### 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。

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

新手必看的单片机引脚功能介绍

前言现代计算机技术的发展出现了两大分支，即通用计算机系统和嵌入式计算机系统。单片机是嵌入式系统中的典型代表。单片机最本质的功能特性是控制。它将典型的计算机功能资

摘要无论用户使用哪种类型的单片机系统总要涉及到单片机输出电路单片机输出电路是将单片机送出的弱电控制信号进行放大转换到输出设备需要的信号以驱动电机电磁阀继电器和功