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. D. A$ K# F/ c( z+ ~
; V" ? Y: l' ^) j( z% ^& ]引脚功能：
4 r! T' R1 E4 k% e8 wMCS-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：
6 K& a7 C8 I) @) Pl P0.0~P0.7 P0口8位双向口线（在引脚的39~32号端子）。
. b" c& y! j$ o1 T1 N' i3 z, N1 _l P1.0~P1.7 P1口8位双向口线（在引脚的1~8号端子）。 % F3 f2 s3 o; h: s+ p# G' v _
l P2.0~P2.7 P2口8位双向口线（在引脚的21~28号端子）。
1 @: d# F$ r+ E ?, \# Z' B8 xl P3.0~P3.7 P2口8位双向口线（在引脚的10~17号端子）。 1 y/ d4 z; G- J; J1 T9 }' O7 L
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。
- U4 ^) a2 Y+ d; E, l; ?8 ?P0口有三个功能：
( D! u$ i h2 o) e4 b0 d1 u1、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） . s6 C# {0 `/ W; X c" Z
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） % K% A; I: a% F7 }
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。
5 H0 Q* O1 T$ Q9 \& lP1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。 9 _5 Z& \2 |, i3 l0 D2 [( B# v7 ~
P2口有两个功能： 9 p0 r' e' I$ G4 f4 S
1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用 6 @/ K' O; ]3 z
2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻； 2 h( o( `& b- i4 w$ \) x* y
P3口有两个功能：
+ d' b* I9 V ~1 T2 v1 B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。 ' C! ~2 ]4 a5 p' }
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，
" l3 x9 W4 r2 [8 W/ E即：编程脉冲：30脚（ALE/PROG） + N8 H8 e z! B# P. `8 r- o
编程电压（25V）：31脚（EA/Vpp）
8 Q9 u8 U! L% u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。
! c; ~6 J4 D: n \（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。）
( W- d3 E" O# o( @1 l. O U" ?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。 ! v1 L, d+ [4 i7 k
 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。
" Z) e- b: F, ?4 y0 j: l# h; @
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。
/ u: U9 y5 c0 {! j 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。 ! f2 |, U' Y; a5 j! J5 M
1、内部ROM读取时，PSEN不动作； , g3 e1 U$ m7 v
2、外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次；
. y a$ N9 O" ^4 q- D) k3、外部RAM读取时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出；
5 n6 G. \6 U% `! p# m/ |4、外接ROM时，与ROM的OE脚相接。 : Z2 Y+ A$ P9 a9 t, u5 {( t
参见图2—（8051扩展2KB EEPROM电路，在图中PSEN与扩展ROM的OE脚相接） 0 {/ x9 @# z7 a& K
EA/VPP 访问和序存储器控制信号 ) X" {6 k& B- P& u' W+ [9 M5 Y
1、接高电平时： 4 {* C3 q9 ] X5 E9 B
CPU读取内部程序存储器（ROM）
3 G7 d4 W7 t. o$ t# r; t" h9 B' p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。 , ]' u; b. J! q% p# a }) i
2、接低电平时：CPU读取外部程序存储器（ROM）。 % j9 |4 B; r7 z ^8 M
3、8751烧写内部EPROM时，利用此脚输入21V的烧写电压。
5 |2 d# G! l$ d$ r- i5 Z 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 q. \7 ?- [6 q8 s1 Q
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
+ M( s: c1 F; n3 N# O" ` VSS：GND接地。
7 ^3 l i/ R. p0 Z6 _
各端口工作原理讲解 ' f, r: J% t% p. j
并行端口
* S+ Y* V" P$ a; z4 dP0端口
0 F3 L+ m! y; r0 \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： / ?, q4 z0 _& ~8 u- x0 A+ l; K
# N, t6 s3 P9 @
, G' R2 @% N. }! X! e
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。
* N5 a$ Z1 d; S4 }! q( \! _" }" a
7 H6 s' R2 g8 t+ U
% \' c5 g* ]: Y8 L) l" ?
