第02章-51系列單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)02-并行IO口

1、MCS-51單片機(jī)有32只IO引腳，分別組成P0、P1、P2、P3四個(gè)端口。P0P3口是單片機(jī)與外部聯(lián)系的重要通道 ，下圖為幾種典型的應(yīng)用電路。P0P3都可作為并行輸入或輸出I/O口，其中：P0和P2還可作為外部總線端口（地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用）P3還有第二輸入或輸出功能2.5 并行輸入并行輸入/輸出接口輸出接口可作為可作為并行并行IO輸入通道輸入通道（例如，按鍵/開關(guān)連接通道）可作為可作為并行并行IO輸出通道輸出通道（例如，數(shù)碼管顯示器連接通道）可作為可作為串行通信通道串行通信通道（例如，雙機(jī)通訊的連接通道）可作為可作為外部設(shè)備的連接通道外部設(shè)備的連接通道（例如，存儲(chǔ)器擴(kuò)展通道）2.5 并行并行

2、I/O口口 1、 P1口口 2、 P3口 3、 P0口 4、 P2口 P1口的結(jié)構(gòu)組成口的結(jié)構(gòu)組成 P1.n = 1個(gè)鎖存器 + 1個(gè)場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)器V + 2個(gè)三態(tài)門緩沖器V21P1口具有輸出、讀引腳、讀鎖存器三種工作方式。 輸出時(shí)輸出時(shí)： D端=1/Q=0V截止P1.n=1 D端=0/Q=1V導(dǎo)通P1.n=0讀引腳時(shí)讀引腳時(shí)：P1.n讀引腳三態(tài)門1內(nèi)部總線讀鎖存器讀鎖存器： Q端讀鎖存器三態(tài)門2內(nèi)部總線V21V的狀態(tài)會(huì)影響P1.n的狀態(tài)： 如V導(dǎo)通P1.n電平0（鉗位） 讀引腳可能出錯(cuò)為正確讀出P1.n引腳電平，需要讀引腳前應(yīng)先使V截止 令D=1/Q=0V截止讀P1.n不會(huì)出錯(cuò)可見，P1口作

3、為輸入口時(shí)是有條件的（應(yīng)先寫1），而輸出時(shí)無條件，因此，稱P1口為準(zhǔn)雙向口。V2.5 并行并行I/O口口 1、P1口 2、 P3口口 3、 P0口 4、 P2口 P3口的結(jié)構(gòu)組成口的結(jié)構(gòu)組成 P3.n = 1個(gè)鎖存器 + 2個(gè)三態(tài)緩沖器 + 1個(gè)第二功能控制單元 + 1個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)單元3412第二輸入功能VP3口具有P1的三種工作方式 + 第二功能方式輸出時(shí)輸出時(shí)： D端=1Q=1V截止P1.n=1 D端=0Q=0V導(dǎo)通P1.n=0讀引腳時(shí)讀引腳時(shí)：P1.n讀引腳三態(tài)門1內(nèi)部總線（需先寫1）讀鎖存器讀鎖存器： Q端讀鎖存器三態(tài)門2內(nèi)部總線3412第二輸入功能V第二輸出功能 = “1”(與非門開鎖

4、)P3口的第二功能方式： 輸出時(shí)輸出時(shí)：第二輸出功能 = 1與非門輸出0V截止P3.n=1 第二輸出功能 = 0與非門輸出1V導(dǎo)通P3.n=0輸入時(shí)輸入時(shí)：P3.n三態(tài)門4第二輸入功能D端 寫 “1”(與非門開鎖)（第二輸出功能先寫 “1”）3412第二輸入功能V P3口第二功能定義 引腳名稱第二功能定義P3.0RXD串行通信數(shù)據(jù)接收端輸入P3.1TXD串行通信數(shù)據(jù)發(fā)送端輸出輸出P3.2外部中斷0請(qǐng)求端口輸入P3.3外部中斷1請(qǐng)求端口輸入P3.4T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)輸入端口輸入P3.5T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1外部計(jì)數(shù)輸入端口輸入P3.6片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通輸出輸出P3.7片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選

