51單片機各引腳及端口詳解(共8頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上51單片機各引腳及端口詳解 51單片機引腳功能： MCS-51是標準的40引腳雙列直插式集成電路芯片,引腳分布請參照-單片機引腳圖： l P0.0P0.7 P0口8位雙向口線（在引腳的3932號端子）。 l P1.0P1.7 P1口8位雙向口線（在引腳的18號端子）。 l P2.0P2.7 P2口8位雙向口線（在引腳的2128號端子）。 l P3.0P3.7 P2口8位雙向口線（在引腳的1017號端子）。 這4個I/O口具有不完全相同的功能,大家可得學好了,其它書本里雖然有,但寫的太深,對于初學者來說很難理解的,我這里都是按我自已的表達方式來寫的,相信你也能夠理解的。

2、 P0口有三個功能： 1、外部擴展存儲器時,當做數(shù)據(jù)總線（如圖1中的D0D7為數(shù)據(jù)總線接口） 2、外部擴展存儲器時,當作地址總線（如圖1中的A0A7為地址總線接口） 3、不擴展時,可做一般的I/O使用,但內(nèi)部無上拉電阻,作為輸入或輸出時應在外部接上拉電阻。 P1口只做I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 P2口有兩個功能： 1、擴展外部存儲器時,當作地址總線使用 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,由特殊寄存器來設置,具體功能請參考我們后面的引腳說明。有內(nèi)部EPROM的單片機芯片（例如8751）,為寫入程序需提

3、供專門的編程脈沖和編程電源,這些信號也是由信號引腳的形式提供的, 即：編程脈沖：30腳（ALE/PROG） 編程電壓（25V）：31腳（EA/Vpp） 接觸過工業(yè)設備的兄弟可能會看到有些印刷線路板上會有一個電池,這個電池是干什么用的呢？這就是單片機的備用電源,當外接電源下降到下限值時,備用電源就會經(jīng)第二功能的方式由第9腳（即RST/VPD）引入,以保護內(nèi)部RAM中的信息不會丟失。 在介紹這四個I/O口時提到了一個“上拉電阻”那么上拉電阻又是一個什么東東呢？他起什么作用呢？都說了是電阻那當然就是一個電阻啦,當作為輸入時,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口如果作為輸

4、入時,處在高阻抗狀態(tài),只有外接一個上拉電阻才能有效。ALE 地址鎖存控制信號：在系統(tǒng)擴展時,ALE用于控制把P0口的輸出低8位地址送鎖存器鎖存起來,以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。參見圖2（8051擴展2KB EEPROM電路,在圖中ALE與4LS373鎖存器的G相連接,當CPU對外部進行存取時,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,當系統(tǒng)中未使用外部存儲器時,ALE腳也會有六分之一的固定頻率輸出,因此可作為外部時鐘或外部定時脈沖使用。 PSEN 外部程序存儲器讀選通信號：在讀外部ROM時PSEN低電平有效,以實現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。 1、內(nèi)

5、部ROM讀取時,PSEN不動作; 2、外部ROM讀取時,在每個機器周期會動作兩次; 3、外部RAM讀取時,兩個PSEN脈沖被跳過不會輸出; 4、外接ROM時,與ROM的OE腳相接。 參見圖2（8051擴展2KB EEPROM電路,在圖中PSEN與擴展ROM的OE腳相接）EA/VPP 訪問和序存儲器控制信號 1、接高電平時： CPU讀取內(nèi)部程序存儲器（ROM） 擴展外部ROM：當讀取內(nèi)部程序存儲器超過0FFFH（8051）1FFFH（8052）時自動讀取外部ROM。 2、接低電平時：CPU讀取外部程序存儲器（ROM）。 3、8751燒寫內(nèi)部EPROM時,利用此腳輸入21V的燒寫電壓。RST 復位

6、信號：當輸入的信號連續(xù)2個機器周期以上高電平時即為有效,用以完成單片機的復位初始化操作。 XTAL1和XTAL2 外接晶振引腳。當使用芯片內(nèi)部時鐘時,此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容;當使用外部時鐘時,用于接外部時鐘脈沖信號。VCC：電源+5V輸入 VSS：GND接地。 8031各端口工作原理講解并行端口P0端口總線IO端口,雙向,三態(tài),數(shù)據(jù)地址分時復用,該端口除用于數(shù)據(jù)的輸入輸出外,在8031單片機外接程序存儲器時,還分時地輸出輸入地址指令。由Po端口輸出的信號無鎖存,輸入的信息有讀端口引腳和讀端口鎖存器之分。P0端口8位中的一位結構圖見下圖：由上圖可見,P0端口由鎖存器、輸入緩沖器、切換

