單片機IO口控制實驗實驗報告(共15頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上單片機IO口控制實驗一、 實驗?zāi)康?、熟悉MCS-51的I/O結(jié)構(gòu)；2、掌握MCS-51 I/O的使用方法；3、掌握MCS-51的中斷機制。二、 實驗原理1、 MCS-51單片機的硬件結(jié)構(gòu)片內(nèi)結(jié)構(gòu)：2、 內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器（字節(jié)地址為00H0FH）：3、 SFR的名稱及其分布：4、 I/O端口地址：5、 P0P3端口功能總結(jié)：（1）P0P3口都是并行I/O口，但P0口和P2口，還可用來構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和地址總線，所以在電路中有一個MUX，以進行轉(zhuǎn)換。而P1口和P3口無構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和地址總線的功能，因此，無MUX。 P0口的MUX的一個輸入端為“地址/數(shù)據(jù)”信號。P

2、2口的MUX的一個輸入信號為“地址”信號。（2）在4個口中只有P0口是一個真正的雙向口，P1P3口都是準(zhǔn)雙向口。原因:P0口作數(shù)據(jù)總線使用時，需解決芯片內(nèi)外的隔離問題，即只有在數(shù)據(jù)傳送時芯片內(nèi)外才接通；不進行數(shù)據(jù)傳送時，芯片內(nèi)外應(yīng)處于隔離狀態(tài)。為此，P0口的輸出緩沖器應(yīng)為三態(tài)門。 P0口中輸出三態(tài)門是由兩只場效應(yīng)管（FET）組成，所以是一個真正的雙向口。P1P3口，上拉電阻代替P0口中的場效應(yīng)管，輸出緩沖器不是三態(tài)的準(zhǔn)雙向口。（3）P3口的口線具有第二功能，為系統(tǒng)提供一些控制信號。因此P3口增加了第二功能控制邏輯。這是P3口與其它各口的不同之處。6、 P0口結(jié)構(gòu)及特點： P0口結(jié)構(gòu)與運作1個輸

3、出鎖存器，用于進行輸出數(shù)據(jù)的鎖存；2個三態(tài)輸入緩沖器，分別用于鎖存器和引腳數(shù)據(jù)的輸入緩沖；1個多路開關(guān)MUX，它的一個輸入來自鎖存器，另一個輸入是地址/數(shù)據(jù)信號的反相輸出。在控制信號的的控制下能實現(xiàn)對鎖存器輸出端和地址/數(shù)據(jù)線之間的切換；由兩只場效應(yīng)管組成的輸出驅(qū)動電路。 P0口的特點P0口是一個雙功能的端口：地址/數(shù)據(jù)分時復(fù)用口和通用I/O口；具有高電平、低電平和高阻抗3種狀態(tài)的I/O端口稱為雙向I/O端口。P0口作地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口時，相當(dāng)于一個真正的雙向I/O口。而用作通用I/O口時，由于引腳上需要外接上拉電阻，端口不存在高阻（懸空）狀態(tài)，此時P0口只是一個準(zhǔn)雙向口；為保證引腳上的信號

4、能正確讀入，在讀入操作前應(yīng)首先向鎖存器寫1；單片機復(fù)位后，鎖存器自動被置1； 一般情況下，如果P0口已作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口時，就不能再用作通用I/O口使用；P0口能驅(qū)動8個TTL負(fù)載。7、 P1口的結(jié)構(gòu)及特點： P1口結(jié)構(gòu)與運作一個數(shù)據(jù)輸出鎖存器，用于輸出數(shù)據(jù)的鎖存； 兩個三態(tài)輸入緩沖器，BUF1用于讀鎖存器，BUF2用于讀引腳； 數(shù)據(jù)輸出驅(qū)動電路，由場效應(yīng)管VT和片內(nèi)上拉電阻R組成。 P1口的特點P1口由于有內(nèi)部上拉電阻，沒有高阻抗輸入狀態(tài)，所以稱為準(zhǔn)雙向口。作為輸出口時，不需要再在片外拉接上拉電阻； P1口讀引腳輸入時，必須先向鎖存器寫入1，其原理與P0口相同；P1口能驅(qū)動4個TTL負(fù)載。

