详解51系列单片机引脚及功能

51系列单片机有各种封装形式，这里以40引脚双列直插DIP形式的封装来进行介绍，如图1.1所示。其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。

图1.1　8051双列直插式的引脚配置

有些新型的单片机在引脚数量以及功能上都略有区别，但都是基于51系列单片机内核。这里介绍的内容同样适用于新型的单片机。下面介绍51系列单片机的引脚功能，这些是学习单片机程序设计必须要了解和掌握的基础知识。

❑电源引脚：主要负责单片机的供电，有两根引脚。VCC(Pin40)为正电源端，接5.0V电压;GND(Pin20)为接地端。

❑外接晶振或外部振荡器引脚：主要负责为单片机的运行提供时钟振荡器，主要有两根引脚。其中，XTAL1(Pin19)为时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端;XTAL2(Pin18)为时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。

8051单片机的时钟振荡器有两种工作方式。一种是片内时钟振荡方式，在18和19脚外接石英晶体和振荡电容，振荡电容的值一般取10～30pF。另外一种是外部时钟方式，由外部直接提供时钟源。

❑P0口：即P0.0～P0.7(Pin39～Pin32)，输入输出脚，可用于8位并行I/O口或分时复用为地址和数据总线。

P0定义为I/O口时，为准双向I/O口，需外接上拉电阻，在程序中向该端口写入1后，成为高阻抗输入口。P0口作为输出口时，每个引脚可以负载8个TTL。在外扩存储器时，可定义为低8位地址/数据线。

❑P1口：即P1.0～P1.7(Pin1～Pin8)，输入输出脚，8位准双向并行I/O口。P1口内部已经具有上拉电阻，为8位准双向I/O口，能负载4个TTL;在Flash编程和校验时，定义为低8位地址线。

❑P2口：即P2.0～P2.7(Pin21～Pin28)，输入输出脚，8位准双向并行I/O口。P2口内部已经具有上拉电阻，为8位准双向I/O口，能负载4个TTL;当访问外部存储器时，定义为高8位地址线。

❑P3口：即P3.0～P3.7(Pin10～Pin17)，输入输出脚，8位准双向并行I/O口。P3口内部已经具有上拉电阻，为8位准双向I/O口，能负载4个TTL。

P3口每个引脚都具有第二功能。引脚P3.0(RXD)和引脚P3.1(TXD)分别为串行数据的接收和发送端口，用于串行数据传输;引脚P3.2和引脚P3.3为外部中断请求，分别用于

和

的中断输入;引脚P3.4(T0)和引脚P3.5(T1)，分别为定时器/计数器T0和T1的外部计数输入端;引脚P3.6(

)和引脚P3.7(

)用于读写单片机片外RAM存储器，分别是外部数据写选通信号和读选通信号。

❑RST(Pin9)：单片机内部CPU的复位信号输入端。在单片机的振荡器启动后，该引脚置两个机器周期以上高电平，便可以实现复位。

❑

(Pin30)：地址锁存使能端和编程脉冲输入端。

当访问外部程序存储器时，ALE引脚的负跳变将低8位地址打入锁存;而非访问内部程序存储器时，ALE引脚将有一个1/6振荡频率的正脉冲信号，该信号可以用于外部计数或时钟信号。当访问外部数据存储器(执行MOVX类指令)时，ALE引脚会跳过一个脉冲。另外，对8EH单元的特殊功能寄存器的D0位置1，可禁止ALE输出，只有在执行MOVX或MOVC类指令时，ALE才被激活，仍输出锁存有效。在执行片外程序代码时，该设定禁止ALE位无效。

❑

(Pin29)：访问外部程序存储器的读选通信号。

当单片机访问外部程序存储器，读取指令码时，每个机器周期产生2次有效信号，即此脚输出2个负脉冲选通信号;在执行片内程序存储器以及读写外部数据时，不产生

脉冲信号。

❑

(Pin31)：

为访问内部或外部程序存储器选择信号。

当8051 CPU访问外部程序存储器时，则

必须保持低电平;当

保持高电平时，则8051 CPU先从片内0000H单元开始，执行内部程序存储器程序;如果外部还有扩展程序存储器，则8051 CPU在执行完内部程序存储器程序后，自动转向执行外部程序存储器中的程序。

单片机引脚读写操作

自己总结下单片机引脚的用法。

使用单片机时肯定会用到单片机的IO引脚。以51单片机P1口为例。内部结构如图所示

当单片机进行写操作时，引脚锁存器（D触发器）CLK端接收有效电平，然后内部总线上需要写的数据就会通过D触发器传输到Q'。当写1时Q'为0，使MOSFET截止，因此外部引脚电平为1.当写0时Q'为1，MOSFET饱和导通，此时引脚可以看成接地，所以引脚为0。

如果对单片机IO口进行读操作。由图可以看出读操作包括读寄存器和读引脚。以前知道有这两种区别，但是从来没仔细区分过。从图中可以看出读寄存器时读寄存器上的三态缓冲器打开，Q端的值直接传到了内部总线上，而下面的读引脚三台缓冲器是高阻态，读引脚时则相反。

汇编语言中对读寄存器和读引脚做了一定的区别，但说实话我在看汇编代码时还是区分不清两者的区别。现在大家对单片机编程应该大部分采用的都是C语言，在我看来，C语言中已经极大的淡化了读寄存器还是读引脚的区别。

有些人说a=P1是读引脚（a是某个字符变量），P1=P1|0x00是读寄存器（可能是认为这里P1进行了一次逻辑运算，只有寄存器中的值才能进行逻辑运算），但我在用C语言时感觉用P1=P1|0x00也是读的引脚。也有些人说看经过编译器编译后的汇编代码才能分辩出两者的区别，不知道这里大家怎么看读引脚和读寄存器？

在读引脚时需要先向引脚锁存器中写1。因为如果引脚寄存器中是0的话会导通MOSFET，使外部端口一直是低电平，即使外面接的是高电平在读引脚的时候也读的是0。以前知道需要这样做，但读引脚的时候一直没写过1，发现读的也对，现在我觉得这样写不符合规范。

一般来说单片机在上电复位后默认引脚寄存器的值是1，这样一来关断了MOSFET，而我们在使用单片机的时候如果这个引脚作为输入，也不会让它变成一会儿输出一会儿输入，使得能够准确的读出外部端口的值。现在我在写程序时如果端口做为输入引脚，我会在初始化里对其写一次1。当然，以后就不用写了，因为写了一次1后没有其他的写操作，引脚锁存器中会一直保持这个值不变。当然，如果某个单片机引脚同时作为输出和输入引脚复用时，则必须在输出完成后变成输入前先向其写1，再读引脚的值。

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