電氣二-第四章并行io端口

第4行IO端口AT89S51片原理及編1雙向的8位并行I/O端口P0、P1、P2和P3的電路結(jié)構(gòu)、工作原理及應(yīng)用，并介紹使用51對個8位并行I/端口的編程。2AT89S51的并行I/OT89S51共有4個雙向的8位并行I/O端口：P0、P1、P2和P3，它們的輸出鎖存器屬于特殊功能寄存器。4個端口除了按字節(jié)輸入/輸出外，還可位尋址，便于實現(xiàn)位控功能。AT89S51的并行I/O4個8位的并行I/O接口P0,P1,P2和P3 位地址或字節(jié)地雙功能的8位并行端口，可作為一般輸入/輸出口使用，還可在系統(tǒng)擴展時作為地址/數(shù)據(jù)服用總線口，分時輸出低8位地址A0~A7與8位數(shù)據(jù)D0~D7。P0口某一位的位電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。讀鎖存讀引

地址/數(shù)D QDQCLKCLK

引①輸出

通用IO使CPU發(fā)出控制電平“0”“與”門，將輸出上讀鎖存讀引

地址/數(shù)控D QDQCLKCLK

P0口引 讀鎖存讀引

地址/數(shù)控D QDQCLKCLK

引②輸入 分讀引腳或讀鎖存讀引腳：由傳送指令(MOV)實現(xiàn) 讀鎖存讀引

地址/數(shù)控D QDQCLKCLK

引②輸入 分讀引腳或讀鎖存讀鎖存器：有些指如：ANLP0，A稱為“讀-改-寫”上面一個緩沖器用于讀端口鎖存器數(shù)據(jù)讀鎖存讀引

地址/數(shù)控D QDQCLKCLK

引 讀鎖存讀引

地址/數(shù)控D QDQCLKCLK

引從圖中可以看出，在讀入端口數(shù)據(jù)時，由于輸出驅(qū)動FET并接在引腳上，如果T2導(dǎo)通，就會將輸入的高電平拉成低電平，產(chǎn)生 。所以在端口進行輸入操作前，應(yīng)先向端口鎖存器寫“1”，使T2截止，引腳處于懸浮狀態(tài)，變?yōu)楦咦杩馆斎?。這就是所謂的準雙向口讀鎖存DD讀引

地址/數(shù)控QQCLKCLK

引2、P0作為地址/數(shù)據(jù)總在系統(tǒng)擴展時，P0端口作為地址/數(shù)據(jù)總線使用時，分為：P0引腳輸出地址/數(shù)據(jù)信息讀鎖存讀引

地址/數(shù)控D QDQCLKCLK

引2、P0作為地址/數(shù)據(jù)總CPU發(fā)出控制電平“1”，打開“與”門，又使多路開關(guān)MUX把CPU的地址/數(shù)據(jù)總線與T2柵極反相接通，輸出地址或數(shù)據(jù)。由圖上可以看出，上下兩個FET處于反相，構(gòu)成了推拉式的輸出電路，其負載能力大大增強。讀鎖存讀引

地址/數(shù)控D QDQCLKCLK

引2、P0作為地址/數(shù)據(jù)總 P0引腳輸出地址/輸入數(shù) 引腳”控制信號有效，下面的緩沖器打開，外部數(shù)據(jù)讀總線讀鎖存讀引

地址/數(shù)控D QDQCLKCLK

引P0雙向口，用作與外部器的連接，輸出低8位地址電阻，端口不存在高阻抗（懸浮）狀態(tài)，因此是一個準雙向口。為保證引腳信號的正確讀入，應(yīng)首先 單片機復(fù)位后，鎖存器自動被置1；當P0口由原來的輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩斎霠顟B(tài)時，應(yīng)首先置鎖存器為P1讀鎖存寫鎖存讀引

