引腳功能：

MCS-51是標(biāo)準(zhǔn)的40引腳雙列直插式集成電路芯片,引腳分布請(qǐng)參照----單片機(jī)引腳圖：

l P0.0~P0.7 P0口8位雙向口線（在引腳的39~32號(hào)端子）。

l P1.0~P1.7 P1口8位雙向口線（在引腳的1~8號(hào)端子）。

l P2.0~P2.7 P2口8位雙向口線（在引腳的21~28號(hào)端子）。

l P3.0~P3.7 P2口8位雙向口線（在引腳的10~17號(hào)端子）。

這4個(gè)I/O口具有不完全相同的功能,大家可得學(xué)好了,其它書本里雖然有,但寫的太深,對(duì)于初學(xué)者來說很難理解的,我這里都是按我自已的表達(dá)方式來寫的,相信你也能夠理解的。

P0口有三個(gè)功能：

1、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí),當(dāng)做數(shù)據(jù)總線（如圖1中的D0~D7為數(shù)據(jù)總線接口）

2、外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí),當(dāng)作地址總線（如圖1中的A0~A7為地址總線接口）

3、不擴(kuò)展時(shí),可做一般的I/O使用,但內(nèi)部無上拉電阻,作為輸入或輸出時(shí)應(yīng)在外部接上拉電阻。

P1口只做I/O口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。

P2口有兩個(gè)功能：

1、擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí),當(dāng)作地址總線使用

2、做一般I/O口使用,其內(nèi)部有上拉電阻;

P3口有兩個(gè)功能：

除了作為I/O使用外（其內(nèi)部有上拉電阻）,還有一些特殊功能,由特殊寄存器來設(shè)置,具體功能請(qǐng)參考我們后面的引腳說明。

有內(nèi)部EPROM的單片機(jī)芯片（例如8751）,為寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源,這些信號(hào)也是由信號(hào)引腳的形式提供的,

即：編程脈沖：30腳（ALE/PROG）

編程電壓（25V）：31腳（EA/Vpp）

接觸過工業(yè)設(shè)備的兄弟可能會(huì)看到有些印刷線路板上會(huì)有一個(gè)電池,這個(gè)電池是干什么用的呢？這就是單片機(jī)的備用電源,當(dāng)外接電源下降到下限值時(shí),備用電源就會(huì)經(jīng)第二功能的方式由第9腳（即RST/VPD）引入,以保護(hù)內(nèi)部RAM中的信息不會(huì)丟失。

（注：這些引腳的功能應(yīng)用,除9腳的第二功能外,在“新動(dòng)力2004版”學(xué)習(xí)套件中都有應(yīng)用到。）

在介紹這四個(gè)I/O口時(shí)提到了一個(gè)“上拉電阻”那么上拉電阻又是一個(gè)什么東東呢？他起什么作用呢？都說了是電阻那當(dāng)然就是一個(gè)電阻啦,當(dāng)作為輸入時(shí),上拉電阻將其電位拉高,若輸入為低電平則可提供電流源;所以如果P0口如果作為輸入時(shí),處在高阻抗?fàn)顟B(tài),只有外接一個(gè)上拉電阻才能有效。

ALE 地址鎖存控制信號(hào)：在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí),ALE用于控制把P0口的輸出低8位地址送鎖存器鎖存起來,以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。參見圖2（8051擴(kuò)展2KB EEPROM電路,在圖中ALE與4LS373鎖存器的G相連接,當(dāng)CPU對(duì)外部進(jìn)行存取時(shí),用以鎖住地址的低位地址,即P0口輸出。

由于ALE是以晶振六分之一的固定頻率輸出的正脈沖,當(dāng)系統(tǒng)中未使用外部存儲(chǔ)器時(shí),ALE腳也會(huì)有六分之一的固定頻率輸出,因此可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。

PSEN 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)：在讀外部ROM時(shí)PSEN低電平有效,以實(shí)現(xiàn)外部ROM單元的讀操作。

1、內(nèi)部ROM讀取時(shí),PSEN不動(dòng)作;

2、外部ROM讀取時(shí),在每個(gè)機(jī)器周期會(huì)動(dòng)作兩次;

