51单片机的基本结构
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8051片内含有21个字节8位的SFR，离散地分布在内部数据存储区 80H～FFH地址空间内。
每一个SFR都有字节地址，并定义了符号名。其中有11个SFR（字节 地址能被8整除）具有位地址（可位寻址），对应的位也定义了位名。
（3）数据存储区
内部RAM的30H～7FH为通用数据存储区，即用户RAM区，共 80个单元，作为一般的数据存储使用。
52子系列的用户RAM区为30～FFH范围内的208个字节。
（4）堆栈区
按照先进后出（FILO）或后进先出（LIFO）的原则存取信息。 堆栈原则上可以设在内部RAM的任意区域，但由于00H～1FH
3.3.2 数据存储器
◆用途：用于存放运算中间结果，用作缓冲和数据暂存，以 及设置特征标志等。
◆分类：分为内部和外部两个独立的部分。即片内有256字节 的数据存储器地址空间，片外有64KB存储器地址空间，内部 和外部两个存储空间独立寻址。
1. 内部数据存储器（寄存器堆）
◆低128字节地址空间（00H～7FH）为内部RAM区，作为数据缓冲 器。
MCS-51单片机是40引脚的DIP封装，按引脚的功能可以分 为三部分。
1．主电源引脚和时钟振荡电路引脚
●XTAL2 (18脚) ：用作晶体振 荡电路的反相器输出端。当采 用外部振荡器时，XTAL2接收 振荡器信号，对CHMOS单片 机，此引脚应悬浮。
● XTAL1(19脚)：接外部石英 晶体的一端。当采用外部时钟 时，对于HMOS单片机，该引 脚接地；对于CHMOS单片机， 该引脚作为外部振荡信号的输 入端。
使用哪一组寄存器工作由程序状态字PSW中的PSW.3(RS0)和 PSW.4(RS1)两位来选择。
（2）位寻址区
■20H~2FH单元是位寻址区。 ■位地址范围为00H~7FH。
用户可以用程序对它们直接 进行清零、置位、取反和逻辑、 测试等操作。 例如：MOV 78H , C ；把进位标志存于位寻址区的 2FH单元的D0位。 ■另一部分位寻址区在部分 SFR中。
第3章 51单片机的基本结构
§3.1 51单片机的内部结构
晶体振荡器
T0
T1
时钟电路
8051 CPU
ROM
RAM
系统总线
并行接口
串行接口
定时器/计数器 中断系统
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0
INT1
MCS-51单片机内部结构
§3.2 51单片机的引脚及其功能
3.2.1 MCS-51的芯片引脚定义
◆高128字节地址空间（80H～FFH）为特殊功能寄存器区（简称SFR 区），未全部使用。
◆对于52子系列为256字节内部RAM区.对SFR和高128字节RAM的访 问，可通过直接寻址和寄存器间接寻址方式加以区分。
（1）工作寄存器组
00H~1FH单元为工作寄存器区。工作寄存器分成4组，每组都有8个 寄存器，用R0~R7来表示。
(9脚)：
P1.2
输入，
P1.3 P1.4
保持两个机
P1.5
器周期以上
P1.6
的高电平使
P1.7 RST/VPD
单片机完成 RXD P3.0
复位操作。 TXD P3.1
INT0 P3.2
INT1 P3.3
第二功能
T0 P3.4
VPD为内部 T1 P3.5
RAM的备
WR P3.6 RD P3.7
用电源输入 XTAL2
的字节地址来寻找。
例如：MOV 30H，#9FH ；（30H）←9FH
如果要寻找内部RAM中的可位寻址区的各个位（bit），必
须在位操作指令中用位地址来寻找。
例如：SETB 1FH
；（1FH）←1
2．外部数据存储器
内部RAM不能满足要求时，可以外接RAM芯片扩展数据存储器 容量，最大可达64KB(0000H～FFFFH)。
7 8051 34
8
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32
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11
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Vcc P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
在不访问外部存储器时，ALE 也以时钟振荡频率的1/6的固定速 率输出ALE能驱动8个LSTTL门 输入。
第二功能PROG#是对8751内 部EPROM编程时的编程脉冲输 入端。
3．控制信号引脚
RST/VPD
P1.0 P1.1
(9脚)：
P1.2
输入，
P1.3 P1.4
保持两个机
P1.5
器周期以上
P1.6
当系统需要扩展I/O口时，I/O地址空间就要占用一部分外部数据 存储器地址空间。
访问外部RAM或扩展I/O口采用“MOVX”指令，用寄存器间接寻 址方式。
3.3.3 特殊功能寄存器
特殊功能寄存器(SFR)，又称为专用寄存器，专用于控制、管理片内算 术逻辑部件、并行I/O口、串行I/O口、定时器/计数器、中断系统等功能模 块的工作。
的高电平使
P1.7 RST/VPD
单片机完成 RXD P3.0
复位操作。 TXD P3.1
