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51 单片机ale 详解51系列单片机引脚及功能

小编 2024-12-09 产品概述 23 0

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

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。

单片机最小应用系统及外部扩展总线

单片机的最小应用系统,是指能维持单片机运行的最简单配置的系统。这种系统成本低廉、结构简单,常用来构成简单的控制系统,如开关状态的输入/输出控制等。

最小应用系统的功能取决于单片机芯片的技术水平。对于片内有ROM/EPROM的单片机,其最小应用系统即为配有晶振、复位电路和电源的单个单片机;对于片内无ROM/EPROM的单片机,其最小系统除了外部配置晶振、复位电路和电源外,还应当外接EPROM或EEPROM作为程序存储器用。

8051/8751最小应用系统

8051/8751单片机内含有ROM/EPROM,用8051/8751单片机构成最小应用系统时,只需将单片机接上时钟电路和复位电路即可,如图7-1所示,因没有外部存储器扩展,这时接高电平,P0、P1、P2、P3都可作用户I/O口使用。

用8051/8751芯片构成的最小系统简单、可靠。但由于集成度的限制,最小应用系统只能用作一些小型的控制单元。同时,P0、P1、P2口的应用与开发环境差别较大。8051的应用软件须依靠半导体厂家用半导体掩膜技术置入,故8051应用系统一般用作大批量生产的应用系统。

图7-1 8051和8751最小应用系统电路

8031最小应用系统

8031单片机片内无程序存储器,因此,其最小应用系统必须在片外扩展EPROM。图7-2所示为8031外接程序存储器的最小应用系统。

图7-2 8031最小应用系统

与8051/8751最小应用系统一样,也必须有复位及时钟电路。片选线

直接接地,表明选择外部存储器;片外4K字节单元地址要求地址线12根(A 0 ~A 1 1),由P0和P2.0~P2.3组成;程序存储器的取指信号为

;地址锁存器的锁存信号为ALE。 7.1.3 MCS-51系列单片机的外部扩展总线

在进行系统扩展中,首先需要面对的问题是如何与外围芯片连接。为了方便解决这一问题,往往利用地址锁存器将单片机形成三总线结构,即地址总线(Address Bus)、数据总线(Data Bus)和控制总线(Control Bus),如图7-3所示。

➢ 地址总线: P2口作为地址总线的高8位,在访问16位的地址时,用于输出16位地址的高8位A 15 ~A 8 ;P0口分时复用地址/数据总线,地址锁存器用于锁存低8位地址A 7 ~A 0 。

图7-3 单片机三总线结构

提示

地址总线的根数决定了单片机可以访问的存储单元数量和I/O端口的数量。n条地址线可以产生2 n 个地址编码。

常用的地址锁存器为74LS373,构成地址总线时,它的8个输入端与P0口相连,其使能端连接单片机的ALE端。ALE信号为1时,P0口输出的数据被地址锁存器锁存,用作地址信号A 7 ~A 0 ;ALE信号为0时,P0口用于传输指令或数据(此时地址锁存器中的地址信号保持不变,能够保证数据传输给正确的地址)。

➢ 数据总线: P0口用作数据总线,数据总线是双向的,既可以由单片机传到外部芯片,也可以由外部芯片传入单片机。

➢ 控制总线: 控制总线主要负责对芯片的选通以及读/写等控制。引脚功能已在第二章中进行了详细介绍,这里不再赘述。

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