### MCS-51单片机的引脚描述及片外总线结构 #### 一、芯片的引脚描述 MCS-51系列单片机是广泛应用的一种微控制器，其核心设计围绕着Intel的8051架构。MCS-51单片机通常采用40引脚的直插封装（DIP）形式，也有部分采用44引脚的方型封装。本文主要针对40引脚封装进行讲解，并简要介绍44引脚封装的特点。 #### 二、40引脚封装详解 MCS-51单片机的40引脚封装包括以下几类重要的引脚： ##### 1. 主电源引脚：VCC和VSS - **VCC**（第40脚）：接+5V电压，为单片机供电。 - **VSS**（第20脚）：接地，用于形成完整的电源回路。 ##### 2. 外接晶体引脚：XTAL1和XTAL2 - **XTAL1**（第19脚）：外接晶体的一个引脚，同时也是内部振荡器的输入端。 - **XTAL2**（第18脚）：外接晶体的另一个引脚，连接至内部振荡器的反相放大器输出端。 当采用外部振荡器时，HMOS单片机的XTAL1引脚应接地，XTAL2接外部振荡器的信号；而CHMOS单片机的XTAL1作为驱动端，XTAL2则应处于悬浮状态。 ##### 3. 控制或与其它电源复用引脚：RST/VPD、ALE/PROG、PSEN和EA/VPP - **RST/VPD**（第9脚）：复位引脚，当振荡器运行时，此引脚上的高电平持续两个机器周期将会导致单片机复位。此外，该引脚还可以在主电源VCC下降时，提供备用电源VPD，以保证内部RAM数据不丢失。 - **ALE/PROG**（第30脚）：当访问外部存储器时，ALE信号用于锁存地址的低位字节。即使不访问外部存储器，ALE也会以振荡器频率的1/6的频率输出脉冲信号，可用于定时或作为输出时钟。对于EPROM单片机，在编程过程中，此引脚用于输入编程脉冲。 - **PSEN**（第29脚）：外部程序存储器的读选通引脚，每读取一条指令或常数时，会激活两次。当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不会出现。 - **EA/VPP**（第31脚）：当EA保持高电平时，系统首先访问内部程序存储器，超过一定地址范围后转向外部程序存储器。对于无内部程序存储器的单片机，如8031，此引脚必须接地。对于EPROM型单片机，在编程时此引脚还用于施加21V的编程电源。 ##### 4. 输入/输出（I/O）引脚：P0、P1、P2、P3（共32根） - **P0口**（第39至32脚）：双向8位三态I/O口，用作地址总线的低8位以及数据总线，能够驱动8个LS型的TTL负载。 - **P1口**（第1至8脚）：准双向8位I/O口，可以驱动4个LS型的TTL负载。对于8052等型号，P1.0和P1.1还具有额外的功能，例如T2定时/计数器的外部输入和捕捉/重装触发。 - **P2口**（第21至28脚）：准双向8位I/O口，在访问外部存储器时用作地址总线的高8位，可以驱动4个LS型的TTL负载。 - **P3口**（第10至17脚）：准双向8位I/O口，除了基本的I/O功能外，还包括多种特殊功能，例如串行通信、外部中断等。 #### 三、44引脚方型封装简介 44引脚封装的MCS-51单片机相较于40引脚封装，增加了几个额外的引脚，主要是为了适应更复杂的应用场景。44引脚封装的芯片虽然引脚数量更多，但实际上只有40个是真正使用的，另外四个引脚（标有NC的1、12、23、34）并不使用。 #### 四、片外总线结构 MCS-51单片机的片外总线结构主要包括地址总线和数据总线，以及相应的控制信号线。具体而言： - **地址总线**：由P0口（低8位）和P2口（高8位）组成，共同形成16位地址总线，使得MCS-51单片机能寻址64KB的外部存储空间。 - **数据总线**：由P0口组成，实现与外部存储器或设备之间的数据交换。 - **控制信号线**：包括ALE、PSEN、RD、WR等信号线，用于控制外部存储器的操作。 通过以上引脚描述及片外总线结构的详细介绍，我们可以了解到MCS-51单片机的基本组成及其工作原理。这对于理解和应用MCS-51单片机至关重要。