INT0 P3.2
INT1 P3.3
第二功能
T0 P3.4
VPD为内部 T1 P3.5
RAM的备
WR P3.6 RD P3.7
用电源输入 XTAL2
端。
XTAL1 Vss
1
40
2
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3
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4
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5
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6
35
7 8051 34
P0.4 P0.5 P0.6
储器或扩展I/O口时，P0 口分时复用为低8位地址
P0.7
总线和双向数据总线。
EA/VPP
ALE/PROG
PSEN
P2.7 P2.6
P2.0～P2.7(21~28脚)： 8
P2.5
位内部带上拉电阻的准双
P2.4
P2.3
向I/O口引脚。当使用片外
P2.2 P2.1
存储器时，输出高8位地
22
20
21
Vcc P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
MCS-51引脚图
ALE/ PROG# (30脚) ：ALE为地 址锁存允许信号。在访问外部存 储器时，ALE用来锁存P0扩展地 址低8位的信号。
EA#为低电平（接地），则所有取指令操作均在外部程序存储 器中进行。对8031单片机，EA#必须接低电平。
读取程序存储器中的常数表格用 MOVC 指令。
▲ 特定程序入口
0000H单元是复位入口，0003H～002AH单元均匀地分为五段， 被保留用于五个中断服务程序。
表2-3 系统复位和中断入口地址
ROM（程序存储器）—>取指令（PC寻址） ， MOVC指令
控制信号是*PSEN和*EA
外RAM（数据存储器）—>MOVX指令
控制信号是P3口中的*RD和*WR。
内RAM（寄存器堆）—>MOV指令
FFFFH
外部 ROMபைடு நூலகம்60KB
1000H
0FFFH 0000H
内部
ROM 4KB EA=1
0FFFH
外部
ROM 4KB EA=0
0000H
（MOVC 指令操作域）
程序存储器地址空间
FFFFH
FFH
80H 7FH
特殊 功能 寄存器 SFR
内部 RAM 128B
外部
RAM 64KB
00H
0000H
(MOV指令操作域) （MOVX 指令操作域）
内RAM(寄存器堆)
数据存储器地址空间
3.3.1 程序存储器
为工作寄存器区，20H～2FH为位寻址区，堆栈通常设在内部 RAM的30H～7FH地址空间内，但要考虑到堆栈的最大深度。 堆栈可用于响应中断或调用子程序时，保护断点地址。 在中断服务程序或子程序结束时，执行中断返回或子程序返回 指令，堆栈中弹出断点地址给PC，使程序从断点处继续执行。
内部RAM数据传送用“MOV”指令，都可以通过直接给出
MCS-51引脚图
PSEN# (29脚)：外部程序存储 器ROM的读选通信号。当访问 外部ROM时，产生负脉冲作为 外部ROM的选通信号。
而在访问外部数据RAM或片 内ROM时，不会产生有效的 PSEN#信号。 PSEN#可驱动8 个LSTTL门输入。
3．控制信号引脚
RST/VPD
P1.0 P1.1
端。
XTAL1 Vss
1
40
2
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3
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4
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5
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Vcc P0.0
EA#/VPP(31脚)：EA#访问外部程序存储 器控制信号。
P0.1 P0.2
对8051 和8751，当EA=1时
3
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4
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5
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7 8051 34
8
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10 8751 31
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12 8031 29
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Vcc
P0.0~P0.7(39~32脚)：在
P0.0
不接片外存储器与不扩展
P0.1 P0.2
I/O口时，可作为准双向输
P0.3
入/输出口。在接有片外存
▲ 编址与访问