5、通輸出輸出INT0WRINT1RD2.5 并行并行I/O口口 1、 P1口 2、 P3口 3、 P0口口 4、 P2口 P0口的結(jié)構(gòu)組成口的結(jié)構(gòu)組成 P0.n = 1個(gè)鎖存器 + 2個(gè)三態(tài)緩沖器 + 1個(gè)輸出控制電路（非門 X+與門A+電子開關(guān)MUX）+1個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)電路（場(chǎng)效應(yīng)管V2 +V1）P0口既可以作為準(zhǔn)雙向通用I/O口實(shí)現(xiàn)輸入/輸出功能，也可作為單片機(jī)雙向地址/數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)外設(shè)擴(kuò)展功能。 控制端=0時(shí),電路簡(jiǎn)化形式: 封鎖與門A0 地址/數(shù)據(jù)端與A輸出無關(guān)控制端=0MUX下通/Q與V1柵極直通V2截止V1漏極開路P0口通用I/O方式為準(zhǔn)雙向口為使漏極開路的V1有效，必須通過上拉電阻與電源

6、接通，上拉電阻的阻值一般為4.710k。 注意：P1、P2、P3口無需外接上拉電阻（已有內(nèi)部上拉電阻） 3412第二輸入功能VP0口的通用IO工作方式（控制端控制端=0）輸出時(shí)輸出時(shí)： D端=1Q反端=0V1截止P0.n=1 D端=0Q反端=1V1導(dǎo)通P0.n=0讀引腳時(shí)讀引腳時(shí)：P0.n讀引腳三態(tài)門1內(nèi)部總線（需要先寫“1”）讀鎖存器讀鎖存器： Q端讀鎖存器三態(tài)門2內(nèi)部總線P0口的地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用方式（控制端控制端=1,鎖存器自動(dòng)為鎖存器自動(dòng)為0XFF）“地址地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)” 端無條件輸入端無條件輸入/輸出，是嚴(yán)格意義上的雙向口輸出，是嚴(yán)格意義上的雙向口“地址地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)”方式下沒有漏極

7、開路問題，無需外接上拉電阻方式下沒有漏極開路問題，無需外接上拉電阻 P0口總結(jié)：口總結(jié)：P0口做口做地址地址/數(shù)據(jù)總線口數(shù)據(jù)總線口使用時(shí)，使用時(shí)，不必外加提升電阻不必外加提升電阻。 P0口做口做一般一般I/O口口使用時(shí)，由于輸出驅(qū)動(dòng)電路工作于開漏狀使用時(shí)，由于輸出驅(qū)動(dòng)電路工作于開漏狀 態(tài)，故態(tài)，故需外接上拉電阻需外接上拉電阻。P0口做口做地址地址/數(shù)據(jù)總線口數(shù)據(jù)總線口使用時(shí)，由于訪問外部存儲(chǔ)器期間，使用時(shí)，由于訪問外部存儲(chǔ)器期間，CPU會(huì)自動(dòng)向口會(huì)自動(dòng)向口0的鎖存器寫入的鎖存器寫入0FFH，所以，對(duì)用戶而言，所以，對(duì)用戶而言，P0口用作地址口用作地址/數(shù)據(jù)總線時(shí)數(shù)據(jù)總線時(shí),則是一個(gè)則是一個(gè)真正

8、的雙向口真正的雙向口。P0口做口做一般一般I/O口口使用時(shí)，使用時(shí)，P0口是一個(gè)口是一個(gè)準(zhǔn)雙向口準(zhǔn)雙向口，即輸入數(shù)，即輸入數(shù)據(jù)時(shí)，應(yīng)先向口寫據(jù)時(shí)，應(yīng)先向口寫“1”，使兩個(gè)，使兩個(gè)FET均截止，然后方可作高均截止，然后方可作高阻抗輸入。阻抗輸入。一般情況下，一般情況下，P0口已當(dāng)作地址口已當(dāng)作地址/數(shù)據(jù)口使用時(shí)，就不能再作通用數(shù)據(jù)口使用時(shí)，就不能再作通用I/O口使用口使用。2.5 并行并行I/O口口 1、P1口 2、 P3口 3、 P0口 4、 P2口口 P2口的結(jié)構(gòu)組成 P2.n = 1個(gè)鎖存器 + 2個(gè)三態(tài)緩沖器 + 1個(gè)輸出控制單元 + 1個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)單元VP2口可以實(shí)現(xiàn)通用I/O口和地址輸

