51单片机管脚说明

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1、51 单片机管脚说明 (2007-06-26 15:46) 分类： 单片机资料几学习心得 51 单片机管脚说明 发表日期:2007-06-16 00:12:46 点击数:10 当我们拿到一块单片机芯片时,看到这么多的“大腿”,他们都有干什么用的?了解了 51 家族的 渊源,现在我们就去了解一下它们的“腿”吧.大家可得学好了,这可是至关重要的哟.如果连手 跟腿都分不清,要学好单片机那就有如凭空造屋了. 这一章节相当管用,希望大家能用心学好,如果这一章节学不好,以后学习会有很大的阻力.(我 们的教材都是以 51 系列的单片机来进行讲解的). 引脚功能: MCS-51 是标准的 40 引脚双列直插式

2、集成电路芯片,引脚分布请参照-单片机引脚图: l P0.0P0.7 P0 口 8 位双向口线(在引脚的 3932 号端子). l P1.0P1.7 P1 口 8 位双向口线(在引脚的 18 号端子). l P2.0P2.7 P2 口 8 位双向口线(在引脚的 2128 号端子). l P3.0P3.7 P2 口 8 位双向口线(在引脚的 1017 号端子). 这 4 个 I/O 口具有不完全相同的功能,大家可得学好了,其它书本里虽然有,但写的太深,对于 初学者来说很难理解的,我这里都是按我自已的表达方式来写的,相信你也能够理解的. P0 口有三个功能: 1、外部扩展存储器时,当做数据总线(如图

3、 1 中的 D0D7 为数据总线接口) 2、外部扩展存储器时,当作地址总线(如图 1 中的 A0A7 为地址总线接口) 3、不扩展时,可做一般的 I/O 使用,但内部无上拉电阻,作为输入或输出时应在外部接上拉电 阻. P1 口只做 I/O 口使用:其内部有上拉电阻. P2 口有两个功能: 1、扩展外部存储器时,当作地址总线使用 2、做一般 I/O 口使用,其内部有上拉电阻; P3 口有两个功能: 除了作为 I/O 使用外(其内部有上拉电阻),还有一些特殊功能,由特殊寄存器来设置,具体功能 请参考我们后面的引脚说明. 有内部 EPROM 的单片机芯片(例如 8751),为写入程序需提供专门的编程

4、脉冲和编程电源,这 些信号也是由信号引脚的形式提供的, 即:编程脉冲:30 脚(ALE/PROG) 编程电压(25V):31 脚(EA/Vpp) 接触过工业设备的兄弟可能会看到有些印刷线路板上会有一个电池,这个电池是干什么用的 呢?这就是单片机的备用电源,当外接电源下降到下限值时,备用电源就会经第二功能的方式 由第 9 脚(即 RST/VPD)引入,以保护内部 RAM 中的信息不会丢失. (注:这些引脚的功能应用,除 9 脚的第二功能外,在“新动力 2004 版”学习套件中都有应用到.) 在介绍这四个 I/O 口时提到了一个“上拉电阻”那么上拉电阻又是一个什么东东呢?他起什么 作用呢?都说了是

5、电阻那当然就是一个电阻啦,当作为输入时,上拉电阻将其电位拉高,若输入 为低电平则可提供电流源;所以如果 P0 口如果作为输入时,处在高阻抗状态,只有外接一个上 拉电阻才能有效. ALE 地址锁存控制信号:在系统扩展时,ALE 用于控制把 P0 口的输出低 8 位地址送锁存器 锁存起来,以实现低位地址和数据的隔离.参见图 2(8051 扩展 2KB EEPROM 电路,在图中 ALE 与 4LS373 锁存器的 G 相连接,当 CPU 对外部进行存取时,用以锁住地址的低位地址,即 P0 口输出. 由于 ALE 是以晶振六分之一的固定频率输出的正脉冲,当系统中未使用外部存储器时,ALE 脚也会有六

