80C51單片機的引腳功能

1、1.1 80C51單片機的引腳功能80C51系列中，用CHMOS工藝制造的單片機都采用雙列直插式（DIP）40腳封裝，引腳信號完全相同。圖2-9為引腳圖，這40根引腳大致可分為：電源（VCC、VSS、VPP、VPD）、時鐘（XTAL1、XTAL2）、I/O口（P0P3）、地址總線（P0口、P2口）和控制總線（ALE、RST、 、 、 ）等幾部分。它們的功能簡述如下：1電源 Vcc（引腳號40），芯片電源，接+5V；Vss（引腳號20），電源接地端。2時鐘 XTAL1（引腳號18）內(nèi)部振蕩電路反相放大器的輸入端，是外接晶振的一個引腳。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接地。XTAL2（引腳號19）內(nèi)部振

2、蕩器的反相放大器輸出端，是外接晶振的另一端。當(dāng)采用外部振蕩器時，此引腳接外部振蕩源。3控制總線（1）ALE/ （引腳號30）: 正常操作時為ALE功能（允許地址鎖存），用來把地址的低字節(jié)鎖存到外部鎖存器。ALE引腳以不變的頻率（振蕩器頻率的1/6）周期性地發(fā)出正脈沖信號。因此，它可用作對外輸出的時鐘信號或用于定時。但要注意，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LSTTL電路。在8751單片機EPROM編程期間，此引腳接編程脈沖（ 功能）。（2） （引腳號29）：外部程序存儲器讀選通信號。在從外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）期間， 在每個機器周期內(nèi)

3、兩次有效。 可以驅(qū)動8個LSTTL電路。（3）RST/VPD（引腳號9）：復(fù)位信號輸入端。振蕩器工作時，該引腳上持續(xù)2個機器周期的高電平可實現(xiàn)復(fù)位操作。此引腳還可接上備用電源。在Vcc掉電期間，由 向內(nèi)部RAM提供電源，以保持內(nèi)部RAM中的數(shù)據(jù)。       （4） /Vpp（引腳號31）： 為內(nèi)部程序存儲器和外部程序存儲器的選擇端。當(dāng) 為高電平時，訪問內(nèi)部程序存儲器（PC值小于4K）；當(dāng) 為低電平時，訪問外部程序存儲器。對于87C51單片機，在EPROM編程期間，此端為21V編程電源輸入端。4I/O線   

4、60;    （1）P0口（引腳號3239）：單片機的雙向數(shù)據(jù)總線和低8位地址總線。在訪問外部存儲器時實現(xiàn)分時操作，先用作地址總線，在ALE信號的下降沿，地址被鎖存；然后用作為數(shù)據(jù)總線。它也可以用作雙向輸入/輸出口。P0口能驅(qū)動8個LSTTL負(fù)載。       （2）P1口（引腳號18）：準(zhǔn)雙向輸入/輸出口，它能驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。       （3）P2口（引腳號2128）：準(zhǔn)雙向輸入/輸出口。在訪問外部存儲器時，用作高8位地址總線。P2口

5、能驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。       （4）P3口（引腳號1017）：準(zhǔn)雙向輸入/輸出口，它能驅(qū)動4個LSTTL負(fù)載。P3口的每一引腳還有另外一種功能：       P3.0RXD：串行口輸入端       P3.1TXD：串行口輸出端       P3.2 ：外部中斷0中斷請求輸入端      

6、 P3.3 ：外部中斷1中斷請求輸入端       P3.4T0：定時器/計數(shù)器0外部輸入端       P3.5T1：定時器/計數(shù)器1外部輸入端       P3.6 ：外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通信號       P3.7 ：外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通信號5時鐘電路        80C51單片機內(nèi)有一個高增