CLK

圖4-2P1口某一位的位電路結(jié)4.2.3P2口作為普通I/OCPU發(fā)出控制電平“0”，使多路開關(guān)MUX倒向鎖存讀鎖

地 控

寫鎖存讀引

CLK

2.P2口作為地址總在系統(tǒng)擴展片外程序器擴展數(shù)據(jù)器且容量超過256B(用MOVX@DPTR指令)時，CPU發(fā)出控制電平“1”，使多路開關(guān)MUX倒地址線。此時，P2輸出高8位地址。讀鎖

地 控

RT

寫鎖存讀引

CLK

讀鎖存讀引

第二輸出功QQDQQD第二輸入功

圖4-4P3口某一位的位電路結(jié)二、P3第二功能此時引腳部分輸入(Q=1、W=1),部分輸出(Q=1、W讀鎖存讀引

第二輸出功QQDQQD第二輸入功

P1～P3口驅(qū)動LED在實際應(yīng)用中，常用P1～P3端口驅(qū)動LED發(fā)光二極管，下面來討論1～P3端口與LED發(fā)光二極管的驅(qū)動連接問題。P0口與P1、P2、P3口相比，P0口的驅(qū)動能力較大，每位可驅(qū)動8個LSTTL輸入，而P1、P2、P3只有P0口的一半。當P0口的某位為高電平時，可提供40uA的電流；當P0口的某位為低電平（45V）時，可提供2mA的灌電流，如低電平允許提高，灌電流可相應(yīng)加大。所以，任一個口要想獲得較大的驅(qū)動能力，只能用低電平輸出。例如，使用單片機的并行端口P1~P3直接驅(qū)動發(fā)光二極管，電路如圖4-5所示。（a）不恰當?shù)倪B接：高電平驅(qū)動（b）恰當?shù)倪B接：低電平驅(qū)動圖4-5發(fā)光二極管與AT89S51并行口的直接連接由于P~P3口 有30Ω左右的上拉電阻，如果高電平輸出，則強行從P1、P2和P3口輸出的電流d會造成單片機端口的損壞，如圖-5（a）所示。如果端口引腳為低電平，能使電流d從單片機的外部流入 ，則將大大增加流過的電流值，如圖5（b）所示。所以，當P1～P3端口驅(qū)動LED發(fā)光二極管時，應(yīng)該采用低電平驅(qū)動。并行I/O端口的C51編程舉本節(jié)通過幾個應(yīng)用舉例，介紹片內(nèi)O端口的應(yīng)用以及51的編程。片內(nèi)I/O端口作為輸出使用時，最常用的應(yīng)用是控制相應(yīng)I/O引腳上的LED點亮與熄【例-1】如圖-6所示，8個發(fā)光二極管LE0～LE7經(jīng)限流電阻分別接至P1口的P0～P7引腳上，陽極共同接高電平。編程來實現(xiàn)發(fā)光二極管的從左到右的流水點亮，即按照LED0→LED1→┉→LED7的順序，每次點亮一發(fā)光二極管，延時一段時間后熄滅這個發(fā)光二極管，然后點亮下一個發(fā)光二極管，重復(fù)循環(huán)。參考程序如下：圖4- 8個發(fā)光二極管與并行口P1的連#include#include<intrins.h> #defineucharunsignedchar#defineuintunsignedvoiddelay(uint /*延時函數(shù) uchart;while(i--);{for(t=0;t<120;}}voidmain( /*主程序 while(1){P1=_crol_0,1/*C51函數(shù)庫中的左移函數(shù)，P1中的數(shù)據(jù)循環(huán)左移delay(500);/*500為延時參數(shù)，可根據(jù)實際需要調(diào)整}}左右來回循環(huán)的流水燈的制圖4- 節(jié)日彩燈的花樣顯示的規(guī)腳分別接有不同顏色的發(fā)光二極管。具體如表4-1所示?！纠孔笥襾砘匮h(huán)的流水燈的電路連接見圖-6，顯示規(guī)律如圖4-7。實現(xiàn)本任務(wù)要求，可以有多種軟件實現(xiàn)方法。下面列出了3種，具體如下。本方法是建立一個字符型數(shù)組，將控制8個LED顯示的8位數(shù)據(jù)作為數(shù)組元素，依次送到P1口來實現(xiàn)。