| * i- O. E3 A+ R' o
6 i" i7 y& q, i% \) G0 c2 E引脚功能：
# p% s( A: O) @3 u1 {) GMCS-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： 2 o2 g o4 r6 E/ ^
l P0.0~P0.7 P0口8位双向口线（在引脚的39~32号端子）。 3 B1 x& X: h$ d+ g3 k% C& W. p( T
l P1.0~P1.7 P1口8位双向口线（在引脚的1~8号端子）。 ; x2 ~. k/ K& O5 _ S
l P2.0~P2.7 P2口8位双向口线（在引脚的21~28号端子）。
& E) M) Z! u0 i) kl P3.0~P3.7 P2口8位双向口线（在引脚的10~17号端子）。 / P% V' Q) ?% N) T
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。
! `" ]5 k& G( P# EP0口有三个功能： # l9 a- h+ e( B
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） . P; l# j' C# ?7 ]% U7 A- s
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） , F! P1 \/ F2 l, P7 e( P6 d
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。
; w( W6 u/ g B9 i% WP1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。
& S& s4 Q% ~9 A; F7 mP2口有两个功能：
/ D& |4 y8 r$ J1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用 # l d# L _5 s9 @9 G/ x: [/ }; o
2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻；
9 E' ]( Y2 ~; B" a1 I" `/ J9 K' yP3口有两个功能：
5 w$ v5 c. w+ r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。
; T+ H8 p4 Z8 W% x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， * n; o6 b7 C6 W2 x
即：编程脉冲：30脚（ALE/PROG） # I G1 B/ K) N( q1 u
编程电压（25V）：31脚（EA/Vpp）
+ u) k2 M7 {2 O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。 ) n7 @1 d9 g1 j( V7 D7 n- f
（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。）
; g' H5 g4 p/ K3 T% W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。
0 B- Q$ b. q+ S, q# ~1 p& w# }$ ] 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，以实现低位地址和数据的隔离。参见图2（8051扩展2KB EEPROM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。
* s4 i- W2 h/ ~$ H3 E; N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。 : ]6 p8 t: ~8 H m' i
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。 ; \3 ^, E' L& c; v+ y% I9 g
1、内部ROM读取时，PSEN不动作； 3 W1 L n& [7 S: l# o9 R
2、外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次； $ `6 C; V0 r3 R5 b/ {; ~7 u
3、外部RAM读取时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出；
% M8 t8 } ]* G7 }4、外接ROM时，与ROM的OE脚相接。
2 p9 Y9 b' A' b4 t% U8 O" g6 J参见图2—（8051扩展2KB EEPROM电路，在图中PSEN与扩展ROM的OE脚相接）
, q! h5 U/ a# x& @) }4 ` @ EA/VPP 访问和序存储器控制信号 7 d# |% _$ D$ ^( E+ Y# V
1、接高电平时：
' n. b! Z3 Q9 {. H% oCPU读取内部程序存储器（ROM）
0 d. ?5 [2 i. @. g. |% i9 E& V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 A' N; x* m5 z B3 J- J
2、接低电平时：CPU读取外部程序存储器（ROM）。 : T) o$ h* p* d; H, v2 [
3、8751烧写内部EPROM时，利用此脚输入21V的烧写电压。
/ m% y i1 {# ~) M& o
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。 3 g, q b" Q1 ]8 w0 Q7 |2 e
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
+ B# J& J1 Y6 l VSS：GND接地。
0 h% m2 \% P$ S% G( F) G$ o, m各端口工作原理讲解
( P/ H' }' y( y: n7 E并行端口
/ G, Z. h7 a2 C5 gP0端口
2 \8 ~$ _4 o: `, p, z* Q/ B+ q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： . R4 j, ?" e; ^
1 |7 g+ g6 B) S+ V+ A
8 b' i3 \5 P% @: K' I3 n! ]. K" A# d
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。此外，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--修改-写指令的例子。
: I; O3 U$ `# N, @6 F9 c9 p6 h0 H& s. O7 m
, e, ]# ?; G) \ }
+ U& m& B. q# H9 U! I- M6 a% ?
