Ch4-單片機(jī)的輸入輸出端口

第4章單片機(jī)的輸入/輸出端口

4.1輸入/輸出端口結(jié)構(gòu)

4.2輸入/輸出端口負(fù)載能力4.3P1口輸出功能應(yīng)用實(shí)例4.4P3口輸入功能應(yīng)用實(shí)例

14.1輸入/輸出端口結(jié)構(gòu)8051單片機(jī)有4個(gè)8位并行I/O端口，稱為P0、P1、P2和P3口，每個(gè)端口都各有8條I/O口線，每條I/O口線都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。在無(wú)片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，這四個(gè)I/O口都可以作為通用I/O口使用。在有片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中，P2口送出高8位地址，P0口分時(shí)送出低8位地址和8位數(shù)據(jù)。

21.P0口P0口某一位的結(jié)構(gòu)圖如下圖所示，它由一個(gè)輸出鎖存器、兩個(gè)三態(tài)輸入緩沖器、一個(gè)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)MUX、一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)電路(T1和T2)和一個(gè)與門(mén)及一個(gè)非門(mén)組成。

3(1)P0口用作通用I/O口

MUX與鎖存器的Q端接通，與門(mén)輸出為0，T1截止，輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)就工作在需外接上拉電阻的漏極開(kāi)路方式。①P0口用作輸出口

CPU在執(zhí)行輸出指令時(shí)，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)在“寫(xiě)鎖存器”信號(hào)的作用下，由D端進(jìn)入鎖存器，取反后出現(xiàn)在Q端，再經(jīng)過(guò)T2反向，則P0.X引腳上的數(shù)據(jù)就是內(nèi)部總線的數(shù)據(jù)。由于T2為漏極開(kāi)路輸出，故此時(shí)必須外接上拉電阻。04②P0口用作輸入口數(shù)據(jù)可以讀自端口的鎖存器，也可以讀自端口的引腳，這要看輸入操作執(zhí)行的是“讀鎖存器”指令還是“讀引腳”指令。方式1：讀引腳。CPU在執(zhí)行“MOV”類輸入指令時(shí)(如：MOVA,P0)，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號(hào)是“讀引腳”。P0.X引腳上的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)緩沖器2讀入到內(nèi)部總線。注意，在讀引腳時(shí)，必須先向電路中的鎖存器寫(xiě)入1，使T2截止，P0.X引腳處于懸浮狀態(tài)，可作為高阻抗輸入。MOV類指令5②P0口用作輸入口方式2：讀鎖存器。CPU在執(zhí)行“讀-改-寫(xiě)”類輸入指令時(shí)(如：ANLP0,A)，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號(hào)是“讀鎖存器”，鎖存器中的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)緩沖器1送到內(nèi)部總線，然后與A的內(nèi)容進(jìn)行邏輯“與”，結(jié)果送回P0的端口鎖存器并出現(xiàn)在引腳。除了MOV類指令外，其他的讀口操作指令都屬于這種情況。6(2)P0口用作地址/數(shù)據(jù)總線

MUX將地址/數(shù)據(jù)線與T2接通，同時(shí)與門(mén)輸出有效。若地址/數(shù)據(jù)線為1，則T1導(dǎo)通，T2截止，P0口輸出為1；反之T1截止，T2導(dǎo)通，P0口輸出為0。當(dāng)數(shù)據(jù)從P0口輸入時(shí)，讀引腳使三態(tài)緩沖器2打開(kāi)，端口上的數(shù)據(jù)經(jīng)緩沖器2送到內(nèi)部總線。

7（3）P0口小結(jié)

①P0口既可作地址/數(shù)據(jù)總線使用，也可作通用I/O口使用。當(dāng)P0口作地址/數(shù)據(jù)總線使用時(shí)，就不能再作通用I/O口使用了。②P0口作輸出口使用時(shí)，輸出級(jí)屬漏極開(kāi)路，必須外接上拉電阻，才有高電平輸出。③P0口作輸入口讀引腳時(shí)，應(yīng)先向鎖存器寫(xiě)1，使T2截止，不影響輸入電平。

82.P1口P1口是唯一的單功能口，僅能作為通用I/O口使用。由于在其輸出端接有上拉電阻，故可以直接輸出而無(wú)需外接上拉電阻。同P0口一樣，當(dāng)作輸入口時(shí)，必須先向鎖存器寫(xiě)“1”，使場(chǎng)效應(yīng)管T截止。

93.P2口圖中的控制信號(hào)C決定轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)MUX的位置：當(dāng)C=0時(shí)，MUX撥向下方，P0口為通用I/O口；當(dāng)控制信號(hào)C=1時(shí)，MUX撥向上方，P0口作為地址總線使用。在實(shí)際應(yīng)用中，P2口通常作為高8位地址總線使用。

104.P3口P3口用作通用I/O口時(shí)，第二輸出功能信號(hào)W=1，P3口的每一位都可定義為輸入或輸出，其工作原理同P1口類似。在真正的應(yīng)用電路中，P3口的第二功能顯得更為重要。11

P3口的第二功能

引腳第二功能功能說(shuō)明P3.0RXD串行口輸入P3.1TXD串行口輸出P3.2外部中斷0輸入P3.3外部中斷1輸入P3.4T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)輸入P3.5T1定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)輸入P3.6片外RAM寫(xiě)選通信號(hào)(輸出)P3.7片外RAM讀選通信號(hào)(輸出)124.2輸入/輸出端口負(fù)載能力