7、開關與相應控制電路、場效應管驅(qū)動電路構成。在輸出狀態(tài)下,當切換開關MUX向下時,從內(nèi)部總線來的數(shù)據(jù)經(jīng)鎖存器反相和場效應管T2反相,輸出到端口引腳線上。此時,場效應管T1關斷,因而這種輸出方式應為外接上拉電阻的漏極開路式。當切換開關MUX向上時,一位地址數(shù)據(jù)信號分時地輸出到端口線上。此外,由T1、T2的通斷組合,形成高電平、低電平與高阻浮動三態(tài)的輸出。在輸入狀態(tài)下,從鎖存器和從引腳上讀來的信號一般是一致的,但也有例外。例如,當從內(nèi)部總線輸出低電平后,鎖存器Q0,Q1,場效應管T2開通,端口線呈低電平狀態(tài)。此時無論端口線上外接的信號是低電乎還是高電平,從引腳讀入單片機的信號都是低電平,因而不能正確

8、地讀入端口引腳上的信號。又如,當從內(nèi)部總線輸出高電平后,鎖存器Q1,Q0,場效應管T2截止。如外接引腳信號為低電平,從引腳上讀入的信號就與從鎖存器讀入的信號不同。為此,8031單片機在對端口P0一P3的輸入操作上,有如下約定：為此,8031單片機在對端口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,其它指令則從端口引腳線上讀入信號。讀-修改-寫指令的特點是,從端口輸入(讀)信號,在單片機內(nèi)加以運算(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

9、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。P0端口是8031單片機的總線口,分時出現(xiàn)數(shù)據(jù)D7一D0、低8位地址A7一AO,以及三態(tài),用來接口存儲器、外部電路與外部設備。P0端口是使用最廣泛的IO端口。P1端口:通用I0端口,準雙向靜態(tài)口。輸出的信息有鎖存,輸入有讀引腳和讀鎖存器之分。P1端口的一位結構見下圖. 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

10、須先使場效應管關斷,以便由外部輸入的信息確定引腳的狀態(tài)。為此,在作引腳讀入前,必須先對該端口寫入l。具有這種操作特點的輸入輸出端口,稱為準雙向IO口。8031單片機的P1、P2、P3都是準雙向口。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。單片機復位后,各個端口已自動地被寫入了1,此時,可直接作輸入操作。如果在應用端口的過程中,已向P1一P3端口線輸出過0,則再要輸入時,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。Pl端口是51單片機中唯一僅有的單功能IO端口,并且沒有特定的專用功能,輸出信號鎖存在引腳

11、上。 P2端口:P2端口的一位結構見下圖：由圖可見,P2端口在片內(nèi)既有上拉電阻,又有切換開關MUX,所以P2端口在功能上兼有P0端口和P1端口的特點。這主要表現(xiàn)在輸出功能上,當切換開關MUX向左時,從內(nèi)部總線輸出的一位數(shù)據(jù)經(jīng)反相器和場效應管反相后,輸出在端口引腳線上;當MUX向右時,輸出的一位地址信號也經(jīng)反相器和場效應管反相后,輸出在端口引腳線上。由于8031單片機必須外接程序存儲器才能構成應用電路,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MUX總是在進行切換,分時地輸出從內(nèi)部總線來的數(shù)據(jù)和從地址信號線上來的地址。因此P2端口是動態(tài)的IO端口。

12、輸出數(shù)據(jù)雖被鎖存,但不是穩(wěn)定地出現(xiàn)在端口線上。其實,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端口也是準雙向口?？梢?P2端口的主要特點包括：不能輸出靜態(tài)的數(shù)據(jù);自身輸出外部程序存儲器的高8位地址;執(zhí)行MOVX指令時,還輸出外部RAM的高位地址,故稱P2端口為動態(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器的地址總線。） P3端口:雙功能靜態(tài)IO口P3端口的一位結構見下圖。由上圖

