51單片機(jī)各引腳及端口詳解

1、51單片機(jī)各引腳及端口詳解 51單片機(jī)引腳功能：MCS-51是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳分布請參照-單片機(jī)引腳圖:l P08位雙向口線（在引腳的3932號(hào)端子）。l P18位雙向口線（在引腳的18號(hào)端子）。l P28位雙向口線（在引腳的2128號(hào)端子）。l P28位雙向口線（在引腳的1017號(hào)端子）。這4個(gè)I/O 口具有不完全相同的功能，大家可得學(xué)好了 ，其它書本里雖然有，但寫的太深，對于初學(xué)者來說很難理解的,我這里都是按我自已白表達(dá)方式來寫的，相信你也能夠理解的。P0 口有三個(gè)功能:1、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)2、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí),當(dāng)做數(shù)據(jù)總線（如圖1中的D0D7為數(shù)據(jù)總線接口）,當(dāng)

2、作地址總線（如圖 1中的A0A7為地址總線接口） 3、不擴(kuò)展時(shí)，可做一般的I/O使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電 阻。P1 口只做I/O 口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。P2 口有兩個(gè)功能：1、擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，當(dāng)作地址總線使用2、做一般I/O 口使用，其內(nèi)部有上拉電阻；P3 口有兩個(gè)功能：除了作為I/O使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設(shè)置，具體功能請參考我們后面的引腳說明。有內(nèi)部EPROMJ單片機(jī)芯片（例如 8751）,為寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源，這些信號(hào)也是由信號(hào)引腳的形式提供的，即：編程脈沖：30腳（ALE/PROG編程電壓（2

3、5V） : 31 腳（EA/Vpp）接觸過工業(yè)設(shè)備的兄弟可能會(huì)看到有些印刷線路板上會(huì)有一個(gè)電池，這個(gè)電池是干什么用的呢這就是單片機(jī)的備用電源 ，當(dāng)外接電源下降到下限值時(shí)，備用電源就會(huì)經(jīng)第二功能的方式 由第9腳（即RST/VPD引入，以保護(hù)內(nèi)部 RAM的信息不會(huì)丟失。在介紹這四個(gè)I/O 時(shí)提到了一個(gè)“上拉電阻”那么上拉電阻又是一個(gè)什么東東呢他起什 么作用呢都說了是電阻那當(dāng)然就是一個(gè)電阻啦，當(dāng)作為輸入時(shí)，上拉電阻將其電位拉高，若輸入為低電平則可提供電流源；所以如果P0 如果作為輸入時(shí)，處在高阻抗?fàn)顟B(tài)，只有外接一 個(gè)上拉電阻才能有效。ALE地址鎖存控制信號(hào)： 在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，ALE用于控制把P0 口的

4、輸出低8位地址送鎖存器鎖 存起來，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。參見圖2 （8051擴(kuò)展2KB EEPROMfe路，在圖中ALE與4LS373鎖存器的G相連接，當(dāng)CPU寸外部進(jìn)彳T存取時(shí)，用以鎖住地址的低位地址，即P0 口 輸出。由于ALE是以晶振六分之一的固定頻率輸出的正脈沖，當(dāng)系統(tǒng)中未使用外部存儲(chǔ)器時(shí),ALE腳也會(huì)有六分之一的固定頻率輸出，因此可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。PSEN外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)：在讀外部ROM寸PSENf氐電平有效，以實(shí)現(xiàn)外部ROMI元的讀操作。1、內(nèi)部 ROMg取時(shí)，PSEN不動(dòng)作；2、外部ROMg取時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期會(huì)動(dòng)作兩次 ；3、外部RAM賣取時(shí)，兩個(gè)

5、PSENB沖被跳過不會(huì)輸出；4、外接 ROM與ROM勺OE腳相接。參見圖2 （8051擴(kuò)展2KB EEPRONfe路，在圖中PSENW擴(kuò)展 ROM勺OE腳相接）EA/VPP訪問和序存儲(chǔ)器控制信號(hào)1、接高電平時(shí)：CPU賣取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM擴(kuò)展外部ROM當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器超過0FFFH （8051） 1FFFH （8052）時(shí)自動(dòng)讀取外部ROM 2、接低電平時(shí)：CPU賣取外部程序存儲(chǔ)器（ROM。3、8751燒寫內(nèi)部EPROlMf,利用此腳輸入 21V的燒寫電壓。RST復(fù)位信號(hào)：當(dāng)輸入的信號(hào)連續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。XTAL1和XTAL2外接晶振引

