| / v6 Q( \+ g' o4 O9 m
) B9 A. ^# k+ W( }
引脚功能： " y @" C' _4 w4 v9 U
MCS-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： , X5 }9 @& R3 t. Q
l P0.0~P0.7 P0口8位双向口线（在引脚的39~32号端子）。 , G5 x) W: [# c- F6 W% Z
l P1.0~P1.7 P1口8位双向口线（在引脚的1~8号端子）。 2 a. V6 n/ `2 W. ?1 D' \0 Q2 _3 x
l P2.0~P2.7 P2口8位双向口线（在引脚的21~28号端子）。
/ I1 w) Q5 ^1 r, N5 ^! t' Ll P3.0~P3.7 P2口8位双向口线（在引脚的10~17号端子）。
. Y& k- E7 s" |2 A0 l. H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。
$ i0 B) }9 ]* @* g# u" P0 @P0口有三个功能： 7 B, \* e: g8 V# }0 c, z" @
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）
& P1 C/ B9 z# O8 q- F- h2、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）
4 |. J. K3 k) p' k- m: S: p! S1 C3 X- o3、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。 4 ~( P0 T- m1 E
P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。
; K$ y6 D7 @9 ^; I7 A9 YP2口有两个功能： 0 j: N n+ H$ x/ ^/ l X- H" o; g
1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用 $ i, I/ d, u$ |% p& d
2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻； ) w1 t$ G. X/ \/ l
P3口有两个功能： , k% a( N, ?3 w# O0 d; `
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。
3 n* f9 W. q% S' r8 m/ \" G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， + x( q+ L) d5 f% \$ z
即：编程脉冲：30脚（ALE/PROG）
" a1 Q5 P, M( @( X6 d编程电压（25V）：31脚（EA/Vpp）
! u! n& t' a6 F, z! 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。 " u) u, G$ @; @
（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。）
# Z& V- b) S4 o4 Q, x9 ~1 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。 & J5 n1 C T1 _7 L( {% D _. R( v) 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。
* c& d0 w g5 v7 c. L8 _ v
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。 # \+ f ]. j. j; q7 y
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。
+ R8 j6 v/ X. W8 L7 o8 v6 ?* p+ D1、内部ROM读取时，PSEN不动作；
7 R1 f$ Y! U) z; C) i2、外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次； ) j( R! w2 j) ~5 G
3、外部RAM读取时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出；
6 D1 U" u* b0 B' c7 b4、外接ROM时，与ROM的OE脚相接。
4 g. a: a! |* D7 N7 o1 u# n参见图2—（8051扩展2KB EEPROM电路，在图中PSEN与扩展ROM的OE脚相接）
$ g* A4 c9 o& {" M4 k& V EA/VPP 访问和序存储器控制信号 * T; Z% p3 `1 Q7 Q: h3 b1 p3 N
1、接高电平时： ( w( [- g* e+ ?; Z
CPU读取内部程序存储器（ROM）
4 {9 H1 q6 n3 L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。
) c+ R, L( x3 r* b: K2、接低电平时：CPU读取外部程序存储器（ROM）。
# f% X9 N# V$ T. _, n3、8751烧写内部EPROM时，利用此脚输入21V的烧写电压。
8 n- G: m2 q1 Z8 Z5 P
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。
: l) A% k/ _9 \$ h" n 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 + A1 r' O( a/ Z& l' _$ I/ Y1 J! L
VSS：GND接地。
% F$ ` o% P' _* S% r) `% ?+ E) l
各端口工作原理讲解 , ^. D! i5 H4 a
并行端口 4 w& n8 l0 o1 G- J
P0端口
# n6 G& i3 Q6 q2 o5 ]5 ?5 G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： 7 t/ k9 r" i/ Y6 U3 O
- f$ e) r9 ^0 b8 A" Z* l
! R- F( ^3 a' Z, U2 y
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。
' h5 [. w) B8 T( s
& Q/ v7 H7 Z! U% D
! X# @" g5 i0 G" P4 b
& P$ l2 A7 }# w| ANL P0,#立即数 |
q5 |! t* [* i 0→立即数P0 | 4 M2 Q2 A5 D% d9 L) ?
" D8 n: j0 t! k6 ?& D( k/ s
| ORL P0,A | 1 J! ?2 k4 L- k. B
0→AP0 |
9 L) y$ U2 J1 i5 l1 r" ] }: E( D- t. Z
| INC P1 | : l. M) k, R8 ~$ k# L0 r G' A0 V
1+1→P1 |
" ~8 P+ q2 F& g1 D1 g5 _6 d
3 {2 I$ Y# v0 g& V- W| DEC P3 |
5 k5 a1 _$ s2 e+ g; h* U4 G;P3-1→P3 | % I$ I9 q2 F& _( p
`( J6 M. i8 O3 d( V( Y
| CPL P2 |
; g( X( E6 T6 c;P2→P2 |
0 U- ~5 R% z n9 O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. i% |% N4 k, P( ], I+ X( P3 PP1端口:
, ^9 u' h4 U- J9 ^0 W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 B5 c T: N5 A F. a
N) v; A2 F2 |' V, ~9 b
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。
: }- L E4 c j( ^& T
P2端口:
P2端口的一位结构见下图：
( X, K+ j; n# n3 r) S3 e
1 z) K; I4 z* k% v
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。
. s" h. h; |4 M% _2 i5 k& 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。 ! M$ e" b2 M2 Z$ s
P3口的特殊功能（即第二功能）： ( f2 ]3 a7 h: C7 X7 @
9 _4 k6 e2 \; J3 t5 }5 A, I; ], S$ N+ }' M x' |7 z3 j9 [* o" Q
6 q6 k$ |0 s' r2 ~. C1 P
| % P/ M$ ~8 P% _6 j& r) m
口线 | 9 e4 X1 p4 i) t9 }$ z8 \
5 y, _) R" s9 R( R T
第二功能 | $ f. r- b5 y1 D! a1 t3 P0 c
9 s0 g" P. I) G V. G& a% Q4 D
信号名称 | 1 n7 E8 l C/ E% C& F
[+ M; r% V( D8 x|
* k5 B, D4 N# F P3.0 |
4 G* u. v. i6 n+ e9 V( wRXD | / D( t3 Y2 T6 a- q
串行数据接收 |
8 m6 i" a8 ?* K9 q. l
$ m: w) ]3 N( [|
. V4 @# V+ z ^3 [4 i F P3.1
| 8 X# X- E" D2 j& ? \' \
TXD |
$ {% N+ K/ w3 n4 x# ^/ Y串行数据发送 |
! O' O0 j* x+ l" f. a# U
6 p1 _& C7 Q5 s! J3 W2 Z; L|
; l3 Y3 k# K: H" n P3.2
|
- w) e5 q" l' U5 r( |. LINT0 | [* ^4 Q2 Y0 T3 a0 k* W
外部中断0申请 | $ d; m( A7 M7 [8 i& H' q% V* m/ w" J4 C
' v0 I* U, p- R) F$ q5 I6 w
| 7 T2 c C8 A; N
P3.3
| + _# N0 w& t: [7 [+ _
INT1 |
( N) z# p' A4 y- ^. b外部中断1申请 |
0 V% e+ ^ e9 J5 x
* \% L( u7 x" c) T6 S# j4 i: w| 8 ]7 j. y5 C/ ?: J
P3.4
|
8 s* a7 _3 u2 dT0 |
/ L% d% b% d1 L" u2 j定时器/计数器0计数输入 | 6 [7 X& e1 }& @ H' Y' E
* q& [9 u/ p: q' r% J4 Q
| 6 v# H8 T1 c! P. ]2 ?3 |' u
P3.5
|
- v* O9 |4 o6 r3 @T1 |
D% p& _% k5 W: R5 Z定时器/计数器1计数输入 | + n8 K8 |) {7 u- u
) A. D- ]' o* V; U) e6 P/ T* p| 8 x" ~5 ~0 Y4 \: S5 P. c- e# y
P3.6
| , a: A. g2 |- D. i$ r9 _" ?1 R
WR | . C0 d9 w' [7 G! f
外部RAM写选通 | ; {. J7 U: B9 X; z+ j$ g1 r# D
9 t, _- P- Q9 Y" T
| 9 U( S2 |9 f8 n5 U# }) @% j6 A7 J
P3.7
| ' h& Y- m4 R+ X2 C( A
RD | 7 n3 L+ s1 {1 M9 j# R
外部RAM读选通 |
$ G; \4 V. p4 b3 |1 }, a: C( [9 r使P3端品各线处于第二功能的条件是:
2 p) d' z$ E/ W7 i5 Y1\串行I/O处于运行状态(RXD,TXD); ! ^. J$ d7 Q# ^
2\打开了处部中断(INT0,INT1); . V/ a8 E, e, b* A. Y: M Q
3\定时器/计数器处于外部计数状态(T0,T1)
5 Q% }" p' u! o4 x2 Q& ]4\执行读写外部RAM的指令(RD,WR) ; X& C& p# o! l1 ?( 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。
0 Z! V& @& ?0 ^, ?* s& X5 D
端口的负载能力和输入／输出操作: * t1 N1 W7 c2 `# |3 N1 e
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 0 R+ {6 O6 K4 t/ N3 i
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。
' G. G1 A* k2 i/ C1 M5 x1．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。 / G% z; h+ `' G) s; I. Y
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
7 r u# O5 j" `6 e2 z: d
: C; z5 O3 q3 n10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。
4 A% p% x! V; y+ @2 [
" _0 ^5 V, D5 y! v/ r; ^! ]
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。
2 l" l3 u* D6 U1 n3 R6 e
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" N! R# n. w( g0 u
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发表于 2006-6-28 15:42:47
