| " L- J5 n+ g$ A1 x) C* z/ v
1 t; V, A9 ?! h, {9 M引脚功能：
8 d8 z9 H W+ |, z& f! IMCS-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：
3 q6 A: e! I' f3 {l P0.0~P0.7 P0口8位双向口线（在引脚的39~32号端子）。
/ ]/ a& a- L [% B# [) kl P1.0~P1.7 P1口8位双向口线（在引脚的1~8号端子）。 3 M# @4 u$ K2 L5 Q4 q" z
l P2.0~P2.7 P2口8位双向口线（在引脚的21~28号端子）。 + g( K) D: q; M. [
l P3.0~P3.7 P2口8位双向口线（在引脚的10~17号端子）。 ) B/ B) n+ n8 E( U6 ~ z, 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。 * F8 v8 ~5 a# {6 ^! ]. s+ r
P0口有三个功能： . G% `3 }+ K1 G
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） 5 {4 G2 }" B! x6 C4 x! g
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）
# d1 f R6 U8 _/ S+ t1 I9 w3、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。 # y' ]+ u$ Q8 p7 e
P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。 9 P1 I, a4 K( a$ r9 B; t' j5 V
P2口有两个功能：
& m' a3 D2 r! Z1、扩展外部存储器时，当作地址总线使用
" T/ ^ w& ]; a# f1 d3 G% i2、做一般I/O口使用，其内部有上拉电阻；
' t* ~5 R' S- f' r* zP3口有两个功能： 4 a( r) ~1 } c: d! Y' n
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。
& s% J# s/ ?! I* [9 l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，
: B3 z) n1 h' s( ?5 D即：编程脉冲：30脚（ALE/PROG） ) c5 i# T# z i* S! T
编程电压（25V）：31脚（EA/Vpp）
9 N# ~+ w8 L& d; J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。 - ~4 I, N" n& ]$ ~6 d( v
（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。）
4 i0 V7 r% j9 u" A9 _1 B9 Z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。 v5 m( Y* a2 q! \; ]
 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。
' y( ^$ t8 u, ~0 D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。
" L* p$ j& Z5 H8 G1 c* D7 o2 M8 M 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。
) P0 K7 v5 C. c8 h. a) X5 i6 T; ~4 q& K1、内部ROM读取时，PSEN不动作； ; y. h/ d8 ]2 h( T2 W- c
2、外部ROM读取时，在每个机器周期会动作两次；
2 Z6 p/ ~+ @$ u% e9 z! M& K3、外部RAM读取时，两个PSEN脉冲被跳过不会输出；
& W/ m/ V! m8 G% S8 ^& Q4、外接ROM时，与ROM的OE脚相接。 5 a+ i9 M$ w0 T1 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） 2 [" H9 m j% Y& r
EA/VPP 访问和序存储器控制信号
9 Z- b+ [; B: ~7 g( z& E1、接高电平时：
+ J+ A2 k0 l" N0 T& N6 O2 WCPU读取内部程序存储器（ROM）
( B. l: s) I' u$ G, t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。
* m; |% R. [0 I8 T; E: M2、接低电平时：CPU读取外部程序存储器（ROM）。 ) V1 W/ s# z, n6 @/ e: l7 ~1 y
3、8751烧写内部EPROM时，利用此脚输入21V的烧写电压。
0 _$ Y- f' y" t! d$ N: |+ O7 K
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。 $ j! c) ]0 ~# M5 s4 F
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 / e: q+ k8 w9 K) y
VSS：GND接地。
7 _( ]9 z w8 w: U8 H各端口工作原理讲解
: ~- A0 u, b* Y) r* B并行端口
+ B1 h8 Q6 o: B8 EP0端口
" d& H& j# e/ t2 l9 `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： $ [, e9 B" Y; h
7 a7 V7 j7 [7 P: p; |$ T
9 L3 M2 p: u8 f3 u
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。
! y3 ?! L, `. ?, Z( i
3 v& m- j7 i* ~# O6 Z
: [0 x0 H6 G7 ]4 f3 h9 i. o& }# P
| ANL P0,#立即数 |
% e2 x1 Q% ]& M) t 0→立即数P0 | 1 w( z- z N5 p) T, s* w
3 W5 R* d% c- E- Q! g| ORL P0,A |
/ ?, R6 k; Y4 C5 {* [0→AP0 | ' V. U4 \' ?- u( N
+ y6 b. {! l8 z- \1 J7 C0 ]( }| INC P1 |
5 b/ d/ \/ `! J) n8 f1+1→P1 |
8 J* C4 w5 v9 p( _, X7 t, M5 K/ h$ K( A5 m, v' R+ n7 n7 b
