在電子技術(shù)領(lǐng)域,51 單片機(jī)是一款應(yīng)用廣泛且具有重要地位的微控制器。圖 1.2.1 至圖 1.2.6 三組圖呈現(xiàn)了 51 單片機(jī)芯片不同封裝的引腳圖和實(shí)物圖,其中標(biāo)有 NC 的表示不連接(No Connect)。初次接觸這些引腳,很多人會(huì)覺得又多又亂,難以記憶。但對(duì)于初學(xué)者而言,單純記憶引腳標(biāo)號(hào)并無實(shí)際意義,邊學(xué)邊記才是更為有效的方法。

在深入了解各個(gè)引腳含義之前,我們需要先掌握如何在實(shí)物上區(qū)分引腳序號(hào)。基于 8051 內(nèi)核的單片機(jī),若引腳數(shù)相同或封裝相同,它們的引腳功能是相通的。常見的 51 單片機(jī)有 40 腳 DIP 封裝,此外還有 20、28、32、44 等不同引腳數(shù)的類型,我們不能僅僅因?yàn)樾酒_數(shù)不是 40 就否定它是 51 單片機(jī)。

下面介紹區(qū)分芯片引腳序號(hào)的方法。無論何種芯片,當(dāng)我們觀察其表面時(shí),通常會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)凹進(jìn)去的小圓坑,或是用顏色標(biāo)識(shí)的小標(biāo)記(如圓點(diǎn)、三角或其他小圖形),這個(gè)小圓坑或小標(biāo)記所對(duì)應(yīng)的引腳就是芯片的第 1 引腳,然后按逆時(shí)針方向依次計(jì)數(shù)。以三組圖中 DIP 封裝的單片機(jī)為例,其左上角有一個(gè)小圓坑,下面還有一個(gè)白色小三角,那么左邊對(duì)應(yīng)的引腳即為第 1 引腳,逆時(shí)針依次為 2、3……40。對(duì)于 PQFP/TQFP 封裝,小圓坑在左下角;對(duì)于 PLCC/LCC 封裝,小圓坑在上面的正中間。在實(shí)際焊接或繪制電路板時(shí),務(wù)必注意引腳標(biāo)號(hào),一旦焊接錯(cuò)誤,作品將無法正常工作。
接下來以圖 1.2.1 PDIP 封裝引腳圖為例,介紹單片機(jī)各個(gè)引腳的功能。40 個(gè)引腳按功能類別可分為三類:
- 電源和時(shí)鐘引腳:如 Vcc、GND、XTAL1、XTAL2(需重點(diǎn)掌握)。Vcc(40 腳)、GND(20 腳)是單片機(jī)電源引腳,不同型號(hào)的單片機(jī)需接入對(duì)應(yīng)電壓的電源,常壓為 +5V,低壓為 +3.3V,使用時(shí)需查看芯片對(duì)應(yīng)文檔。XTAL1(19 腳)、XTAL2(18 腳)是外接時(shí)鐘引腳,XTAL1 為片內(nèi)振蕩電路的輸入端,XTAL2 為片內(nèi)振蕩電路的輸出端。8051 的時(shí)鐘有片內(nèi)時(shí)鐘振蕩和外部時(shí)鐘兩種方式。片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式需在這兩個(gè)腳外接石英晶體和振蕩電容,振蕩電容的值一般取 10p ? 30p;外部時(shí)鐘方式則將 XTAL1 接地,外部時(shí)鐘信號(hào)從 XTAL2 腳輸入。
- 編程控制引腳:如 RST、PSEN、ALE/PROG、EA/VPP(了解即可)。RST(9 腳)是單片機(jī)的復(fù)位引腳,當(dāng)輸入連續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)有效,用于完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作,復(fù)位后程序計(jì)數(shù)器 PC = 0000H,即單片機(jī)從頭開始執(zhí)行程序。PSEN(29 腳)全稱是程序存儲(chǔ)器允許輸出控制端,在讀外部程序存儲(chǔ)器時(shí) PSEN 低電平有效,以實(shí)現(xiàn)外部程序存儲(chǔ)器單元的讀操作。由于現(xiàn)在的單片機(jī)內(nèi)部已有足夠大的 ROM,幾乎無需擴(kuò)展外部 ROM,所以該引腳了解即可。ALE/PROG(30 腳)在單片機(jī)擴(kuò)展外部 RAM 時(shí),ALE 用于控制把 P0 口的輸出低 8 位地址送鎖存器鎖存起來,以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。在沒有訪問外部存儲(chǔ)器期間,ALE 以 1/6 振蕩周期頻率輸出(即 6 分頻),當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí),以 1/12 振蕩周期輸出(12 分頻),可作為外部時(shí)鐘或外部定時(shí)脈沖使用。PROG 為編程脈沖的輸入端,現(xiàn)在很多單片機(jī)(如 STC 單片機(jī))可直接通過串口往內(nèi)部寫程序,不需要編程脈沖引腳,且單片機(jī)內(nèi)部已有豐富的 RAM,無需再擴(kuò)展,所以該引腳用處不大。EA/VPp(31 腳)接高電平時(shí),單片機(jī)讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器;當(dāng)擴(kuò)展有外部 ROM 時(shí),讀取完內(nèi)部 ROM 后自動(dòng)讀取外部 ROM。EA 接低電平時(shí),單片機(jī)直接讀取外部(ROM)。8031 單片機(jī)內(nèi)部沒有 ROM,使用時(shí)該引腳一直接低電平;8751 單片機(jī)燒寫內(nèi)部 EPROM 時(shí),利用此引腳輸入 21V 的燒寫電壓?,F(xiàn)在的單片機(jī)都有內(nèi)部 ROM,設(shè)計(jì)電路時(shí)此引腳始終接高電平。
- I/O 口引腳:如 P0、P1、P2、P3,4 組 8 位 I/O 口(需重點(diǎn)掌握)。P0 口(39 腳 ? 32 腳)是雙向 8 位三態(tài) I/O 口,每個(gè)口可獨(dú)立控制。51 單片機(jī) P0 口內(nèi)部沒有上拉電阻,為高阻狀態(tài),不能正常輸出高 / 低電平,使用時(shí)需外接上拉電阻,一般選擇接入 10KΩ 的上拉電阻。P1 口(1 腳~8 腳)是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口,每個(gè)口可獨(dú)立控制,內(nèi)帶上拉電阻,輸出沒有高阻狀態(tài),輸入也不能鎖存,不是真正的雙向 I/O 口。在作為輸入使用前,要先向該口進(jìn)行寫 1 操作,單片機(jī)內(nèi)部才可正確讀出外部信號(hào),因此稱為準(zhǔn)雙向口。對(duì) 52 單片機(jī) P1.0 引腳的第二功能為 T2 定時(shí)器 / 計(jì)數(shù)器的外部輸入,P1.1 引腳的第二功能為 T2EX 捕捉、重裝觸發(fā),即 T2 的外部控制端。P2 口(21 腳 ? 28 腳)和 P3 口(10 腳 ? 17 腳)也是準(zhǔn)雙向 8 位 I/O 口,每個(gè)口可獨(dú)立控制,內(nèi)帶上拉電阻。P3 口作為功能使用時(shí)與 P1 口相似,作為第二功能使用時(shí),各引腳有特定定義。
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