6、分之一的固定频率输出,因此可作为外部时钟或外部定时脉冲使用. PSEN 外部程序存储器读选通信号:在读外部 ROM 时 PSEN 低电平有效,以实现外部 ROM 单元的读操作. 1、内部 ROM 读取时,PSEN 不动作; 2、外部 ROM 读取时,在每个机器周期会动作两次; 3、外部 RAM 读取时,两个 PSEN 脉冲被跳过不会输出; 4、外接 ROM 时,与 ROM 的 OE 脚相接. 参见图 2(8051 扩展 2KB EEPROM 电路,在图中 PSEN 与扩展 ROM 的 OE 脚相接) EA/VPP 访问和序存储器控制信号 1、接高电平时: CPU 读取内部程序存储器(ROM)

7、扩展外部 ROM:当读取内部程序存储器超过 0FFFH(8051)1FFFH(8052)时自动读取外部 ROM. 2、接低电平时:CPU 读取外部程序存储器(ROM). 3、8751 烧写内部 EPROM 时,利用此脚输入 21V 的烧写电压. RST 复位信号:当输入的信号连续 2 个机器周期以上高电平时即为有效,用以完成单片机的 复位初始化操作. XTAL1 和 XTAL2 外接晶振引脚.当使用芯片内部时钟时,此二引脚用于外接石英晶体和微 调电容;当使用外部时钟时,用于接外部时钟脉冲信号. VCC:电源+5V 输入 VSS:GND 接地. 各端口工作原理讲解 并行端口 P0 端口 总线 I

8、/O 端口,双向,三态,数据地址分时复用,该端口除用于数据的输入/输出外,在 8031 单片 机外接程序存储器时,还分时地输出/输入地址/指令.由 Po 端口输出的信号无锁存,输入的信 息有读端口引脚和读端口锁存器之分.P0 端口 8 位中的一位结构图见下图: 由上图可见,P0 端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关与相应控制电路、场效应管驱动电 路构成. 在输出状态下,当切换开关 MUX 向下时,从内部总线来的数据经锁存器反相和场效应管 T2 反相,输出到端口引脚线上.此时,场效应管 T1 关断,因而这种输出方式应为外接上拉电阻的 漏极开路式.当切换开关 MUX 向上时,一位地址/数据信号分时地

9、输出到端口线上.此外,由 T1、T2 的通断组合,形成高电平、低电平与高阻浮动三态的输出. 在输入状态下,从锁存器和从引脚上读来的信号一般是一致的,但也有例外.例如,当从内部总线输出低电平后,锁存器 Q0,Q1,场效应管 T2 开通,端口线呈低电平状态.此时无论端口 线上外接的信号是低电乎还是高电平,从引脚读入单片机的信号都是低电平,因而不能正确地 读入端口引脚上的信号.又如,当从内部总线输出高电平后,锁存器 Q1,Q0,场效应管 T2 截止.如外接引脚信号为低电平,从引脚上读入的信号就与从锁存器读入的信号不同.为此, 8031 单片机在对端口 P0 一 P3 的输入操作上,有如下约定:为此,

10、8031 单片机在对端口 P0 一 P3 的输入操作上,有如下约定:凡属于读-修改-写方式的指令,从锁存器读入信号,其它指令则 从端口引脚线上读入信号. 读-修改-写指令的特点是,从端口输入(读)信号,在单片机内加以运算(修改)后,再输出(写)到该 端口上.下面是几条读-修改-写指令的例子. 这样安排的原因在于读-修改-写指令需要得到端口原输出的状态,修改后再输出,读锁存器而 不是读引脚,可以避免因外部电路的原因而使原端口的状态被读错. P0 端口是 8031 单片机的总线口,分时出现数据 D7 一 D0、低 8 位地址 A7 一 AO,以及三态, 用来接口存储器、外部电路与外部设备.P0 端

11、口是使用最广泛的 I/O 端口. P1 端口: 通用 I/0 端口,准双向静态口.输出的信息有锁存,输入有读引脚和读锁存器之分.P1 端口的一 位结构见下图. 由图可见,P1 端口与 P0 端口的主要差别在于,P1 端口用内部上拉电阻 R 代 替了 P0 端口的场效应管 T1,并且输出的信息仅来自内部总线.由内部总线输出的数据经锁存 器反相和场效应管反相后,锁存在端口线上,所以,P1 端口是具有输出锁存的静态口. 由下图可见,要正确地从引脚上读入外部信息,必须先使场效应管关断,以便由外部输入的信 息确定引脚的状态.为此,在作引脚读入前,必须先对该端口写入 l.具有这种操作特点的输入/ 输出端口