5、8、 P2口結(jié)構(gòu)及特點： P2口結(jié)構(gòu)與運作一個數(shù)據(jù)輸出鎖存器，用于輸出數(shù)據(jù)的鎖存；兩個三態(tài)輸入緩沖器，BUF1用于讀鎖存器，BUF2用于讀引腳；一個多路開關(guān)MUX，它的一個輸入來自鎖存器的Q端，另一個輸入來自內(nèi)部地址的高8位；數(shù)據(jù)輸出驅(qū)動電路由非門M，場效應(yīng)管VT和片內(nèi)上拉電阻R組成。 P2口的特點P2口用作高8位地址輸出線應(yīng)用時，與P0口輸出的低8位地址一起構(gòu)成16位的地址總線，可以尋址64KB地址空間。當(dāng)P2口作高8位地址輸出口時，其輸出鎖存器原鎖存的內(nèi)容保持不變。作為通用I/O口使用時，P2口為準(zhǔn)雙向口，功能與P1口一樣。P2口能驅(qū)動4個TTL負(fù)載。9、 P3口結(jié)構(gòu)及特點： P3口結(jié)構(gòu)組

6、成一個數(shù)據(jù)輸出鎖存器，用于輸出數(shù)據(jù)的鎖存；3個三態(tài)輸入緩沖器，BUF1用于讀鎖存器，BUF2、BUF3用于讀引腳和第二功能數(shù)據(jù)的緩沖輸入；數(shù)據(jù)輸出驅(qū)動電路，由與非門M，場效應(yīng)管VT和片內(nèi)上拉電阻R組成。 P3口的特點P3口內(nèi)部有上拉電阻，不存在高阻輸入狀態(tài)，是一個準(zhǔn)雙向口；P3口作第二功能的輸出/輸入或作通用輸入時，均需將相應(yīng)的鎖存器置1。實際應(yīng)用中，由于復(fù)位后P3口鎖存器自動置1，已滿足第二功能運作條件，所以可以直接進行第二功能操作；P3口的某位不作為第二功能使用時，則自動處于通用輸出/輸入口功能，可作為通用輸出/輸入口使用；作通用輸出/輸入口使用時，輸入信號取自緩沖器BUF2的輸出端，作第

7、二功能使用時，輸入信號取自緩沖器BUF3的輸出端；P3口能驅(qū)動4個TTL負(fù)載。10、IO口鎖存器操作：IO口鎖存器值與IO口值不一定一致，應(yīng)采用讀鎖存器-修改-寫鎖存器來進行IO控制。11、MCS-51的中斷系統(tǒng)：單片機能及時地響應(yīng)和處理單片機外部事件或內(nèi)部事件所提出的中斷請求。對事件的整個處理過程，稱為中斷處理（或中斷服務(wù)）。12、五個中斷請求源：（1）INT0*外部中斷請求0，由引腳INT0*輸入，中斷請求標(biāo)志為IE0。（2）INT1*外部中斷請求1，由引腳INT1*輸入，中斷請求標(biāo)志為IE1。（3）定時器/計數(shù)器T0溢出中斷請求，中斷請求標(biāo)志為TF0。（4）定時器/計數(shù)器T1溢出中斷請求

8、，中斷請求標(biāo)志為TF1。（5）串行口中斷請求，中斷請求標(biāo)志為TI或RI。 由特殊功能寄存器TCON和SCON的相應(yīng)位鎖存。13、復(fù)位及中斷入口地址表：14、MCS-51中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：5個中斷請求源;兩個中斷優(yōu)先級，可兩級嵌套。15、中斷控制：a、中斷允許寄存器IE CPU對中斷源的開放或屏蔽，由片內(nèi)的中斷允許寄存器IE控制。字節(jié)地址為A8H，可位尋址。格式如下：IE對中斷的開放和關(guān)閉為兩級控制 總的開關(guān)中斷控制位EA（IE.7位）:EA=0，所有中斷請求被屏蔽。EA=1，CPU開放中斷，但五個中斷源的中斷請求是否允許，還要由IE中的5個中斷請求允許控制位決定。IE中各位的功能如下：（1）EA

9、：中斷允許總控制位0：CPU屏蔽所有的中斷請求(CPU關(guān)中斷)；1：CPU開放所有中斷(CPU開中斷)。（2）ES：串行口中斷允許位0：禁止串行口中斷；1：允許串行口中斷。（3）ET1：定時器/計數(shù)器T1的溢出中斷允許位（4）EX1：外部中斷1中斷允許位（5）ET0：定時器/計數(shù)器T0的溢出中斷允許位（6）EX0：外部中斷0中斷允許位。MCS-51復(fù)位后，IE清0，所有中斷請求被禁止。若使某一個中斷源被允許中斷，除了IE相應(yīng)的位的被置“1” ，還必須使EA位=1。改變IE的內(nèi)容，可由位操作指令來實現(xiàn)，即： SETB bit； CLR bit。b、中斷優(yōu)先級寄存器IP兩個中斷優(yōu)先級，可實現(xiàn)兩級中

