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          MCS-51單片機(jī)的引腳描述及片外總線結(jié)構(gòu)

          作者: 時間:2016-11-26 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          一、芯片的引腳描述

          HMOS制造工藝的MCS-51單片機(jī)都采用40引腳的直插封裝(DIP方式),制造工藝為CHMOS的80C51/80C31芯片除采用DIP封裝方式外,還采用方型封裝工藝,引腳排列如圖。其中方型封裝的CHMOS芯片有44只引腳,但其中4只引腳(標(biāo)有NC的引腳1、12、23、34)是不使用的。在以后的討論中,除有特殊說明以外,所述內(nèi)容皆適用于CHMOS芯片。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201611/321585.htm

          如圖,是MCS-51的邏輯符號圖。在單片機(jī)的40條引腳中有2條專用于主電源的引腳,2條外接晶體的引腳,4條控制或與其它電源復(fù)用的引腳,32條輸入/輸出(I/O)引腳。

          下面按其引腳功能分為四部分?jǐn)⑹鲞@40條引腳的功能。

          1、主電源引腳VCC和VSS

          VCC——(40腳)接+5V電壓;

          VSS——(20腳)接地。

          2、外接晶體引腳XTAL1和XTAL2

          XTAL1(19腳)接外部晶體的一個引腳。在單片機(jī)內(nèi)部,它是一個反相放大器的輸入端,這個放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部振蕩器時,對HMOS單片機(jī),此引腳應(yīng)接地;對CHMOS單片機(jī),此引腳作為驅(qū)動端。

          XTAL2(18腳)接外晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部,接至上述振蕩器的反相放大器的輸出端。采用外部振蕩器時,對HMOS單片機(jī),該引腳接外部振蕩器的信號,即把外部振蕩器的信號直接接到內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端;對XHMOS,此引腳應(yīng)懸浮。

          3、控制或與其它電源復(fù)用引腳RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP

          ①RST/VPD(9腳)當(dāng)振蕩器運(yùn)行時,在此腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。推薦在此引腳與VSS引腳之間連接一個約8.2k的下拉電阻,與VCC引腳之間連接一個約10μF的電容,以保證可靠地復(fù)位。

          VCC掉電期間,此引腳可接上備用電源,以保證內(nèi)部RAM的數(shù)據(jù)不丟失。當(dāng)VCC主電源下掉到低于規(guī)定的電平,而VPD在其規(guī)定的電壓范圍(5±0.5V)內(nèi),VPD就向內(nèi)部RAM提供備用電源。

          ②ALE/PROG(30腳):當(dāng)訪問外部存貯器時,ALE(允許地址鎖存)的輸出用于鎖存地址的低位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器,ALE端仍以不變的頻率周期性地出現(xiàn)正脈沖信號,此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此,它可用作對外輸出的時鐘,或用于定時目的。然而要注意的是,每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,將跳過一個ALE脈沖。ALE端可以驅(qū)動(吸收或輸出電流)8個LS型的TTL輸入電路。

          對于EPROM單片機(jī)(如8751),在EPROM編程期間,此引腳用于輸入編程脈沖(PROG)。

          ③PSEN(29腳):此腳的輸出是外部程序存儲器的讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令(或常數(shù))期間,每個機(jī)器周期兩次PSEN有效。但在此期間,每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時,這兩次有效的PSEN信號將不出現(xiàn)。PSEN同樣可以驅(qū)動(吸收或輸出)8個LS型的TTL輸入。

          ④EA/VPP(引腳):當(dāng)EA端保持高電平時,訪問內(nèi)部程序存儲器,但在PC(程序計數(shù)器)值超過0FFFH(對851/8751/80C51)或1FFFH(對8052)時,將自動轉(zhuǎn)向執(zhí)行外部程序存儲器內(nèi)的程序。當(dāng)EA保持低電平時,則只訪問外部程序存儲器,不管是否有內(nèi)部程序存儲器。對于常用的8031來說,無內(nèi)部程序存儲器,所以EA腳必須常接地,這樣才能只選擇外部程序存儲器。

          對于EPROM型的單片機(jī)(如8751),在EPROM編程期間,此引腳也用于施加21V的編程電源(VPP)。

          4、輸入/輸出(I/O)引腳P0、P1、P2、P3(共32根)

          ①P0口(39腳至32腳):是雙向8位三態(tài)I/O口,在外接存儲器時,與地址總線的低8位及數(shù)據(jù)總線復(fù)用,能以吸收電流的方式驅(qū)動8個LS型的TTL負(fù)載。

          ②P1口(1腳至8腳):是準(zhǔn)雙向8位I/O口。由于這種接口輸出沒有高阻狀態(tài),輸入也不能鎖存,故不是真正的雙向I/O口。P1口能驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個LS型的TTL負(fù)載。對8052、8032,P1.0引腳的第二功能為T2定時/計數(shù)器的外部輸入,P1.1引腳的第二功能為T2EX捕捉、重裝觸發(fā),即T2的外部控制端。對EPROM編程和程序驗證時,它接收低8位地址。

          ③P2口(21腳至28腳):是準(zhǔn)雙向8位I/O口。在訪問外部存儲器時,它可以作為擴(kuò)展電路高8位地址總線送出高8位地址。在對EPROM編程和程序驗證期間,它接收高8位地址。P2可以驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個LS型的TTL負(fù)載。

