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。

工程师如何设计电源，DCDC基本知识入门

单片机常用的电源为DC5V或者DC3.3V或者DC1.8V，通常在设计产品时，产品的标称电压为DC9V，DC12V，DC24V等，将输入的标称电压转化为电路所需要的电压就是电源设计的过程。

我们经常接触AC/DC和DC/DC。AC/DC就是将交流电转换为直流电，比如说手机充电器，是将AC220V转换为DC5V；DC/DC就是将直流转换为直流，比如说将DC24V转换为DC3.3V。

对于输出和输入压差不大的情况，可以使用LDO的方案来解决，比如将DC12V转化为DC5V，就可以使用LDO芯片，LDO的优点就是：1)外围电路简单，2)文波容易控制。对于压差较大的情况，可以使用DC/DC芯片的方案。本文主要讲DC/DC方案。

DC/DC电源类型分为2种，一种是隔离性，一种是非隔离型。隔离型DC/DC 的输出的GND和输入的GND是无关系的，也叫做悬浮电源。常见的DC/DC芯片大都是非隔离型的。首先我们来说下非隔离的DC/DC原理，这类电源又分为boost/buck，即为升压/降压模式。首先分析下DC/DC降压电路：

Buck 模式DC/DC 结构主要由输入电容、功率MOS管、PWM模块、肖特基二极管、功率电感、输出电容和输出调节电阻构成。DC/DC开关电源这种结构模式决定了它输出噪声比较大。

接下来我们分析下工作原理，当功率MOS(以后简称开关)，闭合时，电源通过电感给负载供电，并将电能储存在电感L和输出电容中，由于电感L的自感，在开关闭合时，电流增大的比较缓慢，即输出不能立刻达到电源的电压值。一定时间后，开关断开，由于电感L的自感作用(可以形象的认为电感中的电流具有惯性作用)，将保持电路中的电流不变，即从左到右继续流。电流流过负载，从地返回，留到肖特基二极管的征集，经过二极管返回电感L的左端，从而形成一个回路。通过控制PWM的占空就可以控制输出的电压。

在开关闭合器件，电感储存能量，在断开期间释放能量，所以电感L叫做储能电感，二极管在开关断开期间负责给L提供电流通路，所以二极管叫做续流二极管。当开关闭合时，电压很小，所以发热功率U*I就会很小，这就是开关电源高效率的原因。

通过这里原理，我们就知道了为什么在DC/DC设计的时候，输出一定要有大电容，二极管和电感为什么一定要靠近IC。而且DC/DC的后级滤波一定要好，因为内部有开关频率，噪声很大。

接下来讲解下boost型DC/DC电路：

其基本模型如上图，经过我们对buck 电路的原理分析，对于BOOST 应该很清楚了，同样调整PWM的占空比，可以调节输出，当PWM占空比为50%的时候，输出电压为输入电压的2倍。

基本原理如下：

开关导通时, 输入电压流向电感, 电感电流线性增加,电感储能增加,电源向电感转移电能。

开关断开时, 电感电压等于输入电压减去输出电容的电压, 电感电流减少,电感储能减少, 电感储能向负载转移电能。

通过这样不断的开关实现了DC/DC升压，但是这种结构得到的电流比较小，通常在几百毫安，而且效率不高。

最后我们讲解下隔离性DC/DC，这种DC/DC是无升压/降压的说法，其实内部可以理解为直流变交流，然后再线圈耦合，后通过整流变成直流。基本原理框图如下：

通过框图大家很容易明白的，这里就不多说了，主要就是调整线圈的匝数，调节输出的。这种电源的特点就是输出电流大。

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