详解51系列单片机引脚及功能

51系列单片机有各种封装形式，这里以40引脚双列直插DIP形式的封装来进行介绍，如图1.1所示。其中正电源和地线两根，外置石英振荡器的时钟线两根，4组8位共32个I/O口，中断口线与P3口线复用。

图1.1　8051双列直插式的引脚配置

有些新型的单片机在引脚数量以及功能上都略有区别，但都是基于51系列单片机内核。这里介绍的内容同样适用于新型的单片机。下面介绍51系列单片机的引脚功能，这些是学习单片机程序设计必须要了解和掌握的基础知识。

❑电源引脚：主要负责单片机的供电，有两根引脚。VCC(Pin40)为正电源端，接5.0V电压;GND(Pin20)为接地端。

❑外接晶振或外部振荡器引脚：主要负责为单片机的运行提供时钟振荡器，主要有两根引脚。其中，XTAL1(Pin19)为时钟XTAL1脚，片内振荡电路的输入端;XTAL2(Pin18)为时钟XTAL2脚，片内振荡电路的输出端。

8051单片机的时钟振荡器有两种工作方式。一种是片内时钟振荡方式，在18和19脚外接石英晶体和振荡电容，振荡电容的值一般取10～30pF。另外一种是外部时钟方式，由外部直接提供时钟源。

❑P0口：即P0.0～P0.7(Pin39～Pin32)，输入输出脚，可用于8位并行I/O口或分时复用为地址和数据总线。

P0定义为I/O口时，为准双向I/O口，需外接上拉电阻，在程序中向该端口写入1后，成为高阻抗输入口。P0口作为输出口时，每个引脚可以负载8个TTL。在外扩存储器时，可定义为低8位地址/数据线。

❑P1口：即P1.0～P1.7(Pin1～Pin8)，输入输出脚，8位准双向并行I/O口。P1口内部已经具有上拉电阻，为8位准双向I/O口，能负载4个TTL;在Flash编程和校验时，定义为低8位地址线。

❑P2口：即P2.0～P2.7(Pin21～Pin28)，输入输出脚，8位准双向并行I/O口。P2口内部已经具有上拉电阻，为8位准双向I/O口，能负载4个TTL;当访问外部存储器时，定义为高8位地址线。

❑P3口：即P3.0～P3.7(Pin10～Pin17)，输入输出脚，8位准双向并行I/O口。P3口内部已经具有上拉电阻，为8位准双向I/O口，能负载4个TTL。

P3口每个引脚都具有第二功能。引脚P3.0(RXD)和引脚P3.1(TXD)分别为串行数据的接收和发送端口，用于串行数据传输;引脚P3.2和引脚P3.3为外部中断请求，分别用于

和

的中断输入;引脚P3.4(T0)和引脚P3.5(T1)，分别为定时器/计数器T0和T1的外部计数输入端;引脚P3.6(

)和引脚P3.7(

)用于读写单片机片外RAM存储器，分别是外部数据写选通信号和读选通信号。

❑RST(Pin9)：单片机内部CPU的复位信号输入端。在单片机的振荡器启动后，该引脚置两个机器周期以上高电平，便可以实现复位。

❑

(Pin30)：地址锁存使能端和编程脉冲输入端。

当访问外部程序存储器时，ALE引脚的负跳变将低8位地址打入锁存;而非访问内部程序存储器时，ALE引脚将有一个1/6振荡频率的正脉冲信号，该信号可以用于外部计数或时钟信号。当访问外部数据存储器(执行MOVX类指令)时，ALE引脚会跳过一个脉冲。另外，对8EH单元的特殊功能寄存器的D0位置1，可禁止ALE输出，只有在执行MOVX或MOVC类指令时，ALE才被激活，仍输出锁存有效。在执行片外程序代码时，该设定禁止ALE位无效。