7、益反相放大器，其頻率范圍為1.2MHz12MHz，XTAL1和XTAL2分別為放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以由內(nèi)部方式或外部方式產(chǎn)生。       80C51內(nèi)部方式時鐘電路如圖2-10（a）所示。在XTAL1和XTAL2引腳上外接定時元件，就能構(gòu)成自激振蕩電路。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振電路。電容器C1和C2主要起頻率微調(diào)作用，電容值可選取為30pF左右（外接晶體時）或40pF左右（外接陶瓷諧振器時）。       80C51外部方式時鐘電路如圖2-10

8、（b）所示。XTAL1接外部振蕩器，XTAL2懸空。對外部振蕩信號無特殊要求，只要保證脈沖寬度，一般采用頻率低于12MHz的方波1.2 80C51 復(fù)位及復(fù)位電路1.2.1 復(fù)位結(jié)構(gòu)圖 2-11 80C51復(fù)位結(jié)構(gòu)80C51復(fù)位結(jié)構(gòu)如圖2-11所示，此處的復(fù)位引腳只是單純地稱為RST而不是RST/VPD，因為CHMOS型單片機的備用電源也是由VCC引腳提供的。無論是HMOS型還是CHMOS型的單片機，在振蕩器正在運行的情況下，復(fù)位是靠在RST/VPD引腳加持續(xù)2個機器周期（即24個振蕩周期）的高電平來實現(xiàn)的。在RST引腳出現(xiàn)高電平后的第二個周期執(zhí)行內(nèi)部復(fù)位，以后每個周期重復(fù)一次，直至RST端變

9、低電平。1.2.2 復(fù)位電路及復(fù)位操作單片機的復(fù)位有上電復(fù)位和按鈕手動復(fù)位兩種。如圖2-12（a）所示為上電復(fù)位電路，圖（b）所示為上電按鍵復(fù)位電路。圖2-12 80C51復(fù)位電路上電復(fù)位是利用電容充電來實現(xiàn)的，即上電瞬間RST端的電位與VCC相同，隨著充電電流的減少，RST的電位逐漸下降。圖2-12 (a)中的R是施密特觸發(fā)器輸入端的一個10K下拉電阻，時間常數(shù)為10×10-6×10×103=100ms。只要VCC的上升時間不超過1ms，振蕩器建立時間不超過10ms，這個時間常數(shù)足以保證完成復(fù)位操作。上電復(fù)位所需的最短時間是振蕩周期建立時間加上2個機器周期時間，

10、在這個時間內(nèi)RST的電平應(yīng)維持高于施密特觸發(fā)器的下閾值。上電按鍵復(fù)位2-12（b）所示。當(dāng)按下復(fù)位按鍵時，RST端產(chǎn)生高電平，使單片機復(fù)位。復(fù)位后，其片內(nèi)各寄存器狀態(tài)見表2-3，片內(nèi)RAM內(nèi)容不變。          表 2-3 復(fù)位后內(nèi)部寄存器狀態(tài)寄存器 內(nèi)容 寄存器 內(nèi)容 PC 0000H TCON 00H ACC OOH TL0 00H PSW 00H TH0 00H SP 07H TL1 00H DPTR 0000H TH1 00H P0P3 0FFH SCON 00H IP ×

11、5;000000B SBUF 不定 IE 0×000000B PCON 0×××0000B TMOD 00H     由于單片機內(nèi)部的各個功能部件均受特殊功能寄存器控制，程序運行直接受程序計數(shù)器PC指揮。表2-3中各寄存器復(fù)位時的狀態(tài)決定了單片機內(nèi)有關(guān)功能部件的初始狀態(tài)。另外，在復(fù)位有效期間（即高電平），80C51單片機的ALE引腳和 引腳均為高電平，且內(nèi)部RAM不受復(fù)位的影響。1.3 80C51單片機時序1.3.1 時鐘周期、機器周期與指令周期1指令周期 CPU執(zhí)行一條指令所用的時間稱為指令周期。一個指令周期由14個機器周期組成。2