程序存储器用于存放程序及表格常数。8051（或8751）片内驻 留有4KB的ROM（或EPROM），外部可用16位地址线扩展到最大 64KB的ROM空间。片内ROM和外部扩展ROM是统一编址的。
EA#引脚为高电平时，8051的程序计数器PC在0000H～0FFFH （4KB）地址时从内部ROM 取指令；超过4KB地址时，CPU自动 转向外部ROM执行程序。
第二功能
T0 P3.4
VPD为内部 T1 P3.5
RAM的备
WR P3.6 RD P3.7
用电源输入 XTAL2
端。
XTAL1 Vss
1
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P2.2
P2.1
P2.0
MCS-51引脚图
§3.3 51单片机的存储结构
8051的存储器组织分三个不同的存储地址空间： 1）64KB的程序存储器地址空间（包括片内ROM和外部ROM）。 2）64KB的外部数据存储器（RAM）地址空间。 3）256字节的片内数据存储器（寄存器堆） 。
在对这三个不同的存储器空间进行数据传送时，必 须分别采用三种不同形式的指令 。
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10 8751 31
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Vcc P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
P2.0
址。
MCS-51引脚图
P3口的第二功能
3．控制信号引脚
RST/VPD
P1.0 P1.1
(9脚)：
P1.2
输入，
P1.3 P1.4
保持两个机
P1.5
器周期以上
P1.6
的高电平使
P1.7 RST/VPD
单片机完成 RXD P3.0
复位操作。 TXD P3.1
INT0 P3.2
INT1 P3.3
P0.3 P0.4
情形1：0～4KB内，访片内程序 存储器
P0.5 P0.6
情形2：超4KB 时，自动访问外部ROM
P0.7 EA/VPP
对于8031，EA 必须接地，只能访问
ALE/PROG PSEN
外部ROM。
P2.7 P2.6
Vpp为对8751的EPROM的编程电源
P2.5
输入。
P2.4
P2.3
MCS-51引脚图
2．输入输出I/O引脚
P1.0~P1.7(1~8脚)： 8位
P1.0
内部带上拉电阻的准双向
P1.1
I/O口引脚。在编程/校验期 P1.2
间，用做输入低8位地址。
P1.3 P1.4
对于8052，P1.0是定时器 P1.5
T2的计数输入端；P1.1是
P1.6
定时器T2的外部输入端。
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD RXD P3.0 TXD P3.1 INT0 P3.2 INT1 P3.3 T0 P3.4 T1 P3.5 WR P3.6 RD P3.7 XTAL2 XTAL1 Vss
1
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P1.7 RST/VPD
RXD P3.0
TXD P3.1
INT0 P3.2
P3.0～P3.7(10~17脚)： 8位内部带上拉电阻的准
INT1 P3.3 T0 P3.4 T1 P3.5
双向I/O口引脚， 此外 P3口还具有第二功能。
WR P3.6 RD P3.7 XTAL2
XTAL1
Vss
1
40
2
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每一个SFR都有字节地址，并定义了符号名。其中有11个SFR（字节 地址能被8整除）具有位地址（可位寻址），对应的位也定义了位名。
（3）数据存储区
内部RAM的30H～7FH为通用数据存储区，即用户RAM区，共 80个单元，作为一般的数据存储使用。
52子系列的用户RAM区为30～FFH范围内的208个字节。
（4）堆栈区
按照先进后出（FILO）或后进先出（LIFO）的原则存取信息。 堆栈原则上可以设在内部RAM的任意区域，但由于00H～1FH
3.3.2 数据存储器
◆用途：用于存放运算中间结果，用作缓冲和数据暂存，以 及设置特征标志等。
◆分类：分为内部和外部两个独立的部分。即片内有256字节 的数据存储器地址空间，片外有64KB存储器地址空间，内部 和外部两个存储空间独立寻址。
1. 内部数据存储器（寄存器堆）
◆低128字节地址空间（00H～7FH）为内部RAM区，作为数据缓冲 器。
MCS-51单片机是40引脚的DIP封装，按引脚的功能可以分 为三部分。
1．主电源引脚和时钟振荡电路引脚
●XTAL2 (18脚) ：用作晶体振 荡电路的反相器输出端。当采 用外部振荡器时，XTAL2接收 振荡器信号，对CHMOS单片 机，此引脚应悬浮。
● XTAL1(19脚)：接外部石英 晶体的一端。当采用外部时钟 时，对于HMOS单片机，该引 脚接地；对于CHMOS单片机， 该引脚作为外部振荡信号的输 入端。
使用哪一组寄存器工作由程序状态字PSW中的PSW.3(RS0)和 PSW.4(RS1)两位来选择。
（2）位寻址区
■20H~2FH单元是位寻址区。 ■位地址范围为00H~7FH。
