第3章 數(shù)字輸入輸出端口

第3章數(shù)字輸入/輸出端口3.1STC12C5410AD單片機(jī)的I/O口及工作模式STC12C5410AD單片機(jī)共有4個(gè)I/O端口，27根I/O口線：P0（4根）：P0.0、P0.1、P0.2、P0.3。P1（8根）：P1.0、P1.1、P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7。P2（8根）：P2.0、P2.1、P2.2、P2.3、P2.4、P2.5、P2.6、P2.7。P3口（7根）：P3.0、P3.1、P3.2、P3.3、P3.4、P3.5、P3.7。1．I/O口概述2．復(fù)用功能1）P1口復(fù)用為ADC轉(zhuǎn)換輸入或者SPI通信線，如表3-1所示。表3-1P1口的復(fù)用功能端口引腳復(fù)用功能P1.0ADC0（ADC轉(zhuǎn)換輸入通道0）P1.1ADC1（ADC轉(zhuǎn)換輸入通道1）P1.2ADC2（ADC轉(zhuǎn)換輸入通道2）P1.3ADC3（ADC轉(zhuǎn)換輸入通道3）P1.4ADC4（ADC轉(zhuǎn)換輸入通道4）/SS（SPI從器件選擇）P1.5ADC5（ADC轉(zhuǎn)換輸入通道5）/MOSI（SPI主輸出從輸入）P1.6ADC6（ADC轉(zhuǎn)換輸入通道6）/MISO（SPI主輸入從輸出）P1.7ADC7（ADC轉(zhuǎn)換輸入通道7）/SCLK（SPI時(shí)鐘）2）P2口和P3口的某些I/O口線可用于PCA輸入或者PWM輸出，P3口的某些口線可用于外部中斷輸入、計(jì)數(shù)器輸入和UART。表3-2P2口和P3口的復(fù)用功能端口引腳復(fù)用功能P3.0RXD（串行通信輸入）P3.1TXD（串行通信輸出）P3.2INT0（外部中斷0輸入）P3.3INT1（外部中斷1輸入）P3.4ECI（可編程計(jì)數(shù)器陣列定時(shí)器的外部時(shí)鐘輸入）/T0（定時(shí)器0外部輸入）P3.5PWM1（脈寬調(diào)制輸出通道1）/PCA1（可編程計(jì)數(shù)器陣列通道1）/CEX1（外部脈沖捕獲輸入1）/T1（定時(shí)器1外部輸入）P3.7PWM0（脈寬調(diào)制輸出通道0）/PCA0（可編程計(jì)數(shù)器陣列通道0）/CEX0（外部脈沖捕獲輸入0）P2.0PWM2（脈寬調(diào)制輸出通道2）/PCA2（可編程計(jì)數(shù)器陣列通道2）/CEX2（外部脈沖捕獲輸入2）P2.4PWM3（脈寬調(diào)制輸出通道3）/PCA3（可編程計(jì)數(shù)器陣列通道3）/CEX3（外部脈沖捕獲輸入3）3．工作方式STC12C5410AD單片機(jī)的所有I/O口均可由軟件配置成4種工作模式之一：準(zhǔn)雙向口（標(biāo)準(zhǔn)8051單片機(jī)輸出模式）推挽輸入輸出僅為輸入（高阻）或開(kāi)漏輸出功能。每個(gè)口的工作模式由2個(gè)控制寄存器中的相應(yīng)位控制（PnM0和PnM1，n=0,1,2,3）。表3-3I/O口工作模式設(shè)置PnM0[7:0]PnM1[7:0]I/O口模式00準(zhǔn)雙向口(傳統(tǒng)8051單片機(jī)I/O口模式），灌電流可達(dá)20mA，拉電流為230μA，由于制造誤差，實(shí)際為250uA～150uA01推挽輸入輸出（強(qiáng)上拉輸出，可達(dá)20mA，要加限流電阻，盡量少用）10僅為輸入（高阻）11開(kāi)漏（OpenDrain），內(nèi)部上拉電阻斷開(kāi)，要外加上拉電阻例如，若設(shè)置P1.7為開(kāi)漏，P1.6為高阻輸入，P1.5為強(qiáng)推挽輸出，P1.4、P1.3、P1.2、P1.1和P1.0為弱上拉，則可以使用下面的代碼進(jìn)行設(shè)置：MOVP1M0,#11000000BMOVP1M1,#10100000B雖然STC12C5410AD單片機(jī)的每個(gè)I/O口在弱上拉時(shí)都能承受20mA的灌電流（還是要加限流電阻，如1KΩ，560Ω等），在強(qiáng)推挽輸出時(shí)都能輸出20mA的拉電流（也要加限流電阻），但整個(gè)芯片的工作電流推薦不要超過(guò)55mA。3.2STC12C5410AD單片機(jī)I/O口的結(jié)構(gòu)

