单片机AT89C51详解及其功能介绍

一、单片机的主要构成

      单片机的结构有两种类型：一种是程序存储器和数据存储器分开的形式，即哈佛（Harvard）

结构；另一种是通用计算机广泛使用的程序存储器与数据存储器合二为一的结构，即普林斯顿

（
Princeton
）结构。

       中央处理单元（CPU）：负责执行指令和处理数据。
       存储器：包括程序存储器（ROM）和数据存储器（RAM）。
       输入/输出端口（I/O）：用于与外部设备进行数据交换。
       定时器/计数器：用于时间延迟和事件计数。
       串行通信接口：用于与其他设备进行串行数据通信。
       中断系统：用于处理外部和内部的中断请求。

二、单片机外部引脚

8051
单片机有
40
个引脚，可分别连接电源线、接口线和控制线。

1．连接电源线

①
GND
（
20
脚）：接地引脚。

②
V
CC
（
40
脚）：正电源引脚。正常工作时，接
+5V
电源。

2．连接接口线

8051
单片机内部有
4
个
8
位并行
I/O
接口
P0
、
P1
、
P2
和P3
，均可双向使用。

（
1
）
P0
口

32
～
39
脚为
P0.0
～
P0.7
输入
/
输出引脚。
P0
口为双向
8
位三态
I/O
接口，它既可作为通用
I/O
接口，又可作为外部扩展的
数据总线及低
8
位地址总线的分时复用接口。作为通用
I/O
接口
时，需外加上拉电阻；输出数据可锁存，不需外接专用锁存器，输入数据可缓冲，增强了数据
输入的可靠性。每个引脚可驱动
8
个
TTL
负载。
对
EPROM
型芯片（如
8751
）进行编程
/
校验时，
P0
口用于数据总线或地址总线低
8
位。

（
2
）
P1
口

1
～
8
脚为
P1.0
～
P1.7
输入
/
输出引脚。
P1
口为
8
位准双向
I/O
接口，内部具有上拉电阻，一般作为通用
I/O
接口使用。它的每一位都可以分别定义为输入或输出，作为输入时，锁存器必须
置
1
。每个引脚可驱动
4
个
TTL
负载。

（
3
）
P2
口

21
～
28
脚为
P2.0
～
P2.7
输入
/
输出引脚。
P2
口为
8
位准双向
I/O
接口，内部具有上拉电阻，可直接连接外部
I/O
设备。它与地址总线高
8
位分时复用，可驱动
4
个
TTL
负载。一般用于外
部扩展的高
8
位地址总线。对
EPROM
型芯片（如
8751
）进行编程和校验时，用于接收高
8
位地址。

（
4
）
P3
口

10
～
17
脚为
P3.0
～
P3.7
输入
/
输出引脚。
P3
口为
8
位准双向
I/O
接口，内部具有上拉电阻。它是双功能复用口，每个引脚可驱动
4
个
TTL
负载。作为通用
I/O
接口时，功能与
P1
口相同。
作为第二功能使用时，各位的作用见表
1.5
。通常使用第二功能。

3．连接控制线

（
1
）
RST/V
PD
（
9
脚）

RST/V
PD
脚是复位信号
/
备用电源线引脚。当
8051
单片机通电时，时钟电路开始工作，
RST引脚出现
24
个时钟周期以上的高电平，系统即初始复位。初始复位后，
PC
指向
0000H
单元，
P0
～
P3
输出口全部为高电平，
SP
为
07H
，其他专用寄存器被清
0
。
RST
由高电平下降为低电平
后，系统立刻从
0000H
地址开始执行程序。
8051
单片机的复位方式可以是自动复位，也可以是
手动复位。
RST/V
PD
脚的第二功能是连接备用电源输入线，当主电源
V
CC
发生故障而降低到规定电平时，
RST/V
PD
引脚的备用电源自动投入，以保证单片机内部
RAM
中的数据不丢失。

（
2
）
ALE/
PROG
（
30
脚）

ALE/
PROG
是地址锁存允许
/
编程复用引脚。其第一功能是地址锁存信号的输出端，配合外部锁存器，用于锁存地址的低
8
位；其第二功能是编程脉冲输入端，当对
EPROM
型芯片（如
8751
）进行编程和校验时，此引脚传送
52ms
宽的负脉冲选通信号，用于控制芯片的写入操作。
ALE
每个机器周期两次有效，输出一个
1/6
振荡频率的正脉冲信号，该信号可以用于识别
单片机是否工作，也可以当作一个时钟向外输出。但当访问外部数据存储器时（执行
MOVX
指
令），
ALE
会跳过一个脉冲。

（
3
）
EA
/V
PP
（
31
脚）

EA
/V
PP
是允许访问外部程序存储器
/
编程电源线。
8051
单片机内置有
4KB
的程序存储器，当
EA
为高电平并且程序大小小于
4KB
时，读取内部程序存储器指令数据，而当程序大小超过
4KB
时，读取外部程序存储器指令。如果
EA
为低电平，则不管程序大小，一律读取外部程序存
储器指令。显然，对于内部无程序存储器的
MCS-51
单片机（如
8031
），其
EA
端必须接地。
EA
/V
PP
是复用引脚，其第二功能是内部
ROM
编程
/
校验时的电源，在编程时，
EA
/V
PP
脚
需加上
21V
的编程电压。

（
4
）
XTAL1
和
XTAL2
（
19
和
18
脚）

XTAL1
脚为内部振荡器反相放大器及内部时钟发生器的输入端，
XTAL2
脚为内部振荡器反相放大器的输出端。
8051
单片机的时钟有两种连接方式：一种是内部时钟振荡方式，但需将
18
和
19
脚外接石英晶体（频率为
1.2
～
12MHz
）和振荡电容，振荡电容的值一般取
10
～
30pF
，典
型值为
30pF
，如图
1.7
（
a
）所示；另外一种是外部时钟方式，外部时钟信号从
XTAL1
脚输入，
XTAL2
脚悬空，如图
1.7
（
b
）所示。

（
5
）
PSEN
（
29
脚）

PSEN
是外部
ROM
选通线。在访问外部
ROM
执行指令
MOVC
时，
8051
单片机自动在
PSEN引脚上产生一个负脉冲，用于对外部
ROM
的读选通，
16
位地址数据将出现在
P2
和
P0
口上，
外部程序存储器则把指令数据放到
P0
口上，由
CPU
读取并执行。在其他情况下，
PSEN
引脚均
·
22
·为高电平封锁状态。作者：辽逸