12、機器周期 CPU執(zhí)行一個基本操作所用時間稱為機器周期，一個機器周期由6狀態(tài)S1S6組成，每個狀態(tài)由2時鐘脈沖組成，前一個脈沖叫相位P1，后一個脈沖叫相位P2。因此一個機器周期由12個時鐘脈沖S1P1、S1P2、S6P1、S6P2組成，如圖2-13所示。3時鐘脈沖周期 時鐘脈沖周期T為計算機系統(tǒng)主頻f的倒數(shù)，即：T =1/f。若系統(tǒng)主頻為12MHZ，則T=1/12s。在80C51指令系統(tǒng)中，指令長度為13個字節(jié)。在單字節(jié)和雙字節(jié)的指令中，除了乘法和除法指令為4周期以外，都是單周期或雙周期的。三字節(jié)指令都是雙周期的。若系統(tǒng)主頻為12M，則單周期指令執(zhí)行時間為12T=12×121 =1s。

13、雙周期指令執(zhí)行時間為24T=24×121 =2s。4按字節(jié)與周期的指令分類 指令按字節(jié)與周期可分為4類：單字節(jié)單周期、雙字節(jié)單周期、單字節(jié)雙周期、訪問外存儲器指令，現(xiàn)用4條指令來說明4類指令的機器碼字節(jié)數(shù)、機器周期數(shù)及時鐘周期數(shù)。其中，INC指令是將累加器A或DPTR內(nèi)容加1，而MOVX A，DPTR指令是將以DPTR為地址的存儲單元內(nèi)容送累加器A。上述指令將在第三章中介紹，讀者只要知道指 令的機器碼字節(jié)數(shù)及機器周期數(shù)即可。 1.3.2 80C51單片機指令的取指、執(zhí)行時序現(xiàn)按4類指令介紹CPU時序。因為CPU工作的過程就是取指令與執(zhí)行指令的過程，所以CPU必須先取出指令，然后才能執(zhí)

14、行指令。1雙字節(jié)單周期指令 由于雙字節(jié)單周期指令必須在一個周期內(nèi)取機器碼二次，所以必須在一個機器周期內(nèi)安排二次讀操作碼的操作，分別發(fā)生在S1P2與S4P2。在S1P2讀入機器碼74并送入指令寄存器IR，在S4P2讀入數(shù)據(jù)03送入累加器A，即讀2取2。在指令的執(zhí)行過程中，P0口要分時傳送地址與數(shù)據(jù)，因此當(dāng)操作碼的地址從P0口輸出后，必須發(fā)地址鎖存信號ALE給74LS373鎖存器，將地址鎖存在74LS373內(nèi)，騰出P0口讀入機器碼74。在取數(shù)據(jù)03時同樣要發(fā)ALE信號。因此，在一個機器周期內(nèi)地址鎖存信號二次有效，見80C51時序圖2-13。2單字節(jié)單周期指令 對單字節(jié)單周期指令，由于操作碼只有一個

15、字節(jié)，因此第一次讀操作碼有效，而第二次讀的操作碼將被丟棄，即：讀1丟1，且程序計數(shù)器PC不加1。3單字節(jié)雙周期指令 對單字節(jié)雙周期指令，由于操作碼只有一個字節(jié)，而執(zhí)行時間長達(dá)2個機器周期，因此除第1次讀操作碼有效外，其余三次讀的操作碼均被放棄，即：讀1丟3。4訪問外部存儲器指令MOVX 執(zhí)行訪問外部存儲器指令MOVX時，首先從程序存儲器中取出指令，然后從外部數(shù)據(jù)存儲器中取出數(shù)據(jù)，因此該指令執(zhí)行時序圖與前三類指令不同。由于MOVX是單字節(jié)雙周期指令，所以在取指令階段（即第一個機器周期的S1P1到S4P2）是讀1丟1，而在執(zhí)行指令讀數(shù)據(jù)階段（即第一個機器周期的S5到第二個機器周期的S3）所完成的操作如下：（1）先將外部數(shù)據(jù)存儲單元的地址ADDR由DPTR從P0與P2口輸出，即時序圖中的S5P1到S6P2階段。并