13、可見,P3端口和P1端口的結構相似,區(qū)別僅在于P3端口的各端口線有兩種功能選擇。當處于第一功能時,第二輸出功能線為1,此時,內(nèi)部總線信號經(jīng)鎖存器和場效應管輸入輸出,其作用與P1端口作用相同,也是靜態(tài)準雙向IO端口。當處于第二功能時,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,在輸入方面,即可以通過緩沖器讀入引腳信號,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。由于輸出信號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:1串行I/O處于運行狀態(tài)(RXD,TXD);2打開了處部中斷(INT0,INT1);3定時器/計

14、數(shù)器處于外部計數(shù)狀態(tài)(T0,T1)4執(zhí)行讀寫外部RAM的指令(RD,WR)在應用中,如不設定P3端口各位的第二功能(WR,RD信號的產(chǎn)生不用設置),則P3端口線自動處于第一功能狀態(tài),也就是靜態(tài)IO端口的工作狀態(tài)。在更多的場合是根據(jù)應用的需要,把幾條端口線設置為第二功能,而另外幾條端口線處于第一功能運行狀態(tài)。在這種情況下,不宜對P3端口作字節(jié)操作,需采用位操作的形式。端口的負載能力和輸入輸出操作:P0端口能驅(qū)動8個LSTTL負載。如需增加負載能力,可在P0總線上增加總線驅(qū)動器。P1,P2,P3端口各能驅(qū)動4個LSTTL負載。前已述及,由于P0-P3端口已映射成特殊功能寄存器中的P0一P3端口寄存

15、器,所以對這些端口寄存器的讀寫就實現(xiàn)了信息從相應端口的輸入輸出。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系列單片機片內(nèi)有一個串行IO端口,通過引腳RXD(P30)和TXD(P31)可與外設電路進行全雙工的串行異步通信。1串行端口的基本特點8031單片機的串行端口有4種基本工作方式,通過編程設置,可以使其工作在任一方式,以滿足不同應用場合的需要。其中,方式0主要用于外接移位寄存器,以擴展單片機的IO電路;方式1多用于雙機之間或與外設電路的通信;方式2,3除有方式

16、1的功能外,還可用作多機通信,以構成分布式多微機系統(tǒng)。串行端口有兩個控制寄存器,用來設置工作方式、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))以及作為中斷標志等。串行端口有一個數(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,只寫不讀;接收時,只讀不寫。在一定條件下,向陽UF寫入數(shù)據(jù)就啟動了發(fā)送過程;讀SBUf就啟動了接收過程。串行通信的波特率可以程控設定。在不同工作方式中,由時鐘振蕩頻率的分頻值或由定時器Tl的定時溢出時間確定,使用十分方便靈活。2串行端口的工作方式方式08位移位寄存器輸入輸出方式。多用于外接移位寄存器以擴展IO端

17、口。波特率固定為fosc/12。其中,fosc為時鐘頻率。在方式0中,串行端口作為輸出時,只要向串行緩沖器SBUF寫入一字節(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RXD引腳逐位輸出(從低位到高位);此時,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,中斷標志TI還必須清零,8位數(shù)據(jù)發(fā)送完后,TI自動置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,RXD為數(shù)據(jù)輸入端,TXD仍為同步信號輸出端,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。當接收到8位數(shù)據(jù)(一幀)后,中斷標志RI自動置。如果再接收,必須用軟件先將RI清零。串行方式

18、0發(fā)送和接收的時序過程見下圖。方式110位異步通信方式。其中,1個起始位(0),8個數(shù)據(jù)位(由低位到高位)和1個停止位(1)。波特率由定時器T1的溢出率和SMOD位的狀態(tài)確定。一條寫SBUF指令就可啟動數(shù)據(jù)發(fā)送過程。在發(fā)送移位時鐘(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,中斷標志TI置位。在允許接收的條件下(REN1),當RXD出現(xiàn)由1到O的負跳變時,即被當成是串行發(fā)送來的一幀數(shù)據(jù)的起始位,從而啟動一次接收過程。當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置,使用范圍寬,其計算式為：波特率2SMOD/32×(定時器T1的溢出率)其中,SMOD是控制寄存器PCON中的一位程控位,其取值有0和l兩種狀態(tài)。顯然,當