P0口的輸出級(jí)與P1～P3口的輸出級(jí)在結(jié)構(gòu)上不同，其輸出級(jí)無(wú)上拉電阻，因此它們的負(fù)載能力和接口要求也不相同。P0口的每一位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。在作為通用I/O口使用時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)電路是開(kāi)漏的，所以，驅(qū)動(dòng)集電極開(kāi)路(OC門(mén))電路或漏級(jí)開(kāi)路電路需外接上拉電阻。當(dāng)作為地址/數(shù)據(jù)總線使用時(shí)(T1可以提供上拉電平)，口線不是開(kāi)漏的，無(wú)需外接上拉電阻。P1～P3口的每一位能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。它們的輸出驅(qū)動(dòng)電路有上拉電阻，所以可以方便地由集電極開(kāi)路(OC門(mén))電路或漏級(jí)開(kāi)路電路所驅(qū)動(dòng)，而無(wú)需外接上拉電阻。對(duì)于80C51單片機(jī)(CHMOS)，端口只能提供幾毫安的輸出電流，故當(dāng)作輸出口去驅(qū)動(dòng)一個(gè)普通晶體管的基極時(shí)，應(yīng)在端口與晶體管基極間串聯(lián)一個(gè)電阻，以限制高電平輸出時(shí)的電流。134.3P1口輸出功能應(yīng)用實(shí)例

【例1】P1口做輸出口，控制八只發(fā)光二極管循環(huán)點(diǎn)亮(P1口輸出低電平時(shí)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮)。

解：由于發(fā)光二極管低電平點(diǎn)亮，所以，需要哪個(gè)發(fā)光二極管點(diǎn)亮，只需在相應(yīng)的端口輸出邏輯0即可。由于每個(gè)發(fā)光二極管點(diǎn)亮后要持續(xù)一段時(shí)間才熄滅，再使下個(gè)發(fā)光二極管點(diǎn)亮，因此需要編寫(xiě)延時(shí)子程序，供主程序反復(fù)調(diào)用。本例中，延時(shí)子程序采用指令循環(huán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

地址機(jī)器碼程序注釋

ORG0000H0000H021000

LJMPMAIN

ORG1000H1000H74FE

MAIN:MOVA,#0FEH1002HF590

LOOP:MOVP1,A1004H12100A

LCALLDELAY;延時(shí)1007H23

RLA;左移位1008H80F8

SJMPLOOP;循環(huán)100AH7FFF

DELAY:MOVR7,#0FFH;延時(shí)子程序100CH7EFA

L1:MOVR6,#0FAH100EHDEFE

DJNZR6,$1010HDFFA

DJNZR7,L11012H22

RET

END14【例2】利用P1.0輸出高低電平，控制繼電器的開(kāi)合，以實(shí)現(xiàn)對(duì)外部裝置(如燈L1和L2)的控制。

解：將單片機(jī)的P1.0接繼電器控制端JIN，繼電器的JZ通過(guò)K1接地，常開(kāi)觸點(diǎn)JK接L1，常閉觸點(diǎn)JB接L2。編制程序，使P1.0電平變化，高電平時(shí)繼電器吸合，常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，L1點(diǎn)亮，L2熄滅；低電平時(shí)繼電器不工作，常閉觸點(diǎn)閉合，L2點(diǎn)亮，L1熄滅。

15參考程序：

地址機(jī)器碼程序注釋

ORG0000H0000H022000

LJMPMAIN

ORG2000H2000HC290

MAIN:CLRP1.0;P1.0送低電平2002H12200C

LCALLDELAY;延時(shí)2005HD290

SETBP1.0;P1.0送高電平2007H12200C

LCALLDELAY;延時(shí)200AH80F4

SJMPMAIN;循環(huán)200CH7F06

DELAY:MOVR7,#06H;延時(shí)子程序200EH7EFF

L1:MOVR6,#0FFH2010H7DFA

L2:MOVR5,#0FAH2012HDDFE

DJNZR5,$2014HDEFA

DJNZR6,L22016HDFF6

DJNZR7,L12018H22

RET

END164.4P3口輸入功能應(yīng)用實(shí)例

【例3】P3口的P3.0連接一個(gè)開(kāi)關(guān)，作為輸入端；P1口的P1.0～P1.7連接八只發(fā)光二極管，作為輸出端。要求用P3.0來(lái)控制P1輸出的循環(huán)燈，即當(dāng)P3.0輸出高電平時(shí)，控制P1口的發(fā)光二極管左循環(huán)點(diǎn)亮；當(dāng)P3.0輸出低電平時(shí)，控制P1口的發(fā)光二極管右循環(huán)點(diǎn)亮(P1口輸出低電平時(shí)發(fā)光二極管被點(diǎn)亮)。

解：在主程序中要對(duì)P3.0的狀態(tài)進(jìn)行判斷。如果P3.0為高電平，則使用循環(huán)左移指令。如果P3.0為低電平，則使用循環(huán)右移指令。延時(shí)子程序同例1。17參考程序：地址機(jī)器碼程序注釋

ORG0000H0000H023000

LJMPMAIN

ORG3000H3000H74FE

MAIN:MOVA,#0FEH3002HF590

LOOP:MOVP1,A3004H123010

LCALLDELAY;延時(shí)3007H20B003

JBP3.0,L1300AH03

RRA;右移位300BH80F5

SJMPLOOP;循環(huán)300DH23

L1:RL