### MCS-51单片机的内部结构介绍 #### 一、8051单片机片内并行接口 MCS-51系列单片机（也称为8051系列）是一种广泛应用于各种控制领域的微控制器。其内部结构复杂而精妙，特别是其并行接口部分的设计更是其强大功能的基础之一。8051单片机包含四个8位双向并行I/O端口，分别是P0、P1、P2和P3。这些端口在不同的工作模式下具有不同的功能： - **P0端口**：除了作为普通的I/O口外，在访问外部存储器时，它还被用作地址/数据总线。在外部扩展存储器时，P0口的低8位提供地址信息，同时也可以传输数据信号。 - **P1端口**：这是一个典型的通用8位I/O端口，主要用于输入输出操作。 - **P2端口**：在访问外部存储器时，P2口的高8位提供地址信息，即与P0口配合构成完整的16位地址总线。 - **P3端口**：除了基本的I/O功能外，P3口还具有一些特殊的第二功能，例如串行通信、外部中断等。 #### 二、MCS-51的内部资源 MCS-51单片机拥有丰富的内部资源，这些资源为实现复杂的功能提供了可能。主要的内部资源包括： - **CPU**: 8位中央处理器，运行速度可达1MHz，具有良好的性能。 - **RAM**: 片内集成有128B的RAM空间，可以用来存放中间结果、临时数据或寄存器等。 - **ROM**: 标准的MCS-51单片机带有4KB的ROM，用于存储程序代码。 - **定时器/计数器**: 提供了两个16位的定时器/计数器T0和T1，它们可以配置为定时器模式或者计数器模式，并支持多种工作模式。 - **中断系统**: 支持五个中断源（两个外部中断、两个定时器中断和一个串行中断），并且每个中断都可以独立设置优先级。 - **串行通信接口**: 内置全双工串行通信接口，支持异步通信方式，可用于数据交换和远程控制。 #### 三、MCS-51的芯片引脚 MCS-51单片机的封装形式多样，但其基本的引脚配置是相同的。主要包括以下几种类型的引脚： - **电源引脚**：VCC（正电源）、GND（地）。 - **时钟引脚**：XTAL1和XTAL2，用于连接晶振，产生系统时钟信号。 - **控制引脚**：如ALE/PROG（地址锁存使能/EPROM编程）、PSEN（外部程序存储器选通）、EA/VPP（程序存储器选择/EPROM编程电压）等。 - **I/O引脚**：P0~P3共32个双向I/O口，具有不同的功能。 #### 四、单片机的工作方式 MCS-51单片机提供了多种工作方式，以便用户根据实际需求灵活配置： 1. **复位方式**：当单片机启动或需要重新初始化时，可以通过复位引脚RESET来实现。通常采用上电自动复位电路，保证单片机能够可靠复位到初始状态。 2. **程序执行方式**： - 执行内部程序：默认情况下，MCS-51单片机会从内部ROM开始执行指令。 - 执行外部程序：如果设置了EA引脚为低电平，则可以从外部ROM中读取指令执行。 3. **单步执行方式**：这种方式主要用于程序的调试，通过单步指令的方式逐条执行程序，便于观察程序运行过程中的状态变化。 4. **低功耗操作方式**：为了节省电能，MCS-51单片机设计了两种低功耗模式——空闲模式（Idle Mode）和掉电模式（Power-down Mode）。在这些模式下，单片机的部分功能会被关闭，从而大大降低功耗。 5. **编程和校验方式**：对于带有EPROM的MCS-51单片机来说，可以通过特定的引脚组合进行程序的烧录和校验操作，方便用户进行程序的更新和验证。 通过对MCS-51单片机内部结构及工作方式的详细介绍，我们可以更加深入地理解这种经典的微控制器是如何工作的，并且能够在实际应用中更好地利用它的各项特性。

