形，通过光耦合驱动。样机在55KW,1476r/min普通异步电动机上运行。总体框图具体如下：系统总体结构图5.2 各部分芯片作用的介绍5.2.1 8031单片微机如图5.1所示的8031单片机的原理结构图可见，8031单片机内除了有CPU，存储器和输入输出端口外，还包括定时/计数器，中断控制和时针震荡电路等。8031单片机有4个存储器空间，分别用来安排4种不同功用的存贮器.1.内部数据存贮器 2.特殊功能寄存器 3.程序存贮器 4.外部数据存贮器内部数据存贮器和特殊功能寄存器集成于片内，程序存贮器和外部数据存贮器安排在片外，用接口电路与单片机连接。4种存贮器中除了内部数据存贮器和特殊功能寄存器是统一编址的外，各存贮器均是分开编址，并用不完全相同的寻址方式来访问它们。8031单片机有2个16位定时器、计数器：定时器0（T0）和定时器（T1）8031中断系统的特点是有5个固定的可屏蔽中断源，3个在片内，2个在片外，它们在程序存贮器中各有固定的中断入口地址，由此进入中断服务程序；5个中断源有两个中断优先级，可以形成中断嵌套，2个特殊功能寄存器用于中断控制和条件设置的编程。8031各引脚功能说明如下： V ss接地端 Vcc 电源端，接+5V（1） XTAL1:接外部晶体的一个引脚。当单片机采用外部时钟信号时，此脚接地。XTAL2:接外部晶体的一个引脚。当单片机采用外部时钟信号时，外部时钟信号由此引脚接入。（2）RST/Vpd：1.作为复位信号输入；2.Vcc掉电后该引脚可以接备用电源，在低功耗条件下 保持内部RAM的数据。（3）ALE/PROG:1.地址锁存允许。当单片机允许访问外部存贮器时，该引脚的输出信号ALE用于锁存Po端口的低8位地址。ALE输出的频率是时钟频率的1/6. 2. 对8751单片机内EPROM编程时，编程脉冲由该引脚输入。（4）PSEN:程序存贮器允许。输出外部程序存贮器的选通信号。取指令操作期间。PSEN的频率为震荡频率1/6，若此期间有访问外部数据存贮器的操作则一个机器周期PSEN信号将不出现。（5）EA/VP：1.EA=0.单片机只是访问外部程序存贮器对此引脚8031接地。EA=1,单片机访问内部程序存贮器。对8051，8751次引脚应该接高电平，但若地址值超过4K的范围（0FFFFH），则单片机将自动访问外部程序存贮器。 2.在8751单片机内EPROM编程编程期间，该引脚引入编程电源Vpp803180518751P0.0P0.7:P0数据地址复用总线段口P1.0P1.7：P1静态通用端口动态地址端口P2.0P2.7：P2动态地址端口P3.0P3.7：P3双功能静态端口5.2.2