51单片机 rxd 详解51系列单片机引脚及功能|技术文档|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

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单片机串行口的工作方式解析

方式0是外接串行移位寄存器方式。工作时，数据从RXD串行地输入/输出，TXD输出移位脉冲，使外部的移位寄存器移位。波特率固定为fosc/12（即，TXD每机器周期输出一个同位脉冲时，RXD接收或发送一位数据）。每当发送或接收完一个字节，硬件置TI=1或RI=1，申请中断，但必须用软件清除中断标志。

实际应用在串行I/O口与并行I/O口之间的转换。

2）方式1

方式1是点对点的通信方式。8位异步串行通信口，TXD为发送端，RXD为接收端。一帧为10位，1位起始位、8位数据位（先低后高）、1位停止位。波特率由T1或T2的溢出率确定。

在发送或接收到一帧数据后，硬件置TI=1或RI=1，向CPU申请中断；但必须用软件清除中断标志，否则，下一帧数据无法发送或接收。

（1）发送：CPU执行一条写SBUF指令，启动了串行口发送，同时将1写入输出移位寄存器的第9位。发送起始位后，在每个移位脉冲的作用下，输出移位寄存器右移一位，左边移入0，在数据最高位移到输出位时，原写入的第9位1的左边全是0，检测电路检测到这一条件后，使控制电路作最后一次移位，/SEND和DATA无效，发送停止位，一帧结束，置TI=1。

（2）接收：REN=1后，允许接收。接收器以所选波特率的16倍速率采样RXD端电平，当检测到一个负跳变时，启动接收器，同时把1FFH写入输入移位寄存器（9位）。由于接、发双方时钟频率有少许误差，为此接收控制器把一位传送时间16等分采样RXD，以其中7、8、9三次采样中至少2次相同的值为接收值。接收位从移位寄存器右边进入，1左移出，当最左边是起始位0时，说明已接收8位数据，再作最后一次移位，接收停止位。此后：

A、若RI=0、SM2=0，则8位数据装入SBUF，停止位入RB8，置RI=1。

B、若RI=0、SM2=1，则只有停止位为1时，才有上述结果。

C、若RI=0、SM2=1，且停止位为0，则所接数据丢失。

D、若RI=1，则所接收数据丢失。

无论出现那种情况，检测器都重新检测RXD的负跳变，以便接收下一帧。

3）方式2、方式3

方式2和方式3是9位异步串行通信，一般用在多机通信系统中或奇偶校验的通信过程。在通讯中，TB8和RB8位作为数据的第9位，位SM2也起作用。方式2与方式3的区别只是波特率的设置方式不同。

（1）发送

向SBUF写入一个数据就启动串口发送，同时将TB8写入输出移位寄存器第9位。开始时，SEND和DATA都是低电平，把起始位输出到TXD。DATA为高，第一次移位时，将‘1’移入输出移位寄存器的第9位，以后每次移位，左边移入‘0’，当TB8移到输出位时，其左边是一个‘1’和全‘0’。检测到此条件，再进行最后一次移位，/SEND=1，DATA=0，输出停止位，置TI=1。

（2）接收

置REN=1，与方式1类似，接收器以波特率的16倍速率采样RXD端。

起始位0移到输入寄存器的最左边时，进行最后一次移位。在RI=0，SM2=0或接收到的第9位=1时，收到的一字节数据装入SBUF，第9位进入RB8，置RI=1；然后又开始检测RXD端负跳变。

3、多机通信

在这里，多机系统是指‘一主多从’。51系列单片机中，利用第9位TB8/RB8来区分地址与数据信息，用位SM2确定接收方是否对地址或数据帧敏感。其原则是：

1）发送方用第9位TB8=1标志地址帧，TB8=0标志数据帧。

2）接收方若设置SM2=1，则只能接收到地址信息，若设SM2=0，则不管是地址还是数据帧，都能接收到。

利用方式2、3的特点，在点对点的通讯中，在发送方可以用第9位TB8作为奇偶校验位。在接收方，SM2位必须清0。

4、波特率

1）方式0的波特率=fosc/12

2）方式2的波特率=2^smod*fosc/64

3）方式1、3的波特率由T1或T2的溢出率和SMOD位确定：

（1）用T1：波特率=2^smod*T1定时器的溢出率/32，T1为方式2T1定时器溢出率=1/（（12/fosc）*（256-X））例：已知fosc=6MHz，SMOD=0，设置波特率为2400，求T1的计数初值X。

波特率=1/（（12/fosc）*（256-X））/32=fosc/12*32（256-X）（256-X）=fosc/2400/384=6M/2400/384；256-X~=6.5104X~=250=FAH 只能近似计算。

若fosc=11.0592MHz，则256-X=11.0592M/2400/384=4068/384=12 X=F4H；可精确算出，对其它常用的标准波特率也是能正确算出。所以这个晶振频率是最常用的。

如果SMOD=1，则同样的X初值得出的波特率加倍。

（3）用T2：

在52型单片机中，串口方式1、3的波特率发生器选择由TCLK、RCLK位确定是T1还是T2。若TCLK=1，则发送器波特率来自T2，否则来自T1。若RCLK=1，则接收器波特率来自T2，否则来自T1。

由T2产生的波特率与SMOD无关。T2定时的最小单元=2/fosc。T2的溢出脉冲16分频后作为串口的发送或接收脉冲。

波特率=（1/（（2/fosc）（65536-X）））/16=fosc/（32（65536-X））例：已知fosc=11.0592MHz，求波特率=2400时的X2400=11059200/（32（65536-X）） 65536-X=144 X=65392=FF70H计数器初值寄存器：RCAP2H=0FFH，RCAP2L=70H。