在现代化的工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。例如：在冶金工业、化工生产、电力工程、造纸行业、机械制造和食品加工等诸多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉和锅炉中的温度进行检测和控制。采用MCS-51单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。。 在现代化的工业生产中，各种物理参数的控制至关重要，其中温度控制尤为关键。MCS-51单片机因其灵活性和高效性，常被应用于温度控制系统的构建。本设计主要探讨了利用MCS-51单片机进行温度检测、转换、控制以及硬件电路设计。 1. 温度检测与变送器 温度检测元件通常选用热电偶，例如镍铬/镍铝热电偶，适应于0℃-1000℃的温度范围，对应的输出电压为0mV-41.32mV。变送器分为毫伏变送器和电流/电压变送器，前者将热电偶的微小电压转换为4mA-20mA的电流，后者再将此电流转换为0-5V的电压，便于单片机处理。通过零点迁移，可以提高测量精度。例如，当温度范围在500℃-1000℃时，使用8位A/D转换器可以实现1.96℃以内的量化温度。 2. 接口电路设计 MCS-51系列的8031单片机作为核心处理器，外扩了8155并行接口、EPROM2764程序存储器和ADC0809模数转换器。8155的选通由P2.0和P2.1引脚控制，以实现不同功能，如RAM、I/O端口等。A口连接LED的字形，C口控制LED的字位，实现动态扫描显示以节省硬件资源。 3. 温度控制电路 双向可控硅作为温度调节的关键元件，通过改变其导通时间来调整加热丝的功率，从而控制温度。8031产生的触发脉冲经光电耦合器和驱动器驱动可控硅，以实现精确控制。在交流220V、50Hz的市电回路中，通过软件调整P1.3引脚上的脉冲，实现温度调节。 4. 温度控制算法 温度控制通常采用偏差控制法，即比较实测温度与设定温度的偏差，通过PID算法计算出控制信号调节加热功率。PID控制是工业中最常见的控制策略，能有效稳定系统，达到满意的控制效果。 5. 温度控制程序 程序设计包括键盘扫描、温度显示、采样与滤波、数据处理、越限报警和PID计算等多个模块。主程序负责初始化、显示和扫描，中断服务程序则处理实时事件，如温度采样和PID计算，确保系统的实时响应。 总结来说，MCS-51单片机在温度控制系统中的应用展示了其在工业自动化领域的强大潜力。通过合理的硬件设计和精确的控制算法，可以实现高效、稳定的温度控制，提升产品质量和生产效率，广泛适用于各种工业生产场景。

《51单片机与蓝牙控制技术在智能小车中的应用》 51单片机，作为微控制器领域的经典型号，广泛应用于各种嵌入式系统设计。本项目"TP179-V1.1.2-51单片机蓝牙遥控车"即是以51单片机为核心，通过蓝牙通信技术实现对遥控车的无线控制，为初学者提供了一个深入理解单片机控制和无线通信的实践平台。 51单片机是Intel公司8051系列的CISC（复杂指令集计算）微处理器，它具有丰富的I/O端口、内置RAM和ROM，以及一个8位的中央处理单元。在本项目中，51单片机作为主控单元，负责接收来自蓝牙模块的指令，解析并执行这些指令，从而控制小车的运动方向、速度等参数。 蓝牙控制技术则是本项目的关键组成部分。蓝牙是一种短距离无线通信技术，能够实现设备间的无线连接，具有低功耗、低成本和广泛兼容性的特点。在本项目中，使用蓝牙模块作为51单片机和遥控设备之间的桥梁，用户可以通过手机或其他支持蓝牙的设备发送指令，这些指令经过蓝牙模块传输到51单片机，实现对小车的远程控制。 在实际应用中，蓝牙遥控车的软件部分通常包含两大部分：单片机端程序和用户设备端应用程序。单片机端程序负责接收和解析蓝牙信号，然后根据解析结果驱动电机或舵机；用户设备端应用程序则需要设计用户友好的界面，允许用户输入控制指令，同时与蓝牙模块进行通信。这些程序的编写通常涉及到汇编语言或C语言，对于初学者来说，这既是挑战也是学习的好机会。 硬件方面，除了51单片机和蓝牙模块，遥控车还包括电源管理、电机驱动电路、传感器等。电源管理确保设备的稳定运行；电机驱动电路接收单片机的控制信号，放大电流以驱动小车的电机；而传感器如红外线传感器、超声波传感器等，可以用于避障或定位，增加小车的智能化程度。 项目提供的资源可能包括电路原理图、代码源文件、仿真文件以及相关器件的介绍文档。电路原理图是理解整个系统结构的基础，源代码则揭示了如何实现蓝牙控制和单片机编程的细节。通过仿真文件，开发者可以在不实际搭建硬件的情况下测试和调试程序，大大提高了开发效率。器件介绍文档则帮助用户了解选用的电子元件性能和使用方法，这对于学习电子技术非常有益。 "TP179-V1.1.2-51单片机蓝牙遥控车"项目不仅展示了51单片机的控制能力，也体现了蓝牙技术在物联网领域的应用。它为学习者提供了一个实际操作的平台，有助于深化对单片机编程、无线通信和嵌入式系统设计的理解。通过这个项目，不仅可以掌握基本的编程技能，还能培养动手能力和解决问题的能力，对于未来在物联网、智能家居等领域的发展大有裨益。