| DEC P3 | % J3 c; x6 L# L( C3 t* N( o' _
;P3-1→P3 | ; h, p! ]% K# r1 u
3 f' K v/ x \; H6 h| CPL P2 |
+ {" ^/ y# L( w) U7 p1 Z4 M;P2→P2 | ( f6 o2 } p1 G. b
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。
3 q0 ]; U6 ^- l- h7 `# kP1端口:
4 s9 a4 l5 g# {6 I+ l7 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。
6 U- F+ Y0 `! G4 f7 Y" V
* j ], }; D) q- k
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。
3 {4 @) u3 v( r" ^
P2端口:
P2端口的一位结构见下图： " i# F( z7 I4 D. t N! C
( {& B+ e- F) w" }) T# d; m
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。
3 s8 W, l; o5 Y' e% z! F- H* D- P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。 & _; |' Y4 d' c& w
P3口的特殊功能（即第二功能）： ( S% g! W9 g: w2 B, U
0 v' N" U5 ~2 c
- z6 {* v0 f& R: V; [2 f
( K' b7 L4 ]% c$ w0 H|
# z, E" O- C& `+ y$ X7 T 口线 |
0 G* e# ~! N k9 t9 {
' L! F E' k: T5 Y; }! B Y7 Q 第二功能 | . y5 a1 I3 F- e1 E- v0 P
5 ]; B3 w# M6 g- N
信号名称 |
( ?- |: g7 a% p( b* ^8 j( G9 q$ T0 u+ ~# K4 m1 c
|
) r Z+ i$ w4 E3 u P3.0 |
, M; K4 b# V2 WRXD | : t: o7 ?# I) W, }/ M
串行数据接收 | , ^- I2 W2 {( T
, l/ C( {% |: n& i
| + q ] ]2 M8 A" e7 h. x' ]
P3.1
|
, I- j8 F! P3 O% D6 M& JTXD | 2 Y o* H; W0 o* ^) n8 g2 T
串行数据发送 | 1 p0 K. j' u+ X) {& U
) v N6 s" U$ n|
9 |; g7 E" X5 F P3.2
| - ~9 a ~$ k4 A* O& v H! A
INT0 |
3 Y: s9 g: G" c* W外部中断0申请 |
6 e R/ N3 F2 A' m4 ~" G0 ]2 a/ V+ F' w6 L! @; {+ J5 P, V9 [
|
: L6 I. d* F8 b+ P' W P3.3
| # c7 q7 ~) }/ N" f1 |& E
INT1 | " x6 ]0 L% _* ]8 n1 \
外部中断1申请 |
" x, O$ t; }) l' Q6 t- `
; q1 b* V1 }6 r# Q: w| % ^: S4 Q; r1 v' k/ Q
P3.4
|
5 @1 @' M& t9 l+ k, {; RT0 |
* P" L2 r3 F: {7 {定时器/计数器0计数输入 | / _8 }$ U( m/ v3 |
2 m0 i: d+ k9 A- ~, Y4 p| $ p+ G0 c3 p4 K" I3 s2 ~
P3.5
|
0 ~; _8 d" m* }7 I v, pT1 | 8 n' Q8 H1 f" F( Q
定时器/计数器1计数输入 | ! `3 h9 k% t* {% i- f
7 Z/ b+ n5 M4 e) x| 4 G+ l, Y2 g8 j/ [$ y/ N7 K
P3.6
|
* k) `! Y9 ^) M8 s" U" fWR | 4 o( C& j+ p1 c6 P
外部RAM写选通 | ( x4 X: Y1 p+ U) Y9 k/ q
: Z& J d" k3 S6 h( H| 5 t8 P& C9 z% d& Q- M( C. r5 v% l
P3.7
| 7 S8 t( n2 j6 O* \$ o
RD | 4 t) {7 _ ~) n5 \- Z% Q; R
外部RAM读选通 |
. B4 o- O, \ O: T+ h使P3端品各线处于第二功能的条件是:
) [5 e H* P* V/ U# a/ b2 T ]1\串行I/O处于运行状态(RXD,TXD); 2 @! G8 j0 Z& L* ?. b, X, X2 ^
2\打开了处部中断(INT0,INT1);
* }$ X0 h+ r5 r# W( ^$ e3\定时器/计数器处于外部计数状态(T0,T1)
: ^& G. r- T5 A8 e2 Y) N+ b4\执行读写外部RAM的指令(RD,WR)
% L/ K2 Q# x/ l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。
8 {5 W+ G" ]1 r( }9 J x6 t. E& G7 d
端口的负载能力和输入／输出操作:
1 [& O. y. h- v5 {3 w4 \9 pP0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 $ l' u/ E/ d3 t h0 K( L6 f; ?
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。 + y) w! O( u$ e: S
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。 : K- _% Q# Y4 P2 `- 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 : N+ ?7 _% b1 O9 C) u
" D& Y" ]3 P* ?! ~
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。 1 K$ S$ _3 @% A" K
/ L+ ~& n$ [1 I @) ]
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。
! {3 r- I. ?# ^7 I
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7 H/ b( ^) t9 i+ }$ l
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发表于 2006-6-28 15:42:47
