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1、51单片机管脚说明发布时间:2006年10月15日 点击次数:12851 来源: 作者: 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
2、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
3、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
4、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
5、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
6、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） 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
7、。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IO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,
8、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
9、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,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A
10、O,以及三态,用来接口存储器、外部电路与外部设备。P0端口是使用最广泛的IO端口。P1端口:通用I0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
11、,称为准双向IO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IO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：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
12、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端口是动态的IO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
13、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IO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IO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
14、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IO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
15、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AMoV P1, A ;把A的内容由P1端口输出MOV P3, #0FFH ;使P3端口线各位置l 串行端口:MCS-51系列单片机片内有一个串行IO端口,通过引脚RXD(P30)和TXD(P31)可与外设电路进行全双工的串行异步通信。1串行端口的基本特点8031单片机的串行端口有4种基本工作方式,通过编程设置,可以使其工作在任一方式,以满足不同应用场合的需要。其中,方式0主要用于外接