6、腳。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí)，此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。VCC電源+5V輸入VSS GN/地。8031各端口工作原理講解并行端口P0端口總線I /。端口，雙向，三態(tài)，數(shù)據(jù)地址分時(shí)復(fù)用，該端口除用于數(shù)據(jù)白輸入/輸出外 ，在8031 單片機(jī)外接程序存儲(chǔ)器時(shí)，還分時(shí)地輸出/輸入地址/指令。由 Po端口輸出的信號(hào)無鎖存， 輸入的信息有讀端口引腳和讀端口鎖存器之分。P0端口 8位中的一位結(jié)構(gòu)圖見下圖：由上圖可見,P0端口由鎖存器、輸入緩沖器、切換開關(guān)與相應(yīng)控制電路、場效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路 構(gòu)成。在輸出斗犬態(tài)下，當(dāng)切換開關(guān)MU涮下時(shí)，從內(nèi)部總線來的數(shù)據(jù)經(jīng)鎖存器反相

7、和場效應(yīng)管T2反相，輸出到端口引腳線上。此時(shí)，場效應(yīng)管T1關(guān)斷，因而這種輸出方式應(yīng)為外接上拉電阻的漏 極開路式。當(dāng)切換開關(guān) MUX0上時(shí)，一位地址/數(shù)據(jù)信號(hào)分時(shí)地輸出到端口線上。此外 ，由 T1、T2的通斷組合，形成高電平、低電平與高阻浮動(dòng)三態(tài)的輸出。在輸入斗態(tài)下，從鎖存器和從引腳上讀來的信號(hào)一般是一致的，但也有例外。例如，當(dāng)從內(nèi)部總線輸出低電平后，鎖存器Q= 0,Q=1,場效應(yīng)管T2開通，端口線呈低電平狀態(tài)。 此時(shí)無論端 口線上外接的信號(hào)是低電乎還是高電平，從引腳讀入單片機(jī)的信號(hào)都是低電平，因而不能正確地讀入端口引腳上的信號(hào)。又如 ，當(dāng)從內(nèi)部總線輸出高電平后，鎖存器Q= 1,Q= 0,場效應(yīng)

8、 管T2截止。如外接引腳信號(hào)為低電平，從引腳上讀入的信號(hào)就與從鎖存器讀入的信號(hào)不同。為此,8031單片機(jī)在對端口 P0P3的輸入操作上，有如下約定：為此,8031單片機(jī)在對端口 P0 一 P3的輸入操作上，有如下約定：凡屬于讀-修改-寫方式的指令，從鎖存器讀入信號(hào)，其 它指令則從端口引腳線上讀入信號(hào)。讀-修改-寫指令的特點(diǎn)是，從端口輸入（讀）信號(hào)，在單片機(jī)內(nèi)加以運(yùn)算（修改）后，再輸出（寫） 到該端口上。下面是幾條讀 -修改-寫指令的例子。這樣安排的原因在于讀-修改-寫指令需要得到端口原輸出的狀態(tài)，修改后再輸出，讀鎖存器而不是讀引腳，可以避免因外部電路的原因而使原端口的狀態(tài)被讀錯(cuò)。P0端口是80

9、31單片機(jī)的總線口 ,分時(shí)出現(xiàn)數(shù)據(jù) D7 D0低8位地址A7 AO,以及三態(tài),用 來接口存儲(chǔ)器、外部電路與外部設(shè)備。P0端口是使用最廣泛的I/O端口。P1 端 口 :通用I/0端口，準(zhǔn)雙向靜態(tài)口。輸出的信息有鎖存 ，輸入有讀引腳和讀鎖存器之分。P1端口的一位結(jié)構(gòu)見下圖.由圖可見，P1端口與P0端口的主要差別在于，P1端口用內(nèi)部上拉電阻 R 代替了 P0端口的場效應(yīng)管 T1,并且輸出的信息僅來自內(nèi)部總線。由內(nèi)部總線輸出的數(shù)據(jù)經(jīng) 鎖存器反相和場效應(yīng)管反相后，鎖存在端口線上，所以,P1端口是具有輸出鎖存的靜態(tài)口。由下圖可見，要正確地從引腳上讀入外部信息，必須先使場效應(yīng)管關(guān)斷，以便由外部輸入的信息確定

10、引腳的狀態(tài)。為此，在作引腳讀入前，必須先對該端口寫入1。具有這種操作特點(diǎn)的輸 入/輸出端口，稱為準(zhǔn)雙向I/O 口。8031單片機(jī)的P1、P2、P3都是準(zhǔn)雙向口。 P0端口由于 輸出有三態(tài)功能，輸入前，端口線已處于高阻態(tài)，無需先寫入1后再作讀操作。單片機(jī)復(fù)位后，各個(gè)端口已自動(dòng)地被寫入了1,此時(shí)，可直接作輸入操作。如果在應(yīng)用端口的過程中，已向P1 P3端口線輸出過0,則再要輸入時(shí)，必須先寫1后再讀引腳，才能得到正確 的信息。此外，隨輸入指令的不同，H端口也有讀鎖存器與讀引腳之分。P1端口是51單片機(jī)中唯一僅有的單功能I /O端口，并且沒有特定的專用功能，輸出信號(hào)鎖存在引腳上。P2 端 口 :P2端