| ANL P0,#立即数 | 3 `& L6 {0 }9 _% v; q, _9 e. T4 T& e
 0→立即数P0 | 6 ] n7 U: M3 \1 o0 m. D: y& U- T7 L
8 |3 R/ Z2 `) u9 G" Q( |
| ORL P0,A |
- U1 u% [2 C( w0→AP0 |
: X% N' M, H' E$ I# @% t( a
" k: q4 S: D& P/ b$ X l7 C9 d6 @| INC P1 | # ^) R4 Y9 _; \8 S) [% t) D
1+1→P1 |
+ }9 ?" \* K# }& D3 x% D% ?1 E) e9 F+ {' G; r. C/ H3 x1 A+ r6 Y1 U
| DEC P3 | , F# j% L0 e. q% H
;P3-1→P3 |
. M) \% n" `3 ~+ r3 Z* O* e& [ t/ {' t/ s. `4 }. j
| CPL P2 | $ Q8 x, G/ q S
;P2→P2 | 0 V3 E" t+ }( n% D5 {
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D7一D0、低8位地址A7一AO，以及三态，用来接口存储器、外部电路与外部设备。P0端口是使用最广泛的I／O端口。 $ @: |7 v3 c# |" O) M( t
P1端口: # r' C) n$ a% d8 X4 E. o
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l。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、P3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l后再作读操作。
4 f( r* |$ u. G8 H$ m# Y
/ R$ p2 C( K! X, l( f# }: Y0 W
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803l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，故又称为通用静态口。
4 O0 ~% V% [- k: U$ N- h& AP2端口:
P2端口的一位结构见下图： 9 I: w, p8 U9 k4 q: T
# ?/ [/ r" ]0 ^) `' `" d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：
①不能输出静态的数据；
②自身输出外部程序存储器的高8位地址；
②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。
P3端口:
双功能静态I／O口P3端口的一位结构见下图。
) } b7 x/ ?' |5 }
由上图可见，P3端口和Pl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。 $ z# T2 c: _4 m( y
P3口的特殊功能（即第二功能）：
; D( m$ l _: T$ z* O5 c6 ?- `* z3 Y; r; s7 Z
1 I; L4 {- Z& W; q \- I
: m. W6 U7 M4 v* B9 y
|
( d; S1 p& r/ {, j 口线 |
/ E3 J" P. j- x+ T* ?) v( J9 P+ A: b* O( ?1 V- l1 h. L
第二功能 |
9 i) k2 a) X! u' T \ L& `5 k% h6 P6 u [& p1 g
信号名称 |
: X0 }( M) m- x
* @6 P: ]; L) }| 7 S* A) ~ d" ^, \# v; ?7 {4 n
P3.0 |
x% g- X0 p$ z9 Y( p) E0 o+ Q GRXD |
1 `$ N; [6 y: X+ v串行数据接收 | & z9 H, l, H0 y5 b
# b# g! I' c) _
| 2 b: l- M, G% n/ W: U
P3.1
| ) F1 U. d: D! _- L2 x8 N0 p8 U/ q
TXD | 5 W7 N& p! l% a$ `3 H! ]! W2 g
串行数据发送 | 1 l1 m6 _# O* `" W3 r
( h4 e1 H# j$ g. g
|
" i) W- B; D4 L P3.2
| 7 o3 G5 S7 ^( b8 B7 p
INT0 |
: t8 `) w( `6 s: \+ X6 x( s* n( `/ v1 W" ^外部中断0申请 | ) x' | t" I# H) }8 p# s" y, t1 j% h
0 }$ ^$ P# s! m! w* K8 O
| w, x6 C( E# z0 Z, b
P3.3
|
; w8 _: Q. R2 e5 G+ w9 f' R( SINT1 | $ |; J. s7 B/ y$ s
外部中断1申请 |
1 y4 ]" |8 K* A+ t1 y. T$ m' `0 y/ t5 w* L( k
|
% e4 `$ D. D: X0 F P3.4
| / X% ], d, B6 V$ y* W* n# |) n g9 W
T0 |
% Z5 O5 o& S4 }! p9 H定时器/计数器0计数输入 |
: [- `+ J; G9 x. O) T, e! h% S& t+ _' @
' @) \/ ~% K& v| $ d) `4 u3 G8 l8 N' F% p