參考程序如下：#include#defineucharunsigneduchartab[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf0x7f,0xbf0xdf0xef0xff70xf7,0xfb0xfe0xff};/*前8個數(shù)voiddelay( ucharfor(i=0;i<255;i++);for(j=0;j<255;}voidmain( /*主函數(shù) uchariwhile(1){for(i=0;i<15; delay(}}}本方法是使用移位運算符“>>”“<<”來把送到1口的顯示控制數(shù)據(jù)進行移位，從而實現(xiàn)發(fā)光二極管依次點亮。參考程序如下：#include#defineucharunsignedcharvoiddelay() uchari,j;for(i=0;i<255;i++);for(j=0;j<255;}voidmain( /*主函數(shù) ucharwhile for(i=0;i<8;i++); /*temp取反后送P1口*/delay(); /*temp中數(shù)據(jù)左移一位 /*賦右移初值給for(i=0;i<8; /*temp取反后送P1*/delay(); /*temp中數(shù)據(jù)右移一位}}}本方法是使用51中提供的庫函數(shù)，即左移位函數(shù)和右移n位函數(shù)，實現(xiàn)發(fā)光二極管的依次點亮。參考程序如下：#include#include<intrins.h> #defineucharunsignedcharvoiddelay( uchari,j;for(i=0;i<255;i++);for(j=0;j<255;}voidmain( /*主函數(shù) uchari,temp;while(1) /*初值為for(i=0;i<7; /*temp值送入P1口delay( /*延時temp=_crol_(temp,1)/*執(zhí)行左移函數(shù)，temp中的數(shù)據(jù)循左移1位}for(i=0;i<7; /*temp值送入P1口*/delay(); temp=_cror_temp,1)/*執(zhí)行右移函數(shù)，temp中的數(shù)據(jù)循環(huán)右}}}開關(guān)量檢測指示器【例4-3】AT89S51單片機的P1.4～P1.7接4個開關(guān)S0～S3，P1.0～P1.3接4個發(fā)光二極管LED0～LED3。編寫程序，將P1.4～P1.7上的4個開關(guān)的狀態(tài)反映在P1.0～P1.3引腳個開關(guān)的狀態(tài)，例如P1.4引腳上開關(guān)S0的狀態(tài)，由P1.0腳上的LED0顯示，P1.6引腳上開關(guān)S2的狀態(tài)，由P1.2腳上的LED2顯示。凡是開關(guān)閉合的引腳，對應(yīng)的LED發(fā)光圖4- 開關(guān)、LED發(fā)光二極管與并行口P1的連參考程序如#includevoidmain(/*主函數(shù){{whileunsignedchar/*定義臨時變量

/*P1口低4位置1，作為輸入；高4位置1，發(fā)光二極管熄滅temp= 低4位，送臨時變量temp*/temp=temp>>4；/*temp的內(nèi)容右移4位，P1口高4位狀態(tài)移至低4位P1=/*臨時變量值寫入P1口輸出}}開關(guān)量檢測指示器LED0～LED3(高電平點亮)，編程實現(xiàn)此功能。圖4- 開關(guān)檢測指示器2的接口電參考程序如下#include<reg51.h> /*包含頭文件reg51.h*/voidmain() /*主函數(shù)main()*/ charstate; /*P1口為輸入* /*讀入P1口的狀態(tài)，送入a*/ P1口的高6位*/switcha /*判斷P1口的低2位的狀態(tài)* case0:P2=P2Ι0x01;break;/*P1.1、P1.0=00，點亮P2.0腳