51单片机各引脚及端口详解

1、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，引脚分布请参照一一单片机引脚图：lP0口8位双向口线（在引脚的3932号端子）。lP1口8位双向口线（在引脚的18号端子）。lP2口8位双向口线（在引脚的2128号端子）。lP2口8位双向口线（在引脚的1017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D0D7为数据总线接口）2、外部扩展存储器时,当作地址

2、总线（如图1中的A0A7为地址总线接口）3、不扩展时，可做一般的I/O使用，但内部无上拉电阻，作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。P1口只做1/O口使用：其内部有上拉电阻。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，其内部有上拉电阻；P3口有两个功能：除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻），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。有内部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/PR0G）编程电压（25V）：31脚（EA/

3、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，以保护内部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

4、位地址和数据的隔离。参见图2（8051扩展2KBEEPROM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、内部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

5、相接。参见图2（8051扩展2KBEEPROM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读取内部程序存储器（ROM）扩展外部ROM：当读取内部程序存储器超过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烧写内部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。当使用芯片内部时钟时,此二引脚用于外接石英晶体和微调电容;当使用外部

6、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，从内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

7、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。此夕卜,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，当从内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，当从内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

8、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,在单片机内加以运算（修改）后,再输出（写）到该端口上。下面是几条读一修改-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-D0、低8位地址A7-AO,以及三态，用来接口存储器、外部电路与外部设备。P

9、0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端口用内部上拉电阻R代替了P0端口的场效应管T1,并且输出的信息仅来自内部总线。由内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丨。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、P

10、3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。P2端口：P2端口的一位结构见下图：由图可见,P2端口在片内既有上拉电阻,又有切换开关MUX,所以P2端口在功能上兼有P0端口和P1端口的特点。这主要表现在输出功能上，当切换

11、开关MUX向左时，从内部总线输出的一位数据经反相器和场效应管反相后，输出在端口引脚线上;当MUX向右时，输出的一位地址信号也经反相器和场效应管反相后，输出在端口引脚线上。由于8031单片机必须外接程序存储器才能构成应用电路，而P2端口就是用来周期性地输出从外存中取指令的地址（高8位地址），因此,P2端口的切换开关MUX总是在进行切换,分时地输出从内部总线来的数据和从地址信号线上来的地址。因此P2端口是动态的I/O端口。输出数据虽被锁存，但不是稳定地出现在端口线上。其实，这里输出的数据往往也是一种地址,只不过是外部RAM的高8位地址。在输入功能方面,P2端口与P0和H端口相同，有读引脚和读锁存器

12、之分，并且P2端口也是准双向口。可见,P2端口的主要特点包括： 不能输出静态的数据； 自身输出外部程序存储器的高8位地址；执行MOVX指令时，还输出外部RAM的高位地址，故称P2端口为动态地址端口。(这是针对8031说的，P2端口的描述与8051的不同。8051有内部的ROM,无需外加ROM,所以8051的P2可以输出静态的数据。也可以作为外部存储器的地址总线。)P3端口：双功能静态I/O口P3端口的一位结构见下图。由上图可见,P3端口和P1端口的结构相似，区别仅在于P3端口的各端口线有两种功能选择。当处于第一功能时，第二输出功能线为1,此时，内部总线信号经锁存器和场效应管输入/输出，其作用与

13、P1端口作用相同，也是静态准双向I/O端口。当处于第二功能时，锁存器输出1,通过第二输出功能线输出特定的内含信号在输入方面，即可以通过缓冲器读入引脚信号还可以通过替代输入功能读入片内的特定第二功能信号。由于输出信号锁存并且有双重功能,故P3端口为静态双功能端口。P3口的特殊功能(即第二功能)：使P3端品各线处于第二功能的条件是：1串行I/O处于运行状态(RXD,TXD);2打开了处部中断(INT0,INT1);3定时器/计数器处于外部计数状态(T0,T1)4执行读写外部RAM的指令(RD,WR)在应用中，如不设定P3端口各位的第二功能(WR,RD信号的产生不用设置)，则P3端口线自动处于第一功