. i$ h) ?, ?+ [$ ^5 n) p& }, K% D| ANL P0,#立即数 | 0 A6 S+ H( }' f1 H2 [
 0→立即数P0 |
' r( G- f* R$ H4 ~6 H3 j1 W2 N
2 s- N2 i, b5 b- ]/ c( r| ORL P0,A |
$ G; L- Z# C$ k+ Z0→AP0 |
: ^1 g9 u5 q/ d; l) \% X
# z/ e3 c9 b1 Y0 X| INC P1 |
5 c' {$ I! d" D5 c/ V; |/ O; h1+1→P1 | _( R6 D6 E2 _" Q$ [: `) B5 C/ K
4 @/ |! P6 U2 Y/ T, Y& t0 C4 e
| DEC P3 | " { R+ ^7 F3 o2 \
;P3-1→P3 |
/ g' _: p/ P9 R4 N/ C: M5 w
& I3 R# o1 n# g4 K| CPL P2 |
1 b' _, e: x" D+ @4 A+ z) {;P2→P2 |
9 Z" ^7 g0 t$ u4 l6 h' f! F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。
8 s/ w) e" [4 m/ Q6 ^! Q. CP1端口: , I" W' C- k* T0 R
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。
7 U" H1 c* ^) P9 ?' r" X3 I
- `( E. b; i* J* k2 b: u( X& ?! M7 v
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。
& Q- _* \* T* X5 u
P2端口:
P2端口的一位结构见下图： & c0 a! Y, L- e, k4 @$ a% J
! p6 u1 L ?& ?4 y! W7 D" c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。
4 i3 }: i! [) {# C
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。 $ y$ k1 l6 X/ N' j$ F
P3口的特殊功能（即第二功能）： , S# G# [, r; S- @
% n! X* m5 ~! p/ E% c
, S. _+ Z0 I# O9 m- [( q9 V8 p& a9 M
|
1 x& ^: }1 A5 Y! ]2 G4 u6 A 口线 |
" [; c' l- ? C0 a2 @7 n6 x/ h& g+ A
第二功能 |
1 v) G) H7 R% k: b# T* F1 g
7 T" p6 j3 c2 K; I- u 信号名称 |
2 g$ S! ]# n, q2 b+ t. {4 F
) ]$ P2 ^, f. F' C) \) x" y|
. j3 H2 m* U% z! _. E$ m( {8 P P3.0 | 8 U2 A: _6 y: l2 e) D" M+ ]
RXD |
% ]7 C4 c$ Z/ b- _/ e5 G串行数据接收 |
, P4 f5 R5 j/ j; _8 s) H9 Z+ ?% `/ _
|
0 X: T" q1 H+ i# d8 `, m8 ^ P3.1
| $ a+ _6 G+ g8 R* `/ V9 e& ]
TXD |
8 u& @# O( n5 z& I串行数据发送 | 0 ]& o; {! R/ P6 w: C1 M
' Y% D+ g4 z% j J u2 |9 d
| - b/ x) k. o, b( `9 v
P3.2
| 7 j+ z* q6 {0 w% ^! ^
INT0 |
& o3 ^2 e9 [" ?. N& t外部中断0申请 | ! \, T4 S4 v3 e5 H0 n$ J. V
# S1 ^) r; ]; d" s" u
| 3 H& ~. B/ u7 M1 v, G& @
P3.3
|
3 \1 z+ X3 I$ T, B' {/ D. H- k, o) WINT1 |
T- v7 l, f5 I3 u& ^, H外部中断1申请 |
( G6 m0 f/ D0 h- j( t& k
. k4 }1 k9 _ t5 H' F" D6 k|
5 E8 a; N$ P, c# G P3.4
|
5 ~4 m, y: S& L/ g* TT0 |
9 u& n( e2 c$ W定时器/计数器0计数输入 |
6 i2 v) w5 u/ a, G) P
" d" L# a8 e# Z9 R: M4 {) ^| % n- M, P5 L+ t& f
P3.5
|
- ~& p0 x I5 N6 d" AT1 | 6 H1 H, ~5 H, {
定时器/计数器1计数输入 |
- D4 v2 r/ f# A6 h
0 ]9 p, X! S! C# i! ?|
* c. J% b; r& B1 t% v: P& u- a P3.6
| . ?3 r5 x/ G( z' o3 \0 z
WR |
- F. y, Q, r- M) Q外部RAM写选通 | 2 \/ U! M6 b) }0 B6 j
* |8 `! c. ]! D8 a7 e0 Q| 9 Y8 m6 I' T: B. H) v- W
P3.7
| ) V- b; X( N7 F; M0 D6 S
RD | : W, z E, L$ T
外部RAM读选通 |
: `6 ]3 {! c( t# Q% G使P3端品各线处于第二功能的条件是:
; U* }! c9 b! l- F- D1\串行I/O处于运行状态(RXD,TXD); & I1 g: |" Y# O; ^1 U2 ?" q" ?. `, }
2\打开了处部中断(INT0,INT1);
1 N0 \6 h+ l/ e* r3\定时器/计数器处于外部计数状态(T0,T1) 6 u/ r' H1 D @9 @
4\执行读写外部RAM的指令(RD,WR) + Z, L9 w/ L9 K' Q
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。
6 \3 p2 q6 o# d( P$ R9 a3 y端口的负载能力和输入／输出操作: ; \. Y) A1 i) N
P0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 9 y3 O1 w3 m1 N! m7 l
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。 . {. M8 o- S% k
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。 2 H; g2 a+ e; m9 V) k
2．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
! o6 r+ {6 R; W( a" y% N/ l
7 C p! m" i( e, o
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。 + e( h( B& i4 ?+ o3 \. o
1 o/ r/ X2 L( j( j9 c( g
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。
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发表于 2006-6-28 15:42:47