用户可以用程序对它们直接 进行清零、置位、取反和逻辑、 测试等操作。 例如：MOV 78H , C ；把进位标志存于位寻址区的 2FH单元的D0位。 ■另一部分位寻址区在部分 SFR中。
第3章 51单片机的基本结构
§3.1 51单片机的内部结构
晶体振荡器
T0
T1
时钟电路
8051 CPU
ROM
RAM
系统总线
并行接口
串行接口
定时器/计数器 中断系统
P0 P1 P2 P3 TXD RXD INT0
INT1
MCS-51单片机内部结构
§3.2 51单片机的引脚及其功能
3.2.1 MCS-51的芯片引脚定义
◆高128字节地址空间（80H～FFH）为特殊功能寄存器区（简称SFR 区），未全部使用。
◆对于52子系列为256字节内部RAM区.对SFR和高128字节RAM的访 问，可通过直接寻址和寄存器间接寻址方式加以区分。
（1）工作寄存器组
00H~1FH单元为工作寄存器区。工作寄存器分成4组，每组都有8个 寄存器，用R0~R7来表示。
(9脚)：
P1.2
输入，
P1.3 P1.4
保持两个机
P1.5
器周期以上
P1.6
的高电平使
P1.7 RST/VPD
单片机完成 RXD P3.0
复位操作。 TXD P3.1
INT0 P3.2
INT1 P3.3
第二功能
T0 P3.4
VPD为内部 T1 P3.5
RAM的备
WR P3.6 RD P3.7
用电源输入 XTAL2
的字节地址来寻找。
例如：MOV 30H，#9FH ；（30H）←9FH
如果要寻找内部RAM中的可位寻址区的各个位（bit），必
须在位操作指令中用位地址来寻找。
例如：SETB 1FH
；（1FH）←1
2．外部数据存储器
内部RAM不能满足要求时，可以外接RAM芯片扩展数据存储器 容量，最大可达64KB(0000H～FFFFH)。
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Vcc P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
在不访问外部存储器时，ALE 也以时钟振荡频率的1/6的固定速 率输出ALE能驱动8个LSTTL门 输入。
第二功能PROG#是对8751内 部EPROM编程时的编程脉冲输 入端。
3．控制信号引脚
RST/VPD
P1.0 P1.1
(9脚)：
P1.2
输入，
P1.3 P1.4
保持两个机
P1.5
器周期以上
P1.6
当系统需要扩展I/O口时，I/O地址空间就要占用一部分外部数据 存储器地址空间。
访问外部RAM或扩展I/O口采用“MOVX”指令，用寄存器间接寻 址方式。
3.3.3 特殊功能寄存器
特殊功能寄存器(SFR)，又称为专用寄存器，专用于控制、管理片内算 术逻辑部件、并行I/O口、串行I/O口、定时器/计数器、中断系统等功能模 块的工作。
的高电平使
P1.7 RST/VPD
单片机完成 RXD P3.0
复位操作。 TXD P3.1
INT0 P3.2
INT1 P3.3
第二功能
T0 P3.4
VPD为内部 T1 P3.5
RAM的备
WR P3.6 RD P3.7
用电源输入 XTAL2
端。
XTAL1 Vss
1
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P0.4 P0.5 P0.6
储器或扩展I/O口时，P0 口分时复用为低8位地址
P0.7
总线和双向数据总线。
EA/VPP
ALE/PROG
PSEN
P2.7 P2.6
P2.0～P2.7(21~28脚)： 8
P2.5
位内部带上拉电阻的准双
P2.4
P2.3
向I/O口引脚。当使用片外
P2.2 P2.1
存储器时，输出高8位地
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Vcc P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
MCS-51引脚图
ALE/ PROG# (30脚) ：ALE为地 址锁存允许信号。在访问外部存 储器时，ALE用来锁存P0扩展地 址低8位的信号。
EA#为低电平（接地），则所有取指令操作均在外部程序存储 器中进行。对8031单片机，EA#必须接低电平。
读取程序存储器中的常数表格用 MOVC 指令。
▲ 特定程序入口
0000H单元是复位入口，0003H～002AH单元均匀地分为五段， 被保留用于五个中断服务程序。
表2-3 系统复位和中断入口地址
ROM（程序存储器）—>取指令（PC寻址） ， MOVC指令
控制信号是*PSEN和*EA
外RAM（数据存储器）—>MOVX指令
控制信号是P3口中的*RD和*WR。
内RAM（寄存器堆）—>MOV指令
FFFFH
外部 ROMபைடு நூலகம்60KB
1000H
0FFFH 0000H
内部
ROM 4KB EA=1
0FFFH
外部
ROM 4KB EA=0
0000H
（MOVC 指令操作域）
程序存储器地址空间
FFFFH
FFH
80H 7FH
特殊 功能 寄存器 SFR
内部 RAM 128B
外部
RAM 64KB
00H
0000H
(MOV指令操作域) （MOVX 指令操作域）
内RAM(寄存器堆)