P3.5
| ' e k8 Z1 A0 O; C
T1 | * s- U, _5 C: ]! E# v5 D
定时器/计数器1计数输入 | 8 P1 z: c' Z( s' @! A9 ]6 _
: V. `9 F8 z4 y9 r| 7 \ P) D# O5 [8 M: W' t
P3.6
|
6 C. a2 B9 K6 IWR | 9 |2 v9 {: e+ y/ D) v0 P) E
外部RAM写选通 |
& ? N) H/ ]/ t3 _
" G- m5 A( c/ m5 s2 y% Y| / Q+ K4 q0 Q+ E+ P
P3.7
| 6 p+ V1 p0 F! n: r, I% W7 [
RD |
/ W/ { i% e1 O! r外部RAM读选通 | : Q( I9 o" R" N
使P3端品各线处于第二功能的条件是:
, c d* U6 X: E# w) o1\串行I/O处于运行状态(RXD,TXD); * \8 S+ Q3 l. v+ Z; }" a
2\打开了处部中断(INT0,INT1);
; O! U' [$ l" N8 l3\定时器/计数器处于外部计数状态(T0,T1) - M8 q# |& T! ~% S. t" p
4\执行读写外部RAM的指令(RD,WR) 4 s) E0 J8 _" P3 S
在应用中,如不设定P3端口各位的第二功能(WR,RD信叼的产生不用设置),则P3端口线自动处于第一功能状态，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。
) I$ Z- Z+ e4 B4 T端口的负载能力和输入／输出操作:
, J# [* ~) ?4 o% w8 B- bP0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。P1，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P0一P3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：
MOV A， P1 ；把Pl端口线上的信息输入到A
MoV P1， A ；把A的内容由P1端口输出
MOV P3， #0FFH ；使P3端口线各位置l 7 A `* o7 Y/ l3 Z) p+ e
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。
: V' h0 m y, z+ @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l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。
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。
e' S0 u: t3 I0 g3 K2．串行端口的工作方式
①方式0
8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，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。
②方式1 0 H9 A7 P, W+ F" b
, w' l, J. |3 F A
10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，一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/32×(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l两种状态。显然，当SMOD＝0时，波特率＝1/32(定时器Tl溢出率)，而当SMOD＝1时，波特率＝1/16(定时器T1溢出率)。所谓定时器的溢出率，就是指定时器一秒钟内的溢出次数。波特率的算法，以及要求一定波特率时定时器定时初值的求法，后面将详细讨论。 ·
串行方式1的发送和接收过程的时序见下图。
③方式2，3
11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)，1个附加的第9位和1个停止住(1)。方式2和方式3除波特率不同外，其它性能完全相同。方式2，3的发送、接收时序见下图。
由图可见，方式2和方式3与方式l的操作过程基本相同，主要差别在于方式2，3有第9位数据。 $ r, D. S* e' [" ]8 e% ^
9 r+ L; H& B3 A1 Z
发送时，发送机的这第9位数据来自该机SCON中的TB8，而接收机将接收到的这第9位数据送入本机SCON中的RB8。这个第9位数据通常用作数据的奇偶检验位，或在多机通信中作为地址／数据的特征位。
方式2和方式3的波特率计算式如下：
方式2的波特率＝2SMOD/64×fosc
方式3的波特率＝2SMOD/32×定时器T1的溢出率
由此可见，在晶振时钟频率一定的条件下，方式2只有两种波特率，而方式3可通过编程设置成多种波特率，这正是这两种方式的差别所在。
3．串行端口的控制寄存器
串行端口共有2个控制寄存器SCON和PCON，用以设置串行端口的工作方式、接收／发送的运行状态、接收／发送数据的特征、波特率的大小，以及作为运行的中断标志等。
; N2 G; ]( w/ _1 {* t
5 ^3 t0 W' q6 z+ N
) U1 q5 U% \% }0 H7 R6 P
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发表于 2006-6-28 15:42:47
