MCS-51-单片机总线及接口技术分析.pdf

MCS-51 单片机总线及接口技术分析 曾绮 摘要：本文开始总体上描述了总线与接口的作用及它们之间的关系，然后以MCS-51 单片机 为例介绍了单片机的三种总线：数据总线、地址总线、控制总线。并依据典型的开发板原理 图，介绍了51 单片机与矩阵键盘，LCD 液晶屏等的借口电路。对51 单片机的引脚功能和 读写时序进行了具体介绍。 关键字：MCS-51 总线 接口 键盘 LCD 1. 总线与接口综述 计算机中多个功能部件共享的一组信息传输线称为总线，而接口则是两个系 统或子程序交接并通过它彼此作用的部分。计算机总线按照其所处的层次分类可 分为片内总线、内部总线、系统总线和外部总线。接口按照其传输数据的方式分 类课分为串行接口和并行接口。其实总线与接口是密不可分的，它们一起构成了 计算机或嵌入式系统各功能模块之间的信息传输通道。 MCS-51 单片机主要应用于嵌入式应用中，即单片机并不作为独立的设备， 而是作为 其他设备的智能核心，在设备中起到检测、处理和控制等作用。在单 片机的40 条引脚中有2 条专用于主电源的引脚，2 条外接晶体的引脚，4 条控制 或与其它电源复用的引脚，32 条输入/输出（I/O）引脚。这些引脚构成MCS-51 单片机片外三总线结构，即： ①地址总线（AB）：地址总线宽为 16 位，因此，其外部存储器直接寻址为 64K 字节，16 位地址总线由P0 口经地址锁存器提供8 位地址（A0 至A7）；P2 口直接 提供8 位地址（A8 至A15）。 ②数据总线（DB）：数据总线宽度为8 位，由P0 提供。 ③控制总线（CB）：由P3 口的第二功能状态和4 根独立控制线RESET、EA、ALE、 PSEN 组成。 其中P3 口的大二功能如下所示： P3.0 10 RXD （串行输入口） P3.1 11 TXD （串行输出口） P3.2 12 INT0 （外部中断0） P3.3 13 INT1 （外部中断1） P3.4 14 T0 （定时器0 外部输入） P3.5 15 T1 （定时器1 外部输入） P3.6 16 WR （外部数据存储器写脉冲） P3.7 17 RD （外部数据存储器读脉冲） 2 STC 开发板应用举例 下面以STC 开发板的原理图为例介绍其外部接口： 2.1 芯片引脚图： 以上是双列直插的51 单片机的外部引脚图，图中显示出了第 9、18、19 脚 的使用方法。 ①第9 脚为RST/VPD 当振荡器运行时，在此脚上出现两个机器周期的高电平 将使单片机复位。推荐在此引脚与VSS 引脚之间连接一个约8.2k 的下拉电阻， 与VCC 引脚之间连接一个约10μF的电容，以保证可靠地复位。当二极管发光时 为系统复位。VCC 掉电期间，此引脚可接上备用电源，以保证内部RAM 的数据不 丢失。当VCC 主电源下掉到低于规定的电平，而VPD 在其规定的电压范围（5±0.5V） 内，VPD 就向内部RAM 提供备用电源。 ②18、19 脚为外接晶体引脚XTAL1 和XTAL2 XTAL1 接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入 端，这个放大器构成了片内振荡器。当采用外部振荡器时，对HMOS 单片机，此 引脚应接地；对CHMOS 单片机，此引脚作为驱动端。 XTAL2 接外晶体的另一端。在单片机内部，接至上述振荡器的反相放大器的 输出端。采用外部振荡器时，对HMOS 单片机，该引脚接外部振荡器的信号，即 把外部振荡器的信号直接接到内部时钟发生器的输入端；对XHMOS，此引脚应悬 浮。 2.2 8 段数码管驱动原理图： ①P0 口（39 脚至32 脚）：是双向8 位三态I/O 口，在外接存储器时，与地 址总线的低8 位及数据总线复用，能以吸收电流的方式驱动8 个LS 型的TTL 负 载。在本例中，8 个 p0 口全部用于传输数码管的段码。控制数码管显示的具体 数值。 ②P1 口（1 脚至8 脚）：是准双向8 位I/O 口。由于这种接口输出没有高阻 状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向 I/O 口。P1 口能驱动（吸收或输出 电流）4 个LS 型的TTL 负载。在本例中p1 口用于对8 个数码管进行扫描选择。 在高频率的扫描电压下，可认为8 个数码管同时显示。 2.3 4 ×4 矩阵键盘驱动原理图： ①P2 口（21 脚至28 脚）：是准双向8 位I/O 口。在访问外部存