51单片机各引脚及端口详解

51单片机各引脚及端口详解

51单片机引脚功能：

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 P0.0~P0.7 P0口8位双向口线（在引脚的39~32号端子）。

l P1.0~P1.7 P1口8位双向口线（在引脚的1~8号端子）。

l P2.0~P2.7 P2口8位双向口线（在引脚的21~28号端子）。

l P3.0~P3.7 P2口8位双向口线（在引脚的10~17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D0~D7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A0~A7为地址总线接口）

3、不扩展时,可做一般的I/O使用,但部无上拉电阻,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,其部有上拉电阻;

P3口有两个功能：

除了作为I/O使用外（其部有上拉电阻）,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,以保护部RAM中的信息不会丢失。

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、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读取部程序存储器（ROM）

扩展外部ROM：当读取部程序存储器超过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。

8031各端口工作原理讲解

并行端口

P0端口

总线I／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,当从部总线输出低电平后,锁存器Q＝0,Q＝1,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,当从部总线输出高电平后,锁存器Q＝1,Q＝0,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,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部总线。由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,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1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51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。