❑

(Pin29)：访问外部程序存储器的读选通信号。

当单片机访问外部程序存储器，读取指令码时，每个机器周期产生2次有效信号，即此脚输出2个负脉冲选通信号;在执行片内程序存储器以及读写外部数据时，不产生

脉冲信号。

❑

(Pin31)：

为访问内部或外部程序存储器选择信号。

当8051 CPU访问外部程序存储器时，则

必须保持低电平;当

保持高电平时，则8051 CPU先从片内0000H单元开始，执行内部程序存储器程序;如果外部还有扩展程序存储器，则8051 CPU在执行完内部程序存储器程序后，自动转向执行外部程序存储器中的程序。

51单片机芯片引脚分布及功能

常见的MSC-51单片机中一般采用双列直插（DIP）封装，共40个引脚。

图为引脚排列图。其中的40个引脚大致可以分为四类：电源、时钟、控制和I/O引脚。

一：电源

VCC：芯片电源，一般为+5V。

VSS：接地端。

二：时钟

XTAL1和XTAL2：晶体振荡电路反相输入端和输出端。

当使用内部振荡电路时，需要外接晶振，常见的有4M、6M、11.0592M、12M等。

当使用外部振荡输入时XTAL1接地，XTAL2接外部振荡脉冲输入。

三：控制线

MCS-51单片机的控制线共有4根，其中3根是复用线，具有两种功能。

1、ALE/PROG：地址锁存允许/编程脉冲

ALE:正常使用时为ALE功能，主要用来锁存PO口送出的8位地址。

PO口一般分时传送低8位地址信号，且均为二进制数。

区分是否是低8位数据信号还是地址信号就看ALE引脚。

当ALE引脚信号有效时，PO口传送的是低8位地址信号；

当ALE无效时，PO口传送的是8位数据信号。

一般在ALE引脚的下降沿锁定PO口传送的内容，即低8位地址信号。

当CPU不执行访问外部RAM指令（MOVX）时，ALE以时钟振荡频率1/6的固定频率输出。

所以ALE信号也可以作为外部芯片的时钟信号。

但当CPU执行访问外部RAM（MOVX）时，ALE将跳过一个ALE脉冲。

PROG:当单片机在编程期间，该引脚输入编程脉冲（由编程器提供）。

2、PSEN：外部ROM读选通信号

当单片机读外部ROM时，每个机器周期内PSEN有两次有效输出。

PSEN就相当于外部ROM芯片输出允许的选通信号。

但读片内ROM和读片外RAM时无效。

3、RST：复位引脚

RST为单片机上电复位输入端。

只要在该引脚上连续保持两个机器周期以上的高电平，单片机就可以实现复位操作。

复位后程序从0000H出开始执行。

在一般应用中可以用RC电路来实现单片机的上电复位。

在一些工业控制等要求较高的场合一般用专用的看门狗芯片进行复位以及电源监控。

典型的RC上电复位电路如下图所示：

4、EA/VPP：内外ROM选择/EPROM编程电源

EA：正常工作时，EA为内部ROM选择端。

MCS-51型单片机的寻址范围为64KB，其中4K在片内，60K在片外。

当EA为高电平时，先访问内ROM，当程序长度超过4K时将自动转向执行外部ROM中的程序。

当EA为低电平时单片机只访问外部ROM，对老的8031单片机（因片内没有ROM），EA必须接地。

目前的大部分单片机都自带ROM，所以一般应用中也将EA接高电平。

VPP：对于有内部EPROM的单片机，在片内EPROM的编程期间，此引脚用于施加编程电源。

四：I/O引脚

MCS-51单片机共有4个8位并行I/O端口，共32个可编程I/O引脚。

4个I/O口各有各的功能，在一般情况下：

PO口专用于分时传送低8位地址信号和8位数据信号。

P2口专用于传送高8位地址信号。

P3口大部分时间用于第二功能。

当然所有的I/O口都可以作为普通的输入/输出端口用。

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