12、,称为准双向 I/O 口.8031 单片机的 P1、P2、P3 都是准双向口.P0 端口由于输出有 三态功能,输入前,端口线已处于高阻态,无需先写入 l 后再作读操作. 单片机复位后,各个端口已自动地被写入了 1,此时,可直接作输入操作.如果在应用端口的过 程中,已向 P1 一 P3 端口线输出过 0,则再要输入时,必须先写 1 后再读引脚,才能得到正确的 信息.此外,随输入指令的不同,H 端口也有读锁存器与读引脚之分. Pl 端口是 803l 单片机中唯一仅有的单功能 I/O 端口,并且没有特定的专用功能,输出信号锁 存在引脚上,故又称为通用静态口. P2 端口: P2 端口的一位结构见下图

13、: 由图可见,P2 端口在片内既有上拉电阻,又有切换开关 MUX,所以 P2 端口在功能上兼有 P0 端口和 P1 端口的特点.这主要表现在输出功能上,当切换开关 MUX 向左时,从内部总线输出 的一位数据经反相器和场效应管反相后,输出在端口引脚线上;当 MUX 向右时,输出的一位 地址信号也经反相器和场效应管反相后,输出在端口引脚线上. 由于 8031 单片机必须外接程序存储器才能构成应用电路,而 P2 端口就是用来周期性地输出从外存中取指令的地址(高 8 位地址),因此,P2 端口的切换开关 MUX 总是在进行切换,分时 地输出从内部总线来的数据和从地址信号线上来的地址.因此 P2 端口是

14、动态的 I/O 端口.输 出数据虽被锁存,但不是稳定地出现在端口线上.其实,这里输出的数据往往也是一种地址,只 不过是外部 RAM 的高 8 位地址. 在输入功能方面,P2 端口与 P0 和 H 端口相同,有读引脚和读锁存器之分,并且 P2 端口也是准 双向口. 可见,P2 端口的主要特点包括: 不能输出静态的数据; 自身输出外部程序存储器的高 8 位地址; 执行 MOVX 指令时,还输出外部 RAM 的高位地址,故称 P2 端口为动态地址端口. P3 端口: 双功能静态 I/O 口 P3 端口的一位结构见下图. 由上图可见,P3 端口和 Pl 端口的结构相似,区别仅在于 P3 端口的各端口线

15、有两种功能选择. 当处于第一功能时,第二输出功能线为 1,此时,内部总线信号经锁存器和场效应管输入/输出, 其作用与 P1 端口作用相同,也是静态准双向 I/O 端口.当处于第二功能时,锁存器输出 1,通过 第二输出功能线输出特定的内含信号,在输入方面,即可以通过缓冲器读入引脚信号,还可以 通过替代输入功能读入片内的特定第二功能信号.由于输出信号锁存并且有双重功能,故 P3 端口为静态双功能端口. P3 口的特殊功能(即第二功能): 使 P3 端品各线处于第二功能的条件是: 1串行 I/O 处于运行状态(RXD,TXD); 2打开了处部中断(INT0,INT1); 3定时器/计数器处于外部计数

16、状态(T0,T1) 4执行读写外部 RAM 的指令(RD,WR) 在应用中,如不设定 P3 端口各位的第二功能(WR,RD 信叼的产生不用设置),则 P3 端口线自 动处于第一功能状态,也就是静态 I/O 端口的工作状态.在更多的场合是根据应用的需要,把 几条端口线设置为第二功能,而另外几条端口线处于第一功能运行状态.在这种情况下,不宜 对 P3 端口作字节操作,需采用位操作的形式. 端口的负载能力和输入/输出操作: P0 端口能驱动 8 个 LSTTL 负载.如需增加负载能力,可在 P0 总线上增加总线驱动器. P1,P2,P3 端口各能驱动 4 个 LSTTL 负载. 前已述及,由于 P0-P3 端口已映射成特殊功能寄存器中的 P0 一 P3 端口寄存器,所以对这些 端口寄存器的读/写就实现了信息从相应端口的输入/输出.例如: MOV A, P1 ;把 Pl 端口线上的信息输入到 A MoV P1, A ;把 A 的内容由 P1 端口输出 MOV P3, #0FFH ;使 P3 端口