MCS-51单片机的引脚及功能

二、MCS-51单片机的引脚及功能

89C51是标准的40引脚双列直插封装DIP(Double Inline Package)方式的集成电路芯片,其引脚如图2-3所示。

图2-3 89C51芯片引脚图

由于工艺及标准化等原因,芯片的引脚数目实际上是有限制的。然而,实现其所有功能所需要的信号数目却远多于此限制数目,为此单片机采用了复用的形式,即给一些信号引脚赋予第二功能。第二功能信号的定义主要集中在P3口线,另外再加上其他几条信号线。

89C51的引脚按其功能可分为电源、时钟、控制和I/O接口四大部分。

1.电源引脚

(1)VCC:芯片主电源,外接+5V。

(2)GND:电源地线。

2.时钟引脚

XTAL1和XTAL2是外接晶体引线端,当使用芯片内部时钟时,这两个引线端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。

(1)XTAL1:接外部晶体和微调电容的一端。

在89C51片内,它是振荡电路反相放大器的输入端。当采用外部时钟时,该引脚输入外部时钟脉冲。

(2)XTAL2:接外部晶体和微调电容的另一端。在89C51片内,它是振荡电路反相放大器的输出端,振荡电路的频率就是晶体的固有频率。当采用外部时钟电路时,该引脚应悬空不接。

3.控制引脚

(1)(Address Latch Enable/Programming):地址锁存允许信号输出端/编程脉冲输入端。

当CPU访问片外存储器时,ALE输出信号是锁存低8位地址的控制信号,用于控制把P0口输出的低8位地址锁存起来,以实现低8位地址和数据的隔离。此时P0口是作为数据、地址复用口线,ALE输出脉冲的下降沿用于低8位地址的锁存信号。

当89C51上电正常工作时,ALE引脚不断向外输出正脉冲信号,其频率为振荡器频率fosc的1/6,因而ALE信号可以用作对外输出时钟或定时信号。如果想确认89C51芯片的好坏,可用示波器查看ALE端是否有脉冲信号输出。若有脉冲信号输出,则89C51基本上是好的。

ALE端的负载驱动能力为八个LS型TTL(低功耗甚高速TTL)负载。

此引脚的第二功能对于片内含EPROM、EEPROM或Flash ROM的单片机进行编程写入(固化程序)时,作为编程脉冲的输入端。

(2)(Program Store Enable):片外程序存储器允许信号输出端。

当CPU访问片外程序存储器期间,每个机器周期两次低电平有效。当访问外部数据存储器或I/O接口时,该两次低电平有效信号将不出现。

端可以驱动八个LS型TTL负载。

(3)(Enable Address/Voltage Pulse of Programming):访问程序存储器选择控制信号/固化编程电压输入端。

当引脚信号为低电平时,单片机只访问片外程序存储器,而不管片内是否有程序存储器。当此引脚为高电平时,单片机访问片内的程序存储器,如果PC(程序计数器)值超出片内程序存储器的最大地址时,自动转到片外程序存储器开始顺序读取指令。

此引脚的第二功能VPP对于片内含EPROM、EEPROM或Flash ROM的单片机而言,在对EPROM、EEPROM或Flash ROM编程期间,此引脚用于施加一个+12V或+21V的编程允许电源VPP(如果选用+12V或+21V编程)。

(4)RST/VPD:复位/掉电保护信号输入端。在振荡器运行时,如果在此引脚加上一个或两个机器周期以上的高电平信号,就能使单片机回到初始状态,即进行复位(Reset)。

掉电期间,此引脚可接上备用电源(VPD),以保持内部RAM中的数据。

4.I/O引脚

(1)P0端口(P0.0~P0.7):P0端口是一个漏极开路的8位准双向并行I/O端口。

在扩展片外存储器或I/O端口时,P0端口作为低8位地址总线和8位数据总线的分时复用端口。

P0端口的输出可带八个LS型TTL负载。

(2)P1端口(P1.0~P1.7):P1端口是一个带有内部上拉电阻的8位准双向并行I/O端口。

P1端口可以驱动四个LS型TTL电路。

(3)P2端口(P2.0~P2.7):P2端口是一个带有内部上拉电阻的8位准双向并行I/O端口。

扩展外部存储器时,P2端口作为高8位地址输出端口。

P2端口可以驱动四个LS型TTL电路。

(4)P3端口(P3.0~P3.7):P3端口是一个带有内部上拉电阻的8位准双向并行I/O端口。

P3端口的每一个引脚还具有第二功能,参见表2-10。

P3端口可以驱动四个LS型TTL电路。

P3端口的第二功能信号都是单片机的重要控制信号。因此,在实际使用单片机时,都是先按需要选用第二功能信号,剩下的才以第一功能的身份作为通用I/O口使用。

关于P0~P3端口的详细介绍请参见第二章第三节。

以上把89C51单片机芯片全部40个信号引脚的定义及功能作一简单说明。至于其他型号的芯片,引脚的第一功能信号都是相同的,不同的只是引脚的第二功能信号。