11、口的一位結(jié)構(gòu)見下圖：由圖可見，P2端口在片內(nèi)既有上拉電阻，又有切換開關(guān) MUX所以P2端口在功能上兼有 P0端 口和P1端口的特點(diǎn)。這主要表現(xiàn)在輸出功能上，當(dāng)切換開關(guān) MUXtn左時(shí)，從內(nèi)部總線輸出的一位數(shù)據(jù)經(jīng)反相器和場效應(yīng)管反相后，輸出在端口引腳線上；當(dāng)MUXO右時(shí)，輸出的一位地址信號(hào)也經(jīng)反相器和場效應(yīng)管反相后，輸出在端口引腳線上。由于8031單片機(jī)必須外接程序存儲(chǔ)器才能構(gòu)成應(yīng)用電路，而P2端口就是用來周期性地輸出從外存中取指令的地址（高8位地址），因此,P2端口的切換開關(guān) MU溫是在進(jìn)行切換，分時(shí)地 輸出從內(nèi)部總線來的數(shù)據(jù)和從地址信號(hào)線上來的地址。因此P2端口是動(dòng)態(tài)的I/O端口。輸出數(shù)據(jù)雖

12、被鎖存，但不是穩(wěn)定地出現(xiàn)在端口線上。其實(shí)，這里輸出的數(shù)據(jù)往往也是一種地址，只不過是外部RAM的高8位地址。在輸入功能方面，P2端口與P0和H端口相同，有讀引腳和讀鎖存器之分，并且P2端口也是準(zhǔn) 雙向口。可見，P2端口的主要特點(diǎn)包括：不能輸出靜態(tài)的數(shù)據(jù)；自身輸出外部程序存儲(chǔ)器的高8位地址；執(zhí)行MOVX旨令時(shí)，還輸出外部RAM勺高位地址，故稱P2端口為動(dòng)態(tài)地址端口。（這是針對8031說的，P2端口的描述與 8051的不同。8051有內(nèi)部的ROM無需外加 ROM所以8051的P2可以輸出靜態(tài)的數(shù)據(jù)。也可以作為外部存儲(chǔ)器的地址總線。）P3 端 口 :雙功能靜態(tài)I/O 口 P3端口的一位結(jié)構(gòu)見下圖。由上

13、圖可見，P3端口和P1端口的結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別僅在于P3端口的各端口線有兩種功能選擇。當(dāng)處于第一功能時(shí)，第二輸出功能線為1,此時(shí)，內(nèi)部總線信號(hào)經(jīng)鎖存器和場效應(yīng)管輸入/輸出，其作用與P1端口作用相同，也是靜態(tài)準(zhǔn)雙向I/O端口。當(dāng)處于第二功能時(shí)，鎖存器輸出1,通過第二輸出功能線輸出特定的內(nèi)含信號(hào)，在輸入方面，即可以通過緩沖器讀入引腳信號(hào)還可以通過替代輸入功能讀入片內(nèi)的特定第二功能信號(hào)。由于輸出信號(hào)鎖存并且有雙重功能故P3端口為靜態(tài)雙功能端口。P3 口的特殊功能（即第二功能）：使P3端品各線處于第二功能的條件是：串行I/O處于運(yùn)行狀態(tài)（RXD,TXD）;打開了處部中斷（INT0,INT1）;定時(shí)器/計(jì)數(shù)

14、器處于外部計(jì)數(shù)狀態(tài) （T0,T1）執(zhí)行讀寫外部 RAM勺指令（RD,WR）在應(yīng)用中，如不設(shè)定P3端口各位的第二功能（WR,RD言號(hào)的產(chǎn)生不用設(shè)置）,則P3端口線自動(dòng) 處于第一功能狀態(tài)，也就是靜態(tài)I/O端口的工作狀態(tài)。在更多的場合是根據(jù)應(yīng)用的需要，把幾條端口線設(shè)置為第二功能，而另外幾條端口線處于第一功能運(yùn)行狀態(tài)。在這種，f#況下，不宜對P3端口作字節(jié)操作，需采用位操作的形式。端口的負(fù)載能力和輸入/輸出操作：P0端口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。如需增加負(fù)載能力，可在P0總線上增加總線驅(qū)動(dòng)器。P1,P2,P3 端口各能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。前已述及，由于P0-P3端口已映射成特殊功能寄存器中的P0