9、出口兩種功能輸出時(shí)輸出時(shí)： D端=1Q端=1V截止P2.n=1 D端=0Q端=0V導(dǎo)通P2.n=0讀引腳時(shí)讀引腳時(shí)：P2.n讀引腳三態(tài)門內(nèi)部總線（需要先寫“1”）讀鎖存器讀鎖存器： Q端讀鎖存器三態(tài)門內(nèi)部總線P2作為通用I/O口時(shí)（控制端=0）V輸出時(shí)輸出時(shí)：地址端=1V截止P2.n=1 地址端=0V導(dǎo)通P2.n=0P2作為地址輸出口時(shí)（控制端=1）VP0P3小結(jié)1. 結(jié)構(gòu)2. 功能 MCS MCS 5151內(nèi)部并行內(nèi)部并行I/OI/O口的應(yīng)用口的應(yīng)用 MCSMCS 5151四個(gè)四個(gè)I/OI/O端口共有三種操作方式：端口共有三種操作方式：輸出輸出數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)方式，方式，讀端口數(shù)據(jù)讀端口數(shù)據(jù)方式和方

10、式和讀端口引腳讀端口引腳方式。方式。 在在數(shù)據(jù)輸出數(shù)據(jù)輸出方式下，方式下，CPUCPU通過一條通過一條數(shù)據(jù)操作指數(shù)據(jù)操作指令令就可以把輸出數(shù)據(jù)就可以把輸出數(shù)據(jù)寫入寫入P P0 0 P P3 3的端口鎖存器的端口鎖存器，然后，然后通過輸出驅(qū)動(dòng)器送到端口引腳。因此，通過輸出驅(qū)動(dòng)器送到端口引腳。因此，凡是端口操凡是端口操作指令都能達(dá)到從端口引腳上輸出數(shù)據(jù)的目的作指令都能達(dá)到從端口引腳上輸出數(shù)據(jù)的目的，例，例如如下指令均可在如如下指令均可在P P0 0口輸出數(shù)據(jù)：口輸出數(shù)據(jù)： MOV PMOV P0 0，A A ；累加器；累加器A A中的內(nèi)容送中的內(nèi)容送P P0 0口口ANL PANL P0 0，A

11、A ；P P0 0口的內(nèi)容和口的內(nèi)容和A A中的內(nèi)容相與后送中的內(nèi)容相與后送P P0 0口口 讀端口數(shù)據(jù)方式讀端口數(shù)據(jù)方式是一種對(duì)端口鎖存器中數(shù)據(jù)進(jìn)是一種對(duì)端口鎖存器中數(shù)據(jù)進(jìn)行讀入的操作方式行讀入的操作方式，CPUCPU讀入的這個(gè)數(shù)據(jù)并非端口讀入的這個(gè)數(shù)據(jù)并非端口引腳的數(shù)據(jù)。引腳的數(shù)據(jù)。( (讀讀- -修改修改- -寫寫 類指令類指令) ) ANL P0, A ANL P0, A ；(P0)-(P0)&(A)(P0)-(P0)&(A) ORL P0, #DATA ORL P0, #DATA ；(P0)-(P0)|DATA(P0)-(P0)|DATA DEC P0 ; (P0)-(P0)-1 DEC P0 ; (P0)-(P0)-1 例如讀例如讀P P1 1口低四位引腳上的信號(hào)的程序?yàn)椋嚎诘退奈灰_上的信號(hào)的程序?yàn)椋篗OV PMOV P1 1,#0FH ,#0FH ；使；使P P1 1口低口低4 4位鎖存器置位鎖存器置1 1MOV AMOV A，P P1 1 ；讀；讀P P1 1口低口低4 4位引腳信號(hào)位引腳信號(hào) 讀引腳方式讀引腳方式可從端口引腳上讀入信息可從端口引腳上讀入信息。在這種。在這種方式下，方