"基于-51单片机十字路口交通灯控制系统设计含源码仿真图" 本文介绍了一个基于MCS-51单片机的十字路口交通灯控制系统的设计与仿真。该系统的实现方法是通过对现实路况交通灯的分析研究，了解交通控制系统的实现方法。十字路口交通灯控制系统通常要实现自动控制和在紧急情况下制止普通车辆，而让紧急车辆优先通行。 MCS-51单片机是一种低电压、高性能CMOS 8位微处理器，俗称单片机。它具有4K字节闪存可编程可擦除只读存储器，寿命可达1000次擦除循环。ATMEL的AT89C51单片机是高效微控制器，适合各种嵌入式控制系统。 在交通灯控制系统中，AT89C51单片机用于控制红、黄、绿三色指示灯和四个以倒计时显示的数码管。考虑到紧急车辆，设计紧急车辆开关。系统的工作原理是通过单片机对交通灯的控制，实现自动控制和紧急情况下的优先通行。 PROTEUS嵌入式系统仿真与开发平台是用于仿真交通灯控制系统的工具。通过PROTEUS软件对交通灯控制系统进行仿真，结果表明系统工作性能良好。 交通灯控制系统的设计是通过对交通灯的分析研究，了解交通控制系统的实现方法。十字路口交通灯控制系统通常要实现自动控制和在紧急情况下制止普通车辆，而让紧急车辆优先通行。系统的设计需要考虑到交通灯的控制、红、黄、绿三色指示灯的控制、倒计时显示的数码管的控制等方面。 在交通控制系统中，单片机技术的应用可以实现智能化管理，提高交通的效率和安全性。随着电子技术的开展，单片机技术的应用将变得越来越普遍。 本文还介绍了PROTEUS嵌入式系统仿真与开发平台的使用方法，利用PROTEUS软件对交通灯控制系统进行仿真，结果表明系统工作性能良好。 本文介绍了一个基于MCS-51单片机的十字路口交通灯控制系统的设计与仿真，系统的设计需要考虑到交通灯的控制、红、黄、绿三色指示灯的控制、倒计时显示的数码管的控制等方面。PROTEUS嵌入式系统仿真与开发平台是用于仿真交通灯控制系统的工具，结果表明系统工作性能良好。

无刷电动机是一种用电子换向取代机械换向的新一代电动机，与传统的直流电动机相比，其具有过载能力强，低电压特性好，启动电流小等优点，同时由于采用了电子换向取代了机械换向，使电动机的使用寿命得到很大的提高，所以近年来在工业运用方面大有取代传统直流电动机的趋势，研究无刷直流电动机的驱动控制技术具有重要的实际应用价值。

在51单片机的学习过程中，我们经常会发现中断、计数器/定时器、串口是学习单片机的难点，对于初学者来说，这几部分的内容很难理解。本文就来介绍一下MCS-51单片机定时器和计数器区别。

1、根据定时器/计数器0方式1逻辑结构图，分析门控位GATE取不同值时，启动定时器的工作过程。 答：当GATE=0：软件启动定时器，即用指令使TCON中的TR0置1即可启动定时器0。

MCS-51单片机开发板电路图，该开发板功能齐全，建议使用Adobe Reader阅读！

单片机原理及应用 主编：张毅刚 高等教育出版社 单片机课件