          ④P3口(10腳至17腳):是準(zhǔn)雙向8位I/O口,在MCS-51中,這8個引腳還用于專門功能,是復(fù)用雙功能口。P3能驅(qū)動(吸收或輸出電流)4個LS型的TTL負(fù)載。

          作為第一功能使用時,就作為普通I/O口用,功能和操作方法與P1口相同。

          作為第二功能使用時,各引腳的定義如表所示。

          值得強(qiáng)調(diào)的是,P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。

          P3各口線的第二功能定義

          口線 引腳 第二功能

          P3.0 10 RXD(串行輸入口)

          P3.1 11 TXD(串行輸出口)

          P3.2 12 INT0(外部中斷0)

          P3.3 13 INT1(外部中斷1)

          P3.4 14 T0(定時器0外部輸入)

          P3.5 15 T1(定時器1外部輸入)

          P3.6 16 WR(外部數(shù)據(jù)存儲器寫脈沖)

          P3.7 17 RD(外部數(shù)據(jù)存儲器讀脈沖)

          二、MCS-51單片機(jī)的片外總線結(jié)構(gòu)

          綜合上面的描述可知,I/O口線都不能當(dāng)作用戶I/O口線。除8051/8751外真正可完全為用戶使用的I/O口線只有P1口,以及部分作為第一功能使用時的P3口。如圖,是MCS-51單片機(jī)按引腳功能分類的片外總線結(jié)構(gòu)圖。

          由圖我們可以看到,單片機(jī)的引腳除了電源、復(fù)位、時鐘接入,用戶I/O口外,其余管腳是為實現(xiàn)系統(tǒng)擴(kuò)展而設(shè)置的。這些引腳構(gòu)成MCS-51單片機(jī)片外三總線結(jié)構(gòu),即:

          ①地址總線(AB):地址總線寬為16位,因此,其外部存儲器直接尋址為64K字節(jié),16位地址總線由P0口經(jīng)地址鎖存器提供8位地址(A0至A7);P2口直接提供8位地址(A8至A15)。

          ②數(shù)據(jù)總線(DB):數(shù)據(jù)總線寬度為8位,由P0提供。

          ③控制總線(CB):由P3口的第二功能狀態(tài)和4根獨(dú)立控制線RESET、EA、ALE、PSEN組成。

          下表列出各個子系列的配制情況供讀則參考。

          芯片種類 片內(nèi)存儲器 中斷源 定時/計數(shù)器 串行口 電源消耗(mA) 制造工藝

          ROM/EPROM RAM

          8051(8751,8031) 4K 128 5 2 同、異步方式,8位或10位可程序控制 125 HMOS

          8052(8752,8032) 8K 256 6 3 同、異步方式,8位或10位可程序控制 100 HMOS

          80C51(87C51,80C31) 4K 128 5 2 同、異步方式,8位或10位可程序控制 24 CHMOS

          80C52(87C52,80C32) 8K 256 7 3 同、異步方式,8位或10位可程序控制 24 CHMOS

          8044(8744,8344) 4K 192 5 2 S.L.U 200 HMOS

          MSC-51單片機(jī)中央處理器

          中央處理器是單片機(jī)內(nèi)部的核心部件,它決定了單片機(jī)的主要功能特性。中央處理器主要由運(yùn)算部件和控制部件組成。下面我們把中央處理器功能模塊和有關(guān)的控制信號線聯(lián)系起來加以討論,并涉及相關(guān)的硬件設(shè)備(如振蕩電路和時鐘電路)。

          1、運(yùn)算部件:它包括算術(shù)、邏輯部件ALU、布爾處理器、累加器ACC、寄存器B、暫存器TMP1和TMP2、程序狀態(tài)字寄存器PSW以及十進(jìn)制調(diào)整電路等。運(yùn)算部件的功能是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)邏輯運(yùn)算、位變址處理和數(shù)據(jù)傳送操作。

          MCS-51單片機(jī)的ALU功能十分強(qiáng),它不僅可對8位變量進(jìn)行邏輯“與”、“或”、“異或”、循環(huán)、求補(bǔ)、清零等基本操作,還可以進(jìn)行加、減、乘、除等基本運(yùn)算。為了乘除運(yùn)算的需要,設(shè)置了B寄存器。在執(zhí)行乘法運(yùn)算指令時,用來存放其中一個乘數(shù)和乘積的高8位數(shù);在執(zhí)行除法運(yùn)算指令時,B中存入除數(shù)及余數(shù)。MCS-51單片機(jī)的ALU還具有一般微機(jī)ALU,如Z80、MCS-48所不具備的功能,即布爾處理功能。單片機(jī)指令系統(tǒng)中的布爾指令集、存儲器中的位地址空間與CPU中的位操作構(gòu)成了片內(nèi)的布爾功能系統(tǒng),它可對位(bit)變量進(jìn)行布爾處理,如置位、清零、求補(bǔ)、測試轉(zhuǎn)移及邏輯“與”、“或”等操作。在實現(xiàn)位操作時,借用了程序狀態(tài)標(biāo)志器(PSW)中的進(jìn)位標(biāo)志Cy作為位操作的“累加器”.

          運(yùn)算部件中的累加器ACC是一個8位的累加器(ACC也可簡寫為A)。從功能上看,它與一般微機(jī)的累加器相比沒有什么特別之處,但需要說明的是ACC的進(jìn)位標(biāo)志Cy就是布爾處理器進(jìn)行位操作的一個累加器。

          MCS-51單片機(jī)的程序狀態(tài)PSW,是一個8位寄存器,它包含了程序的狀態(tài)信息。


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