80C51单片机的引脚功能

1.1 80C51单片机的引脚功能

80C51系列中，用CHMOS工艺制造的单片机都采用双列直插式（DIP）40脚封装，引脚信号完全相同。图2-9为引脚图，这40根引脚大致可分为：电源（V CC、V SS、V PP、V PD）、时钟（XTAL1、XTAL2）、I/O口（P0~P3）、地址总线（P0口、P2口）和控制总线（ALE、RST、、、）等几部分。它们的功能简述如下：

1．电源

Vcc（引脚号40），芯片电源，接+5V；Vss（引脚号20），电源接地端。

2．时钟

XTAL1（引脚号18）内部振荡电路反相放大器的输入端，是外接晶振的一个引脚。当采用外部振荡器时，此引脚接地。

XTAL2（引脚号19）内部振荡器的反相放大器输出端，是外接晶振的另一端。当采用外部振荡器时，此引脚接外部振荡源。

3．控制总线

（1）ALE/（引脚号30）:正常操作时为ALE功能（允许地址锁存），用来把地址的低字节锁存到外部锁存器。ALE引脚以不变的频率（振荡器频率的

1/6）周期性地发出正脉冲信号。因此，它可用作对外输出的时钟信号或用于定时。但要注意，每当访问外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。ALE端可以驱动（吸收或输出电流）8个LSTTL电路。在8751单片机EPROM编程期间，此

引脚接编程脉冲（功能）。

（2）（引脚号29）：外部程序存储器读选通信号。在从外部程序存储器取指令（或数据）期间，在每个机器周期内两次有效。可以驱动8个LSTTL电路。

（3）RST/VPD（引脚号9）：复位信号输入端。振荡器工作时，该引脚上持续2个机器周期的高电平可实现复位操作。此引脚还可接上备用电源。在Vcc掉电期间，由向内部RAM提供电源，以保持内部RAM中的数据。

（4）/Vpp（引脚号31）：为内部程序存储器和外部程序存储器的选择端。当为高电平时，访问内部程序存储器（PC值小于4K）；当为低电平时，访问外部程序存储器。对于87C51单片机，在EPROM编程期间，此端为21V编程电源输入端。

4．I/O线

（1）P0口（引脚号32~39）：单片机的双向数据总线和低8位地址总线。在访问外部存储器时实现分时操作，先用作地址总线，在ALE信号的下降沿，地址被锁存；然后用作为数据总线。它也可以用作双向输入/输出口。P0口能驱动8个LSTTL负载。

（2）P1口（引脚号1~8）：准双向输入/输出口，它能驱动4个LSTTL负载。

（3）P2口（引脚号21~28）：准双向输入/输出口。在访问外部存储器时，用作高8位地址总线。P2口能驱动4个LSTTL负载。

（4）P3口（引脚号10~17）：准双向输入/输出口，它能驱动4个LSTTL负载。P3口的每一引脚还有另外一种功能：

P3.0——RXD：串行口输入端

P3.1——TXD：串行口输出端

P3.2——：外部中断0中断请求输入端

P3.3——：外部中断1中断请求输入端

P3.4——T0：定时器/计数器0外部输入端

P3.5——T1：定时器/计数器1外部输入端

P3.6——：外部数据存储器写选通信号

P3.7——：外部数据存储器读选通信号

5．时钟电路

80C51单片机内有一个高增益反相放大器，其频率范围为1.2MHz~12MHz，XTAL1和XTAL2分别为放大器的输入端和输出端。时钟可以由内部方式或外部方式产生。

80C51内部方式时钟电路如图2-10（a）所示。在XTAL1和XTAL2引脚上外接定时元件，就能构成自激振荡电路。定时元件通常采用石英晶体和电容组成的并联谐振

电路。电容器C1和C2主要起频率微调作用，电容值可选取为30pF左右（外接晶体时）或40pF 左右（外接陶瓷谐振器时）。

80C51外部方式时钟电路如图2-10（b）所示。XTAL1接外部振荡器，XTAL2悬空。对外部振荡信号无特殊要求，只要保证脉冲宽度，一般采用频率低于12MHz的方波

1.2 80C51 复位及复位电路

1.2.1 复位结构

图 2-11 80C51复位结构

80C51复位结构如图2-11所示，此处的复位引脚只是单纯地称为RST而不是RST/V PD，因为CHMOS型单片机的备用电源也是由V CC引脚提供的。

无论是HMOS型还是CHMOS型的单片机，在振荡器正在运行的情况下，复位是靠在

RST/V PD引脚加持续2个机器周期（即24个振荡周期）的高电平来实现的。在RST引脚出现高电平后的第二个周期执行内部复位，以后每个周期重复一次，直至RST端变低电平。

1.2.2 复位电路及复位操作

单片机的复位有上电复位和按钮手动复位两种。如图2-12（a）所示为上电复位电路，图（b）所示为上电按键复位电路。

图2-12 80C51复位电路

上电复位是利用电容充电来实现的，即上电瞬间RST端的电位与V CC相同，随着充电电流的减少，RST的电位逐渐下降。图2-12 (a)中的R是施密特触发器输入端的一

个10KΩ下拉电阻，时间常数为10×10-6×10×103=100ms。只要V CC的上升时间不超过1ms，振荡器建立时间不超过10ms，这个时间常数足以保证完成复位操作。上电复位所需

的最短时间是振荡周期建立时间加上2个机器周期时间，在这个时间内RST的电平应维持高于施密特触发器的下阈值。

上电按键复位2-12（b）所示。当按下复位按键时，RST端产生高电平，使单片机复位。

复位后，其片内各寄存器状态见表2-3，片内RAM内容不变。

表 2-3 复位后内部寄存器状态

寄存器内容寄存器内容

PC 0000H TCON 00H

ACC OOH TL0 00H

PSW 00H TH0 00H

SP 07H TL1 00H

DPTR 0000H TH1 00H

P0~P3 0FFH SCON 00H

IP ××000000B SBUF 不定

IE 0×000000B PCON 0×××0000B

TMOD 00H

由于单片机内部的各个功能部件均受特殊功能寄存器控制，程序运行直接受程序计数器PC 指挥。表2-3中各寄存器复位时的状态决定了单片机内有关功能部件的初始状态。

另外，在复位有效期间（即高电平），80C51单片机的ALE引脚和引脚均为高电平，且内部RAM不受复位的影响。

1.3 80C51单片机时序

1.3.1 时钟周期、机器周期与指令周期

1．指令周期

CPU执行一条指令所用的时间称为指令周期。一个指令周期由1~4个机器周期组成。

2．机器周期

CPU执行一个基本操作所用时间称为机器周期，一个机器周期由6状态S1~S6组成，每个状态由2时钟脉冲组成，前一个脉冲叫相位P1，后一个脉冲叫相位P2。因此一

个机器周期由12个时钟脉冲S1P1、S1P2、……、S6P1、S6P2组成，如图2-13所示。