2.2 51系列單片機的引腳功能

在MCS-51系列單片機的產品線中，所有產品都是以Intel的8051為核心電路發展起來的。它們具有和8051一致的硬件結構和軟件特征。

隨著技術的發展，各種新型的單片機層出不窮，性能不斷提升，價格也越來越低。所以本章在介紹51系列單片機時，不是局限于介紹基本的8051，而是以最新型的51系列單片機來進行介紹。這些新型的單片機在基本功能上和8051完全一致。這樣，可以在介紹51系列單片機基本原理的時候，融入最新的設計元素。

2.2.1 51系列單片機的引腳封裝

MCS-51系列單片機有各種封裝形式，這里均以雙列直插DIP形式的封裝來進行介紹。Intel的8051的引腳配置，如圖2.2所示。這是40針封裝的雙列直插DIP式結構，40個引腳中，正電源和地線兩根，外置石英振蕩器的時鐘線兩根，4組8位共32個I/O口，中斷口線與P3口線復用。

Atmel公司的AT89S系列與MCS-51系列是兼容的，這里主要以AT89S52單片機來介紹51系列單片機的基本原理。AT89S52的引腳配置，如圖2.3所示，這是40針雙列直插的封裝形式。

從圖中可以看出，8051和AT89S52各個引腳的基本功能是完全一致的，不同的是AT89S52內部存儲器的空間大，而且部分引腳有了擴展功能，在下面的章節中會詳細介紹。

2.2.2 51系列單片機引腳說明

雖然市場上51系列單片機種類很多，但由于51系列單片機的引腳都基本兼容。這里以AT89S52為原型，介紹51系列單片機的引腳功能。

1．電源引腳

◆ VCC（Pin40）：電源端。正電源接4.0～5.0V電壓，正常工作電壓為+5V。

◆ GND（Pin20）：接地端。

2．外接晶振或外部振蕩器引腳

◆ XTAL1（Pin19）：時鐘XTAL1腳，片內振蕩電路的輸入端。

◆ XTAL2（Pin18）：時鐘XTAL2腳，片內振蕩電路的輸出端。

AT89S52的時鐘有兩種方式，一種是片內時鐘振蕩方式，在18和19腳外接石英晶體（0～33MHz）和振蕩電容，振蕩電容的值一般取10～30pF。另外一種是外部時鐘方式，將XTAL2懸空，外部時鐘信號（0～33MHz）從XTAL1腳輸入。

3．輸入/輸出（I/O）端口引腳

AT89S52提供了4個8位并行I/O端口，基本的功能和其他51系列單片機完全一致，部分引腳有擴展功能。

◆ P0口：即P0.0～P0.7（Pin39～Pin32），輸入/輸出腳，可用于8位并行I/O口或分時復用為地址和數據總線。P0口作為輸出口時，每個引腳負載8個TTL；在外擴存儲器時，可定義為低8位地址/數據線；定義為I/O口時，需外接上拉電阻，為準雙向I/O口，在程序中向該端口寫入“1”后，成為高阻抗輸入口；在對片內Flash編程時，P0口可以接收字節代碼，在程序校驗時輸出字節代碼，程序校驗期間應外接上拉電阻。

◆ P1口：即P1.0～P1.7（Pin1～Pin8），輸入/輸出腳，8位準雙向并行I/O口。P1口內部已經具有上拉電阻的8位準雙向I/O口，能負載4個TTL；在Flash編程和校驗時，定義為低8位地址線。和基本的8051不同的是，其部分引腳具有第二功能。引腳P1.0是定時/計數器T2的外部計數輸入，引腳P1.1表示定時/計數器T2捕獲/再裝入觸發及方向控制，引腳P1.5（MOSI）、P1.6（MISO）和P1.7（SCK）用于系統內部編程。

◆ P2口：即P2.0～P2.7（Pin21～Pin28），輸入/輸出腳，8位準雙向并行I/O口。P2口內部已經具有上拉電阻的8位準雙向I/O口，能負載4個TTL；當訪問外部存儲器時，定義為高8位地址線。如果只需8位地址線，它將輸出特殊功能寄存器（鎖存器）中的內容。

◆ P3口：即P3.0～P3.7（Pin10～Pin17），輸入/輸出腳，8位準雙向并行I/O口。P3口內部已經具有上拉電阻的8位準雙向I/O口，能負載4個TTL。和普通的8051一樣，每個引腳都具有第二功能。引腳P3.0（RXD）和引腳P3.1（TXD）用于串行數據傳輸，分別為串行數據的接收和發送端口；引腳P3.2和引腳P3.3為外部中斷請求，分別用于和的中斷輸入；引腳P3.4（T0）和引腳P3.5（T1），分別為定時/計數器0和定時/計數器1的外部計數輸入端；引腳P3.6（）和引腳P3.7（）用于讀/寫單片機外部RAM，分別是外部數據寫選通信號和讀選通信號。

4．控制、復位和選通引腳

◆ RST（Pin9）：單片機內部CPU的復位信號輸入端。

◆ 在單片機的振蕩器啟動后，該引腳置2個機器周期以上高電平，便可以實現復位。另外，對于AT89S52，其內部包含定時監視器（看門狗）電路。在定時監視器（看門狗）定時輸出后，該引腳置高電平，并持續96個振蕩周期，也可以實現復位。

◆ 特殊功能寄存器AUXR中的DISRT0位可以使復位無效。在默認的DISRT0位狀態下，RST引腳上的高電平有效。

◆ ALE為地址鎖存使能端和編程脈沖輸入端。

◆ 當訪問外部程序存儲器時，ALE（地址鎖存）的負跳變將低8位地址打入鎖存；而非訪問內部程序存儲器時，ALE端將有一個1/6振蕩頻率的正脈沖信號，該信號可以用于外部計數或時鐘信號。當訪問外部數據存儲器（執行MOVX類指令）時，ALE會跳過一個脈沖。

◆ 在Flash編程時，該引腳用于輸入編程脈沖（）。

◆ 另外，在程序中，可對特殊功能寄存器區的地址為8EH單元的D0位置“1”，可禁止ALE輸出，只有在執行MOVX或MOVC類指令時，ALE才被激活，仍輸出鎖存有效；在執行外部程序時，該設定禁止ALE位無效。

◆ 訪問外部程序存儲器讀選通信號。

◆ 當單片機訪問外部程序存儲器，讀取指令碼時，每個機器周期產生2次有效信號，即此腳輸出2個負脈沖選通信號；在執行片內程序存儲器讀取指令碼時，不產生此脈沖；在讀/寫外部數據時，也不產生脈沖信號。

◆ 為訪問內部或外部程序存儲器選擇信號，在Flash編程時，提供Flash編程電壓VPP。

◆ 當CPU訪問外部程序存儲器（0000H～FFFFH單元）時，則必須保持低電平（即接GND端）；當保持高電平（即接VCC端）時，則CPU先從片內0000H單元開始，執行內部程序存儲器程序；如果外部還有擴展程序存儲器，則CPU在執行完內部程序存儲器程序后，自動轉向執行外部程序存儲器程序；對片內Flash編程時，此引腳用于輸入編程允許電壓。另外，如果單片機的保密位被編程，則復位時，內部會鎖存端的狀態。