数据存储器地址空间
3.3.1 程序存储器
为工作寄存器区，20H～2FH为位寻址区，堆栈通常设在内部 RAM的30H～7FH地址空间内，但要考虑到堆栈的最大深度。 堆栈可用于响应中断或调用子程序时，保护断点地址。 在中断服务程序或子程序结束时，执行中断返回或子程序返回 指令，堆栈中弹出断点地址给PC，使程序从断点处继续执行。
内部RAM数据传送用“MOV”指令，都可以通过直接给出
MCS-51引脚图
PSEN# (29脚)：外部程序存储 器ROM的读选通信号。当访问 外部ROM时，产生负脉冲作为 外部ROM的选通信号。
而在访问外部数据RAM或片 内ROM时，不会产生有效的 PSEN#信号。 PSEN#可驱动8 个LSTTL门输入。
3．控制信号引脚
RST/VPD
P1.0 P1.1
端。
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Vcc P0.0
EA#/VPP(31脚)：EA#访问外部程序存储 器控制信号。
P0.1 P0.2
对8051 和8751，当EA=1时
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18
23
19
22
20
21
Vcc
P0.0~P0.7(39~32脚)：在
P0.0
不接片外存储器与不扩展
P0.1 P0.2
I/O口时，可作为准双向输
P0.3
入/输出口。在接有片外存
▲ 编址与访问
程序存储器用于存放程序及表格常数。8051（或8751）片内驻 留有4KB的ROM（或EPROM），外部可用16位地址线扩展到最大 64KB的ROM空间。片内ROM和外部扩展ROM是统一编址的。
EA#引脚为高电平时，8051的程序计数器PC在0000H～0FFFH （4KB）地址时从内部ROM 取指令；超过4KB地址时，CPU自动 转向外部ROM执行程序。
第二功能
T0 P3.4
VPD为内部 T1 P3.5
RAM的备
WR P3.6 RD P3.7
用电源输入 XTAL2
端。
XTAL1 Vss
1
40
2
39
3
38
4
37
5
36
6
35
7 8051 34
8
33
9
32
10 8751 31
11
30
12 8031 29
13
28
14
27
15
26
16
25
17
24
18
23
19
P2.2
P2.1
P2.0
MCS-51引脚图
§3.3 51单片机的存储结构
8051的存储器组织分三个不同的存储地址空间： 1）64KB的程序存储器地址空间（包括片内ROM和外部ROM）。 2）64KB的外部数据存储器（RAM）地址空间。 3）256字节的片内数据存储器（寄存器堆） 。
在对这三个不同的存储器空间进行数据传送时，必 须分别采用三种不同形式的指令 。
8
33
9
32
10 8751 31
11
30
12 8031 29
13
28
14
27
15
26
16
25
17
24
18
23
19
22
20
21
Vcc P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 EA/VPP ALE/PROG PSEN P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0
P2.0
址。
MCS-51引脚图
P3口的第二功能
3．控制信号引脚
RST/VPD
P1.0 P1.1
(9脚)：
P1.2
输入，
P1.3 P1.4
保持两个机
P1.5
器周期以上
P1.6
的高电平使
P1.7 RST/VPD
单片机完成 RXD P3.0
复位操作。 TXD P3.1
INT0 P3.2
INT1 P3.3
P0.3 P0.4
情形1：0～4KB内，访片内程序 存储器
P0.5 P0.6
情形2：超4KB 时，自动访问外部ROM
P0.7 EA/VPP
对于8031，EA 必须接地，只能访问
ALE/PROG PSEN
外部ROM。
P2.7 P2.6
Vpp为对8751的EPROM的编程电源
P2.5
输入。
P2.4
P2.3
MCS-51引脚图
2．输入输出I/O引脚
P1.0~P1.7(1~8脚)： 8位
P1.0
内部带上拉电阻的准双向
P1.1
I/O口引脚。在编程/校验期 P1.2
间，用做输入低8位地址。
P1.3 P1.4
对于8052，P1.0是定时器 P1.5
T2的计数输入端；P1.1是
P1.6
定时器T2的外部输入端。
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 RST/VPD RXD P3.0 TXD P3.1 INT0 P3.2 INT1 P3.3 T0 P3.4 T1 P3.5 WR P3.6 RD P3.7 XTAL2 XTAL1 Vss
1
40
2
39
3
38
4
37
5
36
6
35
P1.7 RST/VPD
RXD P3.0
TXD P3.1
INT0 P3.2
P3.0～P3.7(10~17脚)： 8位内部带上拉电阻的准
INT1 P3.3 T0 P3.4 T1 P3.5
双向I/O口引脚， 此外 P3口还具有第二功能。
WR P3.6 RD P3.7 XTAL2
XTAL1
Vss
1
40
2
39