1．準(zhǔn)雙向口工作模式的結(jié)構(gòu)

準(zhǔn)雙向口工作模式下，I/O口可用作輸出和輸入功能而不需重新配置口線輸出狀態(tài)。2．推挽輸入輸出工作模式的結(jié)構(gòu)

一個(gè)I/O位工作于推挽輸入輸出工作模式時(shí)，若輸出高電平，拉電流最大可達(dá)20mA；若輸出低電平，灌電流也可達(dá)20mA。3．僅為輸入（高阻）工作模式的結(jié)構(gòu)輸入口帶有一個(gè)施密特觸發(fā)輸入以及一個(gè)干擾抑制電路。注意，僅為輸入（高阻）工作模式下，I/O口不提供20mA灌電流的能力。4．開(kāi)漏輸出工作模式的結(jié)構(gòu)當(dāng)口線鎖存器為“0”時(shí)，開(kāi)漏輸出關(guān)斷所有上拉場(chǎng)效應(yīng)管。當(dāng)作為一個(gè)邏輯輸出時(shí)，這種配置方式必須有外部上拉電阻，一般通過(guò)電阻外接到Vcc。這種方式的下拉結(jié)構(gòu)與準(zhǔn)雙向口模式的下拉結(jié)構(gòu)相同。開(kāi)漏端口帶有一個(gè)施密特觸發(fā)輸入以及一個(gè)干擾抑制電路。這種工作模式下，輸出低電平時(shí)，灌電流也可達(dá)20mA。3.3STC12C5410AD單片機(jī)I/O口的使用

1．I/O外部狀態(tài)的輸入

單片機(jī)速度很快，如果通過(guò)指令執(zhí)行由低變高指令后立即讀外部狀態(tài)，此時(shí)由于實(shí)際輸出還沒(méi)有變高，有可能讀入的狀態(tài)不對(duì)。這種問(wèn)題的解決方法是在軟件設(shè)置由低變高后加1到2個(gè)空操作指令延時(shí)，然后再讀I/O口的狀態(tài)。2．上拉電阻的連接3．拉電流方式和灌電流方式

在實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)盡量采用灌電流方式，而不要采用拉電流方式，這樣可以提高系統(tǒng)的負(fù)載能力和可靠性。4．典型的三極管控制電路

STC12C5410AD單片機(jī)的典型工作電壓為5V，當(dāng)它與3V器件連接時(shí)，為了防止3V器件承受不了5V電壓，可將相應(yīng)的I/O口設(shè)置成開(kāi)漏配置，斷開(kāi)內(nèi)部上拉電阻，相應(yīng)的I/O口外部加10K上拉電阻到3V器件的Vcc。5．與3V器件的連接6．如何讓I/O口上電復(fù)位時(shí)控制輸出為低電平有兩種解決方法：（1）通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)高低電平的邏輯取反功能。例如，圖3-7中，單片機(jī)上電復(fù)位后三極管Q1的集電極輸出OUT就是低電平。（2）由于STC12C5410AD單片機(jī)既有弱上拉輸出模式又有強(qiáng)推挽輸出模式，可在單片機(jī)I/O口上加一個(gè)下拉電阻（1K、2K或3K），這樣上電復(fù)位時(shí)，雖然單片機(jī)內(nèi)部I/O口是弱上拉/高電平輸出，但由于內(nèi)部上拉能力有限，而外部下拉電阻又較小，無(wú)法將其拉高，所以該I/O口上電復(fù)位時(shí)外部輸出為低電平。思考題簡(jiǎn)述STC12C5410AD單片機(jī)I/O口的作用。簡(jiǎn)述STC12C5410AD單片機(jī)的各個(gè)數(shù)字輸入/輸出端口的工作模式及結(jié)構(gòu)。如何設(shè)置STC