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51单片机的基本信息

单片机的应用很广泛，种类也很多，本篇文章主要来聊聊51单片机标号信息、封装类型及外部引脚 。
目前单片机很多，有8051、PIC、MS430、AVR等 。单片机虽然型号不同，但是芯片内部的资源种类都差不多，而且这些资源的使用方法也大同小异 。可以说学会一种，其他种类融会贯通 。8051系列是老型号，这种单片机虽不是目前功能最强大，但却是用得最广泛的，教案资源最多，软件支持和硬件开发都很成熟 。世界上不同国家的很多芯片厂商都生产各种单片机，以51单片机为例，如表1-1-1所示 。
由于厂商及芯片型号比较多，我们不能一一举出，以上所提到的都是51内核扩展出来的单片机，即通常我们所说的51单片机 。
1.标号信息 
每一块单片机上都会标有型号说明 。下面我们以如图1-1-2所示Atmel公司生产的AT89S52—24PC 0314 芯片为例，对单片机的标号信息解释如下 。
图1-1-2  AT89S52—24PC 0314 芯片 
AT89系列单片机型号由三个部分组成，它们分别是前缀、型号、后缀，其格式为：AT89C(LV、S)XXXX—XXXX 。
AT—前缀，表示该芯片为Atmel公司生产的产品 。 
89S52—型号，型号由89SXXXX或89CXXXX或89LVXXXX表示 。其中，8—表示该芯片为8052内核芯片 。      
 9—表示芯片内部含Flash存储器 。 
S—表示该芯片含有可串行下载功能的Flash存储器，即具有ISP可在线偏程功能 。C—表示该器件为CMOS产品 。LV—表示该芯片为低电压产品(通常为3.3V电压供电) 。 
5—固定不变 。 
2—表示该芯片内部程序存储空间的大小 。1为4KB，2为8KB，3为12KB，即该数乘上4KB就是该芯片内部的程序存储空间大小 。程序空间大小决定了一个芯片所能装入执行代码的多少 。一般来说，程序存储空间越大，芯片价格也越高，所以我们在选择芯片时要根据自己硬件设备实现功能所需代码的大小来选择价格合适的芯片，只要程序能装得下，同类芯片的不同型号不会影响其功能 。 
24PC—后缀 。后缀由“XXXX”四个参数组成，与产品型号间用“—”隔开 。 
后缀中第一个参数“X”表示速度 。其中，X=12，表示速度为12MHz 。       
X=20，表示速度为20MHz 。       
X=24，表示速度为24MHz 。 
后缀中第二个参数“X”表示封装 。其中，X=P，表示塑料直插双列DIP封装 。       
X=J，表示带引线J的塑料芯片封装 。 
后缀中第三个参数“X”表示温度范围 。 
其中，
X=C，表示商业用产品，温度范围为0°C~+70°C 。       
X=I，表示工业用产品，温度范围为-40°C~+85°C 。       
X=A，表示汽车用产品，温度范围为-40°C~+125°C 。       
X=M，表示军用产品，温度范围为-55°C~+150°C 。 
后缀中第四个参数“X”表示产品的处理情况 。其中，X为空，表示处理工艺是标准工艺 。       
X=/883，表示处理工艺采用MIL-STD-883标准 。 
则单片机型号为“AT89S52—24PC 0314”，表示该单片机是Atmel公司生产的,含有可串行下载功能的Flash存储器，速度为24MHz，封装为塑料直插双列DIP，是商业用产品，按标准处理工艺生产 。另外“0314”表示本批芯片生产日期为03年的第14周 。
 
关于芯片上的标号，其他厂商大同小异，若大家还想详细了解，请上网搜索相关资料 。
2.封装类型 
(1)DIP(DualIn-line Package)双列直插式封装 
DIP是指采用双列直插式封装的集成电路芯片，绝大多数中小规模集成电路(IC)均采用这种封装形式，其引脚数一般不超过100个 。采用DIP封装的CPU芯片有两排引脚，需要插入到具有DIP结构的芯片插座上 。当然，也可以直接插在有相同焊孔数和几何排列的电路板上进行焊接，如图1-1-3所示 。 
图1-1-3  DIP封装
【51单片机的基本信息】
图1-1-4  PLCC封装
(2)PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier)带引线的塑料芯片封装     
PLCC指带引线的塑料芯片封装载体，它是表面贴型封装之一，外形呈现正方形，引脚从封装的四个侧面引出，呈丁字形，是塑料制品，外形尺寸比DIP封装小得多 。PLCC封装适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线，具有外形尺寸小、可靠性高的优点，如图1-1-4所示 。
(3)QFP(Quad Flat Package)塑料方型扁平式封装和PFP(Plastic Flat Package)塑料扁平组件式封装
QFP与PFP两者可统一为PQFP(Plastic Quad Flat Package)，QFP封装的芯片引脚之间距离很小，引脚很细，一般大规模或超大规模集成电路都采用这种封装形式，其引脚数一般在100个以上 。用这种形式封装的芯片必须采用SMD(表面安装设备技术)将芯片与主板焊接起来 。采用SMD安装的芯片不必在主板上打孔，一般在主板表面上有设计好的相应引脚的焊点 。PFP封装的芯片与QFP方式基本相同，它们唯一的区别是QFP一般为正方形，而PFP既可以是正方形，也可以是长方形，如图1-1-5所示 。
图1-1-5  PQFP封装
3.外部引脚 
图1-1-6(a)、1-1-6(b)所示分别是AT89S52单片机的实物图和引脚图 。 
图1-1-6  AT89S52单片机实物与引脚图 
由图1-1-6可知，AT89S52的DIP封装芯片共有40个引脚，采用引脚复用技术(即一个引脚可有两种功能，一个称为第一功能，另一个称为第二功能)，满足单片机引脚数目不够而功能较多的需要 。40个引脚我们按其功能类别将它们分成三类 。
(1)电源和时钟引脚 。如VCC、GND、XTAL1、XTAL2 。
VCC(40脚)、GND(20脚)：单片机电源引脚 。不同型号单片机接入对应电源电压，常压为+5V，低压为+3. 3V，大家在使用时要查看其芯片的对应文档 。
 