10、斷嵌套。歸納為兩條基本規(guī)則：（1）低優(yōu)先級可被高優(yōu)先級中斷，反之則不能。（2）同級中斷不會被它的同級中斷源所中斷。若CPU正在執(zhí)行高優(yōu)先級的中斷，則不能被任何中斷源所中斷。中斷優(yōu)先級寄存器IP，其字節(jié)地址為B8H。IP各個位的含義：（1）PS串行口中斷優(yōu)先級控制位1：高優(yōu)先級中斷；0：低優(yōu)先級中斷。（2）PT1定時器T1中斷優(yōu)先級控制位1：高優(yōu)先級中斷；0：低優(yōu)先級中斷。（3）PX1外部中斷1中斷優(yōu)先級控制位1：高優(yōu)先級中斷；0：低優(yōu)先級中斷。4）PT0定時器T0中斷優(yōu)先級控制位1：高優(yōu)先級中斷；0：低優(yōu)先級中斷。（5）PX0外部中斷0中斷優(yōu)先級控制位1：高優(yōu)先級中斷；0：低優(yōu)先級中斷。由軟件

11、可改變各中斷源的中斷優(yōu)先級。16、INT0/1相關(guān)控制位：IT0/IT1觸發(fā)方式選擇位0：低電平觸發(fā)方式，-INT0/1低電平時IE0/IE1=0，INT0/1高電平時IE0/IE1=1。1：下降沿觸發(fā)方式，檢測到下降沿，則使IE0/IE1=1，CPU相應(yīng)中斷后自動清除IE0/IE1。三、 實驗內(nèi)容（1）編寫程序，用P1.0P1.2口連LED，查詢撥盤開關(guān)SW1的狀態(tài)來控制LED的亮和滅（P1.7口接SW1）。（2）編寫程序，用P1.0P1.2口連LED ，用按鍵開關(guān)KEY1作為外部中斷輸入INT0控制LED的亮和滅。（每按一次按鍵LED狀態(tài)取反一次）。四、 protel電原理圖1、2、五、

12、程序流程圖1、開始初始化開關(guān)按下？ Y NLED滅LED亮2、主程序流程圖開始設(shè)置初始狀態(tài)設(shè)置中斷控制寄存器中斷允許等待中斷中斷程序流程圖中斷入口保護現(xiàn)場LED點亮程序恢復(fù)現(xiàn)場中斷返回六、 程序清單1、ORG 8000H ;硬件仿真程序LJMP MainORG 80F0H ;硬件仿真調(diào)試程序Main:JB P1.7，SETLED ;按鍵沒有按下時，跳轉(zhuǎn)到SETLEDCLRLED:CLR P1.0CLR P1.1CLR P1.2 ;P1.0P1.2清零SJMP MainSETLED:SETB P1.0SETB P1.1SETB P1.2 ;P1.0P1.2置1SJMP Main;END2、ORG

13、8000HLJMP MainORG8003HLJMP INT0 ;跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序ORG8100HMain:CLRP1.0 ;給LED一個初態(tài)，熄滅CLRP1.1CLRP1.2BACK1:JBP3.2,BACK1 ;等待Key1中斷進入，INT0引腳變低SETB TR0 ;為T0的啟動做準(zhǔn)備SETB IT0 ;指定INT0為邊沿觸發(fā)方式SETB EX0 ;開放INT0中斷SETB EA ;開放CPU的中斷SJMP $ ;等待中斷ORG8200H ;INT0中斷服務(wù)程序INT0:CPLP1.0 ;LED狀態(tài)取反一次CPLP1.1CPLP1.2RETI;END七、 實驗記錄1、 在keil環(huán)境下編輯匯編程序，且調(diào)試無差錯。將程序下載到單片機后，程序運行順利，實現(xiàn)了預(yù)期的功能，即隨著開關(guān)S0的狀態(tài)改變，LED 燈D0、D1、D2點亮或熄滅。2、 在keil環(huán)境下編輯匯編程序，且調(diào)試無差錯。將程序下載到單片機后，程序運行順利，實現(xiàn)了預(yù)期的功能，即每按一次按鍵S0，LED燈D0、D1、D2狀態(tài)取反一次。八、 實驗分析本次實驗較為簡單，進行的也很順利，實現(xiàn)了預(yù)期的功能。在試驗過程中也加深了對I/O口和外部中斷尤其是INT0的理解。在中斷實驗中，進一步理解