15、P3端口寄存器，所以對這些端口寄存器的讀/寫就實(shí)現(xiàn)了信息從相應(yīng)端口的輸入/輸出。例如：MOV A, P1 ；把Pl端口線上的信息輸入到 AMoV P1, A ;把A的內(nèi)容由P1端口輸出MOV P3, #0FFH ;使P3端口線各位置l串行端口 ：MCS-51系列單片機(jī)片內(nèi)有一個(gè)串行I/O端口，通過引腳RXD（P3. 0）和TXD（P3. 1）可與外設(shè)電路進(jìn)行全雙工的串行異步通信。1 .串行端口的基本特點(diǎn)8031單片機(jī)的串行端口有 4種基本工作方式，通過編程設(shè)置，可以使其工作在任一方式，以滿 足不同應(yīng)用場合的需要。 其中，方式0主要用于外接移位寄存器，以擴(kuò)展單片機(jī)的I/O電路； 方式1多用于雙機(jī)

16、之間或與外設(shè)電路的通信 ；方式2,3除有方式1的功能外，還可用作多機(jī)通 信，以構(gòu)成分布式多微機(jī)系統(tǒng)。串行端口有兩個(gè)控制寄存器，用來設(shè)置工作方式、發(fā)送或接收的狀態(tài)、特征位、數(shù)據(jù)傳送的 波特率（每秒傳送的位數(shù)）以及作為中斷標(biāo)志等。串行端口有一個(gè)數(shù)據(jù)寄存器 SBUF在特殊功能寄存器中的字節(jié)地址為 99H）,該寄存器為發(fā)送 和接收所共同。發(fā)送時(shí)，只寫不讀；接收時(shí)，只讀不寫。在一定條件下，向陽UF寫入數(shù)據(jù)就啟 動(dòng)了發(fā)送過程；讀SBUf就啟動(dòng)了接收過程。串行通信的波特率可以程控設(shè)定。在不同工作方式中，由時(shí)鐘振蕩頻率的分頻值或由定時(shí)器Tl的定時(shí)溢出時(shí)間確定，使用十分方便靈活。2 .串行端口的工作方式方式08

17、位移位寄存器輸入/輸出方式。多用于外接移位寄存器以擴(kuò)展I/O端口。波特率固定為fosc/12 。其中，fosc 為時(shí)鐘頻率。在方式0中，串行端口作為輸出時(shí)，只要向串行緩沖器 SBU的入一字節(jié)數(shù)據(jù)后，串行端口就把 此8位數(shù)據(jù)以等的波特率，從RXai腳逐位輸出（從低位到高位）；此時(shí),TXD輸出頻率為 fosc/12的同步移位脈沖。數(shù)據(jù)發(fā)送前，僅管不使用中斷，中斷標(biāo)志TI還必須清零，8位數(shù)據(jù)發(fā)送完后,TI自動(dòng)置1。如要再發(fā)送，必須用軟件將TI清零。串行端口作為輸入時(shí)，RXD為數(shù)據(jù)輸入端，TXD仍為同步信號(hào)輸出端，輸出頻率為fosc/12的同 步移位脈沖，使外部數(shù)據(jù)逐位移入 RxD=當(dāng)接收到8位數(shù)據(jù)（

18、一幀）后，中斷標(biāo)志RI自動(dòng)置。 如果再接收，必須用軟件先將RI清零。串行方式0發(fā)送和接收的時(shí)序過程見下圖。方式110位異步通信方式。其中,1個(gè)起始位（0）,8個(gè)數(shù)據(jù)位（由低位到高位）和1個(gè)停止位（1）。波 特率由定時(shí)器T1的溢出率和SMOD&的狀態(tài)確定。一條寫SBUF指令就可啟動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送過程。在發(fā)送移位時(shí)鐘（由波特率確定）的同步下，從TxD先送出起始位，然后是8位數(shù)據(jù)位，最后是停止位。這樣的一幀10位數(shù)據(jù)發(fā)送完后，中斷標(biāo)志 TI置位。在允許接收的條件下（REN= 1）,當(dāng)RXDH現(xiàn)由1到。的負(fù)跳變時(shí)，即被當(dāng)成是串行發(fā)送來的一幀數(shù)據(jù)的起始位，從而啟動(dòng)一次接收過程。當(dāng)8位數(shù)據(jù)接收完，并檢測到高電乎停止位后，即把接收到的8位數(shù)據(jù)裝入SBUF置位RI,一幀數(shù)據(jù)的接收過程就完成了。方式1的數(shù)據(jù)傳送波特率可以編程設(shè)置，使用范圍寬，其計(jì)算式為：波特率=2SMOD/32 （定時(shí)器 T1的溢出率）其中，SMO渥控制寄存器 PCO廂的一位程控位，其取值有0和l兩種