Ch4-單片機的輸入輸出端口

第4章單片機的輸入/輸出端口

4.1輸入/輸出端口結構

4.2輸入/輸出端口負載能力4.3P1口輸出功能應用實例4.4P3口輸入功能應用實例

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

21.P0口P0口某一位的結構圖如下圖所示，它由一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)輸入緩沖器、一個轉換開關MUX、一個輸出驅動電路(T1和T2)和一個與門及一個非門組成。

3(1)P0口用作通用I/O口

MUX與鎖存器的Q端接通，與門輸出為0，T1截止，輸出驅動級就工作在需外接上拉電阻的漏極開路方式。①P0口用作輸出口

CPU在執(zhí)行輸出指令時，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的數(shù)據(jù)在“寫鎖存器”信號的作用下，由D端進入鎖存器，取反后出現(xiàn)在Q端，再經(jīng)過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為漏極開路輸出，故此時必須外接上拉電阻。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(如：MOVA,P0)，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號是“讀引腳”。P0.X引腳上的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器2讀入到內(nèi)部總線。注意，在讀引腳時，必須先向電路中的鎖存器寫入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”類輸入指令時(如：ANLP0,A)，內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號是“讀鎖存器”，鎖存器中的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器1送到內(nèi)部總線，然后與A的內(nèi)容進行邏輯“與”，結果送回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，同時與門輸出有效。若地址/數(shù)據(jù)線為1，則T1導通，T2截止，P0口輸出為1；反之T1截止，T2導通，P0口輸出為0。當數(shù)據(jù)從P0口輸入時，讀引腳使三態(tài)緩沖器2打開，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

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P0口作地址/數(shù)據(jù)總線使用時，就不能再作通用I/O口使用了。②P0口作輸出口使用時，輸出級屬漏極開路，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，應先向鎖存器寫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需外接上拉電阻。同P0口一樣，當作輸入口時，必須先向鎖存器寫“1”，使場效應管T截止。

93.P2口圖中的控制信號C決定轉換開關MUX的位置：當C=0時，MUX撥向下方，P0口為通用I/O口；當控制信號C=1時，MUX撥向上方，P0口作為地址總線使用。在實際應用中，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，第二輸出功能信號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定時器/計數(shù)器0計數(shù)輸入P3.5T1定時器/計數(shù)器1計數(shù)輸入P3.6片外RAM寫選通信號(輸出)P3.7片外RAM讀選通信號(輸出)124.2輸入/輸出端口負載能力

P0口的輸出級與P1～P3口的輸出級在結構上不同，其輸出級無上拉電阻，因此它們的負載能力和接口要求也不相同。P0口的每一位能驅動8個LSTTL負載。在作為通用I/O口使用時，輸出驅動電路是開漏的，所以，驅動集電極開路(OC門)電路或漏級開路電路需外接上拉電阻。當作為地址/數(shù)據(jù)總線使用時(T1可以提供上拉電平)，口線不是開漏的，無需外接上拉電阻。P1～P3口的每一位能驅動4個LSTTL負載。它們的輸出驅動電路有上拉電阻，所以可以方便地由集電極開路(OC門)電路或漏級開路電路所驅動，而無需外接上拉電阻。對于80C51單片機(CHMOS)，端口只能提供幾毫安的輸出電流，故當作輸出口去驅動一個普通晶體管的基極時，應在端口與晶體管基極間串聯(lián)一個電阻，以限制高電平輸出時的電流。134.3P1口輸出功能應用實例

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

解：由于發(fā)光二極管低電平點亮，所以，需要哪個發(fā)光二極管點亮，只需在相應的端口輸出邏輯0即可。由于每個發(fā)光二極管點亮后要持續(xù)一段時間才熄滅，再使下個發(fā)光二極管點亮，因此需要編寫延時子程序，供主程序反復調用。本例中，延時子程序采用指令循環(huán)來實現(xiàn)。

地址機器碼程序注釋

ORG0000H0000H021000

LJMPMAIN

ORG1000H1000H74FE

MAIN:MOVA,#0FEH1002HF590

LOOP:MOVP1,A1004H12100A

LCALLDELAY;延時1007H23

RLA;左移位1008H80F8

SJMPLOOP;循環(huán)100AH7FFF

DELAY:MOVR7,#0FFH;延時子程序100CH7EFA

L1:MOVR6,#0FAH100EHDEFE

DJNZR6,$1010HDFFA

DJNZR7,L11012H22

RET

END14【例2】利用P1.0輸出高低電平，控制繼電器的開合，以實現(xiàn)對外部裝置(如燈L1和L2)的控制。

解：將單片機的P1.0接繼電器控制端JIN，繼電器的JZ通過K1接地，常開觸點JK接L1，常閉觸點JB接L2。編制程序，使P1.0電平變化，高電平時繼電器吸合，常開觸點閉合，L1點亮，L2熄滅；低電平時繼電器不工作，常閉觸點閉合，L2點亮，L1熄滅。

15參考程序：

地址機器碼程序注釋

ORG0000H0000H022000

LJMPMAIN

ORG2000H2000HC290

MAIN:CLRP1.0;P1.0送低電平2002H12200C

LCALLDELAY;延時2005HD290

SETBