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单片机的外部结构-引脚功能

作者: 时间:2016-11-22 来源:网络 收藏

(1)单片机(AT89S51)外观

本文引用地址: //m.amcfsurvey.com/article/201611/319713.htm

(2) 单片机(AT89S51)的引脚功能

(3) 51系列单片机8031、8051及89c51/89s51均采用40Pin封装的双列直接DIP结构。上图是它们的引脚配置:40个引脚中,正电源和地线两根,外置石英振荡器的时钟线两根,4组8位共32个I/O口,中断口线与P3口线复用。现在我们对这些引脚的功能加以说明:
1、电源引脚
Vcc 40脚 正电源脚,工作电压为5V,另有AT89LV51工作电压则是2.7-6V, 引脚功能一样。
GND 20 接地端
  2.外接晶体引脚

Pin19:时钟XTAL1脚, Pin18:时钟XTAL2脚,
  XTAL1是片内振荡器的反相放大器输入端,XTAL2则是输出端,使用外部振荡器时,外部振荡信号应直接加到XTAL1,而XTAL2悬空。内部方式时,时钟发生器对振荡脉冲二分频,如晶振为12MHz,时钟频率就为6MHz。晶振的频率可以在1MHz-24MHz内选择。电容取30PF左右。
  型号同样为AT89C51的芯片,在其后面还有频率编号,有12,16,20,24MHz可选。大家在购买和选用时要注意了。如AT89C51 24PC就是最高振荡频率为24MHz,40P6封装的普通商用芯片。
3.复位 RST 9
  在振荡器运行时,有两个机器周期(24个振荡周期)以上的高电平出现在此引脚时,将使单片机复位,只要这个脚保持高电平,51芯片便循环复位。复位后P0-P3口均置1引脚表现为高电平,程序计数器和特殊功能寄存器SFR全部清零。当复位脚由高电平变为低电平时,芯片为ROM的0000H处开始运行程序。常用的复位电路如下图所示。



  复位操作不会对内部RAM有所影响。当8051通电,时钟电路开始工作,在RESET引脚上出现24个时钟周期以上的高电平,系统即初始复位。什么叫复位?复位是单片机重新执行程序代码的意思。
8051的复位方式可以是自动复位,也可以是手动复位,见下图。此外,RESET/Vpd还是一复用脚,Vcc掉电期间,此脚可接上备用电源,以保证单片机内部RAM的数据不丢失。

输入输出(I/O)引脚:
  Pin39-Pin32为P0.0-P0.7输入输出脚,称为P0口,是一个8位漏极开路型双向I/O口。内部不带上拉电阻,当外接上拉电阻时,P0口能以吸收电流的方式驱动八个LSTTL负载电路。通常在使用时外接上拉电阻,用来驱动多个数码管。在访问外部程序和外部数据存储器时,P0口是分时转换的地址(低8位)/数据总线,不需要外接上拉电阻。

  Pin1-Pin8为P1.0-P1.7输入输出脚,称为P1口,是一个带内部上拉电阻的8位双向I/0口。P1口能驱动4个LSTTL负载。通常在使用时外不需要外接上拉电阻,就可以直接驱动发光二极管。端口置1时,内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入用。

  我们现在讲一个它的输出功能吧,在单片机工作时,我们 可以通过用指令控制单片机的引脚输出高电平或者低电平。如: 指令CLR ,清零的意思。
CLR P1.0 ;让单片机从第一脚输出低电平。
指令 SETB,置1的意思。
SETB P1.0 ;让单片机从第一个脚输出高电平。
请问让第8个脚输出低电平的指令如何写?

