單片機(jī)IO口介紹課件

單片機(jī)I/O口的使用對單片機(jī)的控制，其實(shí)就是對I/O口的控制，無論單片機(jī)對外界進(jìn)行何種控制，或接受外部的控制，都是通過I/O口進(jìn)行的。51單片機(jī)總共有P0、P1、P2、P3四個(gè)8位雙向輸入輸出端口，每個(gè)端口都有鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。4個(gè)I/O端口都能作輸入輸出口用，其中P0和P2通常用于對外部存儲器的訪問。單片機(jī)IO口介紹§4.1MCS-51單片機(jī)的并行端口結(jié)構(gòu)與操作 51系列單片機(jī)有4個(gè)I/O端口，每個(gè)端口都是8位準(zhǔn)雙向口，共占32根引腳。每個(gè)端口都包括一個(gè)鎖存器(即專用寄存器P0～P3)、一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。通常把4個(gè)端口籠統(tǒng)地表示為P0～P3。單片機(jī)IO口介紹在無片外擴(kuò)展存儲器的系統(tǒng)中，這4個(gè)端口的每一位都可以作為準(zhǔn)雙向通用I/O端口使用。在具有片外擴(kuò)展存儲器的系統(tǒng)中，P2口作為高8位地址線，P0口分時(shí)作為低8位地址線和雙向數(shù)據(jù)總線。 51單片機(jī)4個(gè)I/O端口線路設(shè)計(jì)的非常巧妙，學(xué)習(xí)I/O端口邏輯電路，不但有利于正確合理地使用端口，而且會給設(shè)計(jì)單片機(jī)外圍邏輯電路有所啟發(fā)。下面簡單介紹一下輸入/輸出端口結(jié)構(gòu)。4.1.1P0口和P2的結(jié)構(gòu)單片機(jī)IO口介紹下圖為P0口的某位P0.n(n=0~7)結(jié)構(gòu)圖，它由一個(gè)輸出鎖存器、兩個(gè)三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動(dòng)電路及控制電路組成。從圖中可以看出，P0口既可以作為I/O用，也可以作為地址/數(shù)據(jù)線用。DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳一、P0口的結(jié)構(gòu)單片機(jī)IO口介紹1、P0口作為普通I/O口①輸出時(shí)CPU發(fā)出控制電平“0”封鎖“與”門，將輸出上拉場效應(yīng)管T1截止，同時(shí)使多路開關(guān)MUX把鎖存器與輸出DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳單片機(jī)IO口介紹驅(qū)動(dòng)場效應(yīng)管T2柵極接通。故內(nèi)部總線與P0口同相。由于輸出驅(qū)動(dòng)級是漏極開路電路，若驅(qū)動(dòng)NMOS或其它拉流負(fù)載時(shí)，需要外接上拉電阻。P0的輸出級可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳單片機(jī)IO口介紹②輸入時(shí)----分讀引腳或讀鎖存器讀引腳：由傳送指令(MOV)實(shí)現(xiàn)；

下面一個(gè)緩沖器用于讀端口引腳數(shù)據(jù)，當(dāng)執(zhí)行一條由端口輸入的指令時(shí)，讀脈沖把該三態(tài)緩沖器打開，這樣端口引腳上的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器讀入到內(nèi)部總線。DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳單片機(jī)IO口介紹DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳②輸入時(shí)----分讀引腳或讀鎖存器讀鎖存器：有些指令如：ANLP0，A稱為“讀-改-寫”指令，需要讀鎖存器。

上面一個(gè)緩沖器用于讀端口鎖存器數(shù)據(jù)。單片機(jī)IO口介紹**原因：如果此時(shí)該端口的負(fù)載恰是一個(gè)晶體管基極，且原端口輸出值為1，那么導(dǎo)通了的PN結(jié)會把端口引腳高電平拉低；若此時(shí)直接讀端口引腳信號，將會把原輸出的“1”電平誤讀為“0”電平?，F(xiàn)采用讀輸出鎖存器代替讀引腳，圖中，上面的三態(tài)緩沖器就為讀鎖存器Q端信號而設(shè)，讀輸出鎖存器可避免上述可能發(fā)生的錯(cuò)誤。**DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳單片機(jī)IO口介紹P0口必須接上拉電阻；在讀信號之前數(shù)據(jù)之前，先要向相應(yīng)的鎖存器做寫1操作的I/O口稱為準(zhǔn)雙向口；三態(tài)輸入緩沖器的作用：（ANLP0，A）單片機(jī)IO口介紹DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳準(zhǔn)雙向口：