14、能状态，也就是静态I/O端口的工作状态。在更多的场合是根据应用的需要，把几条端口线设置为第二功能，而另外几条端口线处于第一功能运行状态。在这种情况下，不宜对P3端口作字节操作，需采用位操作的形式。端口的负载能力和输入/输出操作：P0端口能驱动8个LSTTL负载。如需增加负载能力，可在P0总线上增加总线驱动器OP1,P2,P3端口各能驱动4个LSTTL负载。前已述及，由于P0-P3端口已映射成特殊功能寄存器中的P0P3端口寄存器,所以对这些端口寄存器的读/写就实现了信息从相应端口的输入/输出。例如：MOVA,P1;把Pl端口线上的信息输入到AMoVP1,A;把人的内容由P1端口输出MOVP3,#

15、0FFH;使卩3端口线各位置丨串行端口：MCS-51系列单片机片内有一个串行I/O端口，通过引脚RXD（P3.0）和TXD（P3.1）可与外设电路进行全双工的串行异步通信。1. 串行端口的基本特点8031单片机的串行端口有4种基本工作方式,通过编程设置，可以使其工作在任一方式，以满足不同应用场合的需要。其中，方式0主要用于外接移位寄存器，以扩展单片机的I/O电路;方式1多用于双机之间或与外设电路的通信;方式2,3除有方式1的功能外，还可用作多机通信,以构成分布式多微机系统。串行端口有两个控制寄存器，用来设置工作方式、发送或接收的状态、特征位、数据传送的波特率（每秒传送的位数）以及作为中断标志等

16、。串行端口有一个数据寄存器SBUF（在特殊功能寄存器中的字节地址为99H），该寄存器为发送和接收所共同。发送时，只写不读;接收时，只读不写。在一定条件下，向阳UF写入数据就启动了发送过程;读SBUf就启动了接收过程。串行通信的波特率可以程控设定。在不同工作方式中，由时钟振荡频率的分频值或由定时器Tl的定时溢出时间确定，使用十分方便灵活。2. 串行端口的工作方式 方式08位移位寄存器输入/输出方式。多用于外接移位寄存器以扩展I/O端口。波特率固定为fosc/12。其中，fosc为时钟频率。在方式0中，串行端口作为输出时，只要向串行缓冲器SBUF写入一字节数据后,串行端口就把此8位数据以等的波特率

17、，从RXD引脚逐位输出（从低位到高位）；此时,TXD输出频率为fosc/12的同步移位脉冲。数据发送前，仅管不使用中断，中断标志TI还必须清零,8位数据发送完后,TI自动置1。如要再发送,必须用软件将TI清零。串行端口作为输入时,RXD为数据输入端,TXD仍为同步信号输出端，输出频率为fosc/12的同步移位脉冲,使外部数据逐位移入RxD。当接收到8位数据（一帧）后，中断标志RI自动置。如果再接收，必须用软件先将RI清零。串行方式0发送和接收的时序过程见下图。 方式110位异步通信方式。其中,1个起始位（0）,8个数据位（由低位到高位）和1个停止位（1）。波特率由定时器T1的溢出率和SMOD位

18、的状态确定。一条写SBUF指令就可启动数据发送过程。在发送移位时钟（由波特率确定）的同步下，从TxD先送出起始位，然后是8位数据位,最后是停止位。这样的一帧10位数据发送完后，中断标志TI置位。在允许接收的条件下（REN=1），当RXD出现由1到O的负跳变时,即被当成是串行发送来的一帧数据的起始位，从而启动一次接收过程。当8位数据接收完，并检测到高电乎停止位后，即把接收到的8位数据装入SBUF,置位RI,帧数据的接收过程就完成了。方式1的数据传送波特率可以编程设置，使用范围宽，其计算式为：波特率=2SMOD/32X（定时器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和丨两种状态。