 Pin21-Pin28为P2.0-P2.7输入输出脚,称为P2口,是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口能驱动4个LSTTL负载。端口置1时,内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入用。对内部Flash程序存储器编程时,接收高8位地址和控制信息。在访问外部程序和16位外部数据存储器时,P2口送出高8位地址。而在访问8位地址的外部数据存储器时其引脚上的内容在此期间不会改变。
 Pin10-Pin17为P3.0-P3.7输入输出脚,称为P3口,是一个带内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口能驱动4个LSTTL负载,这8个引脚还用于专门的第二功能。端口置1时,内部上拉电阻将端口拉到高电平,作输入用。
对内部Flash程序存储器编程时,接控制信息。

P1-3端口在做输入使用时,因内部有上接电阻,被外部拉低的引脚会输出一定的电流。

除此之外P3端口还用于一些专门功能,具体请看下表。

P3引脚 兼用功能
P3.0 串行通讯输入(RXD)
P3.1 串行通讯输出(TXD)
P3.2 外部中断0( INT0)
P3.3 外部中断1(INT1)
P3.4 定时器0输入(T0)
P3.5 定时器1输入(T1)
P3.6 外部数据存储器写选通WR
P3.7 外部数据存储器写选通RD

  什么叫上拉电阻?上拉电阻简单来说就是把电平拉高,通常用4.7-10K的电阻接到Vcc电源,下拉电阻则是把电平拉低,电阻接到GND地线上。具体说明也不是这里要讨论的,接下来还是接着看其它的引脚功能吧。
  5.其它的控制或复用引脚
 (1) ALE/PROG 30 访问外部存储器时,ALE(地址锁存允许)的输出用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器,ALE端仍以不变的频率输出脉冲信号(此频率是振荡器频率的1/6)。在访问外部数据存储器时,出现一个ALE脉冲。对Flash存储器编程时,这个引脚用于输入编程脉冲PROG
 (2) PSEN 29 该引是外部程序存储器的选通信号输出端。当AT89C51由外部程序存储器取指令或常数时,每个机器周期输出2个脉冲即两次有效。但访问外部数据存储器时,将不会有脉冲输出。
 (3) EA/Vpp 31 外部访问允许端。当该引脚访问外部程序存储器时,应输入低电平。要使AT89S51只访问外部程序存储器(地址为0000H-FFFFH),这时该引脚必须保持低电平。对Flash存储器编程时,用于施加Vpp编程电压。
  看到这您对AT89S51引脚的功能应该有了一定的了解了,引脚在编程和校验时的时序我们在这里就不做详细的探讨,通常情况下我们也没有必要去撑握它,除非你想自己开发编程器。

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,初学者很难理解,这里都是按我自已的表达方式来写的,相信你也能够理解。

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I/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/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,以保护内部RAM中的信息不会丢失。

(注:这些引脚的功能应用,除9脚的第二功能外,在“新动力2004版”学习套件中都有应用到。)

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/PROG 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。(在后面关于扩展的课程中我们就会看到8051扩展 EEPROM电路,在图中ALE与74LS373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。ALE有可能是高电平也有可能是低电平,当ALE是高电平时,允许地址锁存信号,当访问外部存储器时,ALE信号负跳变(即由正变负)将P0口上低8位地址信号送入锁存器。当ALE是低电平时,P0口上的内容和锁存器输出一致。关于锁存器的内容,我们稍后也会介绍。
在没有访问外部存储器期间,ALE以1/6振荡周期频率输出(即6分频),当访问外部存储器以1/12振荡周期输出(12分频)。从这里我们可以看到,当系统没有进行扩展时ALE会以1/6振荡周期的固定频率输出,因此可以做为外部时钟,或者外部定时脉冲使用。
PORG为编程脉冲的输入端:在第五课单片机的内部结构及其组成中,我们已知道,在8051单片机内部有一个4KB或8KB的程序存储器(ROM),ROM的作用就是用来存放用户需要执行的程序的,那么我们是怎样把编写好的程序存入进这个ROM中的呢?实际上是通过编程脉冲输入才能写进去的,这个脉冲的输入端口就是PROG。

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)。在前面的学习中我们已知道,8031单片机内部是没有ROM的,那么在应用8031单片机时,这个脚是一直接低电平的。

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,当复位后程序计数器PC=0000H,即复位后将从程序存储器的0000H单元读取第一条指令码。

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;当使用外部时钟时,用于接外部时钟脉冲信号。

VCC:电源+5V输入

VSS:GND接地。



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