從圖中可以看出，在讀入端口數(shù)據(jù)時(shí)，由于輸出驅(qū)動(dòng)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)生誤讀。所以在端口進(jìn)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(zhǔn)雙向口。單片機(jī)IO口介紹2、P0作為地址/數(shù)據(jù)總線在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)，P0端口作為地址/數(shù)據(jù)總線使用時(shí)，分為：

P0引腳輸出地址/數(shù)據(jù)信息。DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳單片機(jī)IO口介紹

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(gè)FET處于反相，構(gòu)成了推拉式的輸出電路，其負(fù)載能力大大增強(qiáng)。DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳2、P0作為地址/數(shù)據(jù)總線單片機(jī)IO口介紹

P0引腳輸出地址/輸入數(shù)據(jù)輸入信號是從引腳通過輸入緩沖器進(jìn)入內(nèi)部總線。此時(shí)，CPU自動(dòng)使MUX向下，并向P0口寫“1”，“讀引腳”控制信號有效，下面的緩沖器打開，外部數(shù)據(jù)讀入內(nèi)部總線。2、P0作為地址/數(shù)據(jù)總線----真正的雙向口DQCLKQMUXP0.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址/數(shù)據(jù)控制VCCT1T2P0口引腳單片機(jī)IO口介紹二、P2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1.P2口作為普通I/O口DQCLKQMUXP2.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址控制VCCRTP2口引腳CPU發(fā)出控制電平“0”，使多路開關(guān)MUX倒向鎖存器輸出Q端，構(gòu)成一個(gè)準(zhǔn)雙向口。其功能與P1相同。單片機(jī)IO口介紹

2.P2口作為地址總線在系統(tǒng)擴(kuò)展片外程序存儲器擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器且容量超過256B(用MOVX@DPTR指令)時(shí)，CPU發(fā)出控制電平“1”，使多路開關(guān)MUX倒內(nèi)部地址線。此時(shí)，P2輸出高8位地址。DQCLKQMUXP2.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳地址控制VCCRTP2口引腳單片機(jī)IO口介紹4.1.2P1口、P3口的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

①P1口的一位的結(jié)構(gòu)它由一個(gè)輸出鎖存器、兩個(gè)三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅(qū)動(dòng)電路組成----準(zhǔn)雙向口。DQCLKQP1.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳VCCRTP1口引腳單片機(jī)IO口介紹②P3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DQCLKQP3.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳VCCRTP3口引腳第二輸入功能第二輸出功能一、作為通用I/O口與P1口類似----準(zhǔn)雙向口(W=1)W單片機(jī)IO口介紹②P3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)DQCLKQP3.n讀鎖存器內(nèi)部總線寫鎖存器讀引腳VCCRTP3口引腳第二輸入功能第二輸出功能二、P3第二功能(Q=1)此時(shí)引腳部分輸入(Q=1、W=1)

,部分輸出(Q=1、W輸出)

。W單片機(jī)IO口介紹P3第二功能各引腳功能定義：P3.0：RXD串行口輸入P3.1：TXD串行口輸出P3.2：INT0外部中斷0輸入P3.3：INT1外部中斷1輸入P3.4：T0定時(shí)器0外部輸入P3.5：T1定時(shí)器1外部輸入P3.6：WR外部寫控制P3.7：RD外部讀控制單片機(jī)IO口介紹綜上所述：當(dāng)P0作為I/O口使用時(shí)，特別是作為輸出時(shí)，輸出級屬于開漏電路，必須外接上拉電阻才會有高電平輸出；如果作為輸入，必須先向相應(yīng)的鎖存器寫“1”，才不會影響輸入電平。當(dāng)CPU內(nèi)部控制信號為“1”時(shí)，P0口作為地址/數(shù)據(jù)總線使用，這時(shí)，P0口就無法再作為I/O口使用了。單片機(jī)IO口介紹P1、P2和P3口為準(zhǔn)雙向口,在內(nèi)部差別不大,但使用功能有所不同。

P1口是用戶專用8位準(zhǔn)雙向I/O口,具有通用輸入/輸出功能,每一位都能獨(dú)立地設(shè)定為輸入或輸出。當(dāng)有輸出方式變?yōu)檩斎敕?/p>