XTAL1(19脚)、XTAL2(18脚)：外接时钟引脚 。XTAL1为片内振荡电路的输入端，XTAL2为片内振荡电路的输出端 。
8051的时钟有两种方式，一种是片内时钟振荡方式，需在这两个引脚外接石英晶体和振荡电容，振荡电容的值一般取10P~30P，如图1-1-7所示 。另一种是外部时钟方式，即XTAL2将接地，外部时钟信号从XTAL1脚输入，如图1-1-8所示 。这种方式主要用于解决单片机系统中的同步问题 。
图1-1-7  片内时钟振荡方式
图1-1-8  外部时钟方式
(2)I/O口引脚 。如P0、P1、P2、P3，4组8位I/O口 。 
P0口(P0.0~P0.7)：双向8位三态I/O口，每个口可独立控制 。第一功能作为基本输入/输出，内部没有上拉电阻，为高阻状态，所以不能正常地输出高低电平，因此该组I/O口在使用时务必要外接上拉电阻，一般我们选择接入10kΩ的上拉电阻 。第二功能是为扩展系统分时提供数据总线和低8位地址总线 。
P1口(P1.0~P1.7)：准双向8位I/O口，内带上拉电阻，每个口可独立控制 。第一功能作为基本输入/输出，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 。因为该口在作为输入使用前，要先向该口进行写1操作，然后单片机内部才可正确读出外部信号，也就是要使其先有个“准”备的过程，所以才称为准双向口 。对52单片机P1.0引脚的第二功能为T2定时器/计数器的外部输入，P1.1引脚的第二功能为T2EX捕捉、重装触发，即T2的外部控制端 。
P2口(P2.0~P2.7)：准双向8位I/O口，内带上拉电阻，每个口可独立控制 。第一功能作为基本输入/输出，与P1口相似 。第二功能是在系统扩展时作为高位地址线使用 。 
P3口(P3.0~P3.7)：准双向8位I/O口，内带上拉电阻，每个口可独立控制 。第一功能作为基本输入/输出，与P1口相似 。作为第二功能使用时，各引脚的定义如表1-1-2所示 。值得注意的是，P3口的第一个引脚均可独立定义为第一功能的输入/输出或第二功能 。 
 
表1-1-2  P3口各引脚第二功能定义
(3)I编程控制引脚 。如RST、PSEN、ALE/PROG、EA/VPP 。 
RST：单片机的复位引脚 。当在该引脚上出现连续两个机器周期以上的高电平时，单片机进入复位状态，完成初始化操作 。
PSEN：外部程序存储器选通信号 。当访问片外扩展ROM时，只有该引脚为低电平时才为有效信号，才能选通片外程序存储器对其进行读操作 。由于现在我们使用的单片机内部已经有足够大的ROM，所以几乎没有人再去扩展外部ROM，因此这个引脚大家只需了解即可 。 
ALE/PROG：地址锁存控制/片内ROM编程脉冲输入信号 。在访问外部程序存储器时，P0口作业地址/数据复用口，ALE用于锁存低8位地址 。即ALE为高电平时P0口上的住处为低8位地址，在ALE下降沿时将P0口上的低8位地址送地址锁存器锁存起来，在ALE为低电平期间P0口上的住处为指令或数据信息，以此实现低位地址与数据的分离 。该引脚的第二功能PROG作为编程脉冲的输入端 。单片机内部有程序存储器(ROM)，它的作用是用来存放用户需要执行的程序，那么我们怎样才能将写好的程序存入这个ROM中呢?实际上，我们是通过编程脉冲输入才写进去的，这个脉冲的输入端口就是PROG 。现在很多单片机都已经不需要编程脉冲引脚往内部写程序了，比如我们用的AT单片机，它可以直接通过串口往里面写程序，只需要三条线与计算机相边即可 。而且现在的单片机内部都已经带有丰富的RAM，所以也不需要再扩展RAM了，因此 ALE/PROG这个引脚的用处已经不太大 。 
 
EA/VPP：访问外部程序存储器控制信号/片内Flash ROM编程电源输入 。当EA接高电平时，单片机读取内部程序存储器 。当扩展有外部ROM时，当读取完内部ROM后自动读取外部ROM 。EA接低电平时，单片机直接读取外部ROM 。8031单片机内部是没有ROM的，所以在使用8031单片机时，这个引脚是一直接低电平的 。8751单片机烧写内部EPROM时，利用此引脚输入21V的烧写电压 。因为现在我们用的单片机都有内部ROM，所以在设计电路是此引脚始终接高电平 。
 

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