3、外部RAM讀取時(shí),兩個(gè)PSEN脈沖被跳過不會(huì)輸出;

4、外接ROM時(shí),與ROM的OE腳相接。

參見圖2—（8051擴(kuò)展2KB EEPROM電路,在圖中PSEN與擴(kuò)展ROM的OE腳相接）

EA/VPP 訪問和序存儲(chǔ)器控制信號(hào)

1、接高電平時(shí)：

CPU讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ROM）

擴(kuò)展外部ROM：當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器超過0FFFH（8051）1FFFH（8052）時(shí)自動(dòng)讀取外部ROM。

2、接低電平時(shí)：CPU讀取外部程序存儲(chǔ)器（ROM）。

3、8751燒寫內(nèi)部EPROM時(shí),利用此腳輸入21V的燒寫電壓。

RST 復(fù)位信號(hào)：當(dāng)輸入的信號(hào)連續(xù)2個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)即為有效,用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作。

XTAL1和XTAL2 外接晶振引腳。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時(shí)鐘時(shí),此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容;當(dāng)使用外部時(shí)鐘時(shí),用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。

VCC：電源+5V輸入

VSS：GND接地。

各端口工作原理講解

并行端口

P0端口

總線I／O端口,雙向,三態(tài),數(shù)據(jù)地址分時(shí)復(fù)用,該端口除用于數(shù)據(jù)的輸入／輸出外,在8031單片機(jī)外接程序存儲(chǔ)器時(shí),還分時(shí)地輸出／輸入地址／指令。由Po端口輸出的信號(hào)無鎖存,輸入的信息有讀端口引腳和讀端口鎖存器之分。P0端口8位中的一位結(jié)構(gòu)圖見下圖：

由上圖可見,P0端口由鎖存器、輸入緩沖器、切換開關(guān)與相應(yīng)控制電路、場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成。

在輸出狀態(tài)下,當(dāng)切換開關(guān)MUX向下時(shí),從內(nèi)部總線來的數(shù)據(jù)經(jīng)鎖存器反相和場(chǎng)效應(yīng)管T2反相,輸出到端口引腳線上。此時(shí),場(chǎng)效應(yīng)管T1關(guān)斷,因而這種輸出方式應(yīng)為外接上拉電阻的漏極開路式。當(dāng)切換開關(guān)MUX向上時(shí),一位地址／數(shù)據(jù)信號(hào)分時(shí)地輸出到端口線上。此外,由T1、T2的通斷組合,形成高電平、低電平與高阻浮動(dòng)三態(tài)的輸出。

在輸入狀態(tài)下,從鎖存器和從引腳上讀來的信號(hào)一般是一致的,但也有例外。例如,當(dāng)從內(nèi)部總線輸出低電平后,鎖存器Q＝0,Q＝1,場(chǎng)效應(yīng)管T2開通,端口線呈低電平狀態(tài)。此時(shí)無論端口線上外接的信號(hào)是低電乎還是高電平,從引腳讀入單片機(jī)的信號(hào)都是低電平,因而不能正確地讀入端口引腳上的信號(hào)。又如,當(dāng)從內(nèi)部總線輸出高電平后,鎖存器Q＝1,Q＝0,場(chǎng)效應(yīng)管T2截止。如外接引腳信號(hào)為低電平,從引腳上讀入的信號(hào)就與從鎖存器讀入的信號(hào)不同。為此,8031單片機(jī)在對(duì)端口P0一P3的輸入操作上,有如下約定：為此,8031單片機(jī)在對(duì)端口P0一P3的輸入操作上,有如下約定：凡屬于讀-修改-寫方式的指令,從鎖存器讀入信號(hào),其它指令則從端口引腳線上讀入信號(hào)。

讀-修改-寫指令的特點(diǎn)是,從端口輸入(讀)信號(hào),在單片機(jī)內(nèi)加以運(yùn)算(修改)后,再輸出(寫)到該端口上。下面是幾條讀--修改-寫指令的例子。

這樣安排的原因在于讀-修改-寫指令需要得到端口原輸出的狀態(tài),修改后再輸出,讀鎖存器而不是讀引腳,可以避免因外部電路的原因而使原端口的狀態(tài)被讀錯(cuò)。

P0端口是8031單片機(jī)的總線口,分時(shí)出現(xiàn)數(shù)據(jù)D7一D0、低8位地址A7一AO,以及三態(tài),用來接口存儲(chǔ)器、外部電路與外部設(shè)備。P0端口是使用最廣泛的I／O端口。

P1端口:

通用I／0端口,準(zhǔn)雙向靜態(tài)口。輸出的信息有鎖存,輸入有讀引腳和讀鎖存器之分。P1端口的一位結(jié)構(gòu)見下圖. 由圖可見,P1端口與P0端口的主要差別在于,P1端口用內(nèi)部上拉電阻R代替了P0端口的場(chǎng)效應(yīng)管T1,并且輸出的信息僅來自內(nèi)部總線。由內(nèi)部總線輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)鎖存器反相和場(chǎng)效應(yīng)管反相后,鎖存在端口線上,所以,P1端口是具有輸出鎖存的靜態(tài)口。

由下圖可見,要正確地從引腳上讀入外部信息,必須先使場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)斷,以便由外部輸入的信息確定引腳的狀態(tài)。為此,在作引腳讀入前,必須先對(duì)該端口寫入l。具有這種操作特點(diǎn)的輸入／輸出端口,稱為準(zhǔn)雙向I／O口。8031單片機(jī)的P1、P2、P3都是準(zhǔn)雙向口。P0端口由于輸出有三態(tài)功能,輸入前,端口線已處于高阻態(tài),無需先寫入l后再作讀操作。

單片機(jī)復(fù)位后,各個(gè)端口已自動(dòng)地被寫入了1,此時(shí),可直接作輸入操作。如果在應(yīng)用端口的過程中,已向P1一P3端口線輸出過0,則再要輸入時(shí),必須先寫1后再讀引腳,才能得到正確的信息。此外,隨輸入指令的不同,H端口也有讀鎖存器與讀引腳之分。

Pl端口是803l單片機(jī)中唯一僅有的單功能I／O端口,并且沒有特定的專用功能,輸出信號(hào)鎖存在引腳上,故又稱為通用靜態(tài)口。

P2端口:

P2端口的一位結(jié)構(gòu)見下圖：

由圖可見,P2端口在片內(nèi)既有上拉電阻,又有切換開關(guān)MUX,所以P2端口在功能上兼有P0端口和P1端口的特點(diǎn)。這主要表現(xiàn)在輸出功能上,當(dāng)切換開關(guān)MUX向左時(shí),從內(nèi)部總線輸出的一位數(shù)據(jù)經(jīng)反相器和場(chǎng)效應(yīng)管反相后,輸出在端口引腳線上;當(dāng)MUX向右時(shí),輸出的一位地址信號(hào)也經(jīng)反相器和場(chǎng)效應(yīng)管反相后,輸出在端口引腳線上。

由于8031單片機(jī)必須外接程序存儲(chǔ)器才能構(gòu)成應(yīng)用電路,而P2端口就是用來周期性地輸出從外存中取指令的地址(高8位地址),因此,P2端口的切換開關(guān)MUX總是在進(jìn)行切換,分時(shí)地輸出從內(nèi)部總線來的數(shù)據(jù)和從地址信號(hào)線上來的地址。因此P2端口是動(dòng)態(tài)的I／O端口。輸出數(shù)據(jù)雖被鎖存,但不是穩(wěn)定地出現(xiàn)在端口線上。其實(shí),這里輸出的數(shù)據(jù)往往也是一種地址,只不過是外部RAM的高8位地址。

在輸入功能方面,P2端口與P0和H端口相同,有讀引腳和讀鎖存器之分,并且P2端口也是準(zhǔn)雙向口。

可見,P2端口的主要特點(diǎn)包括：

①不能輸出靜態(tài)的數(shù)據(jù);

②自身輸出外部程序存儲(chǔ)器的高8位地址;

②執(zhí)行MOVX指令時(shí),還輸出外部RAM的高位地址,故稱P2端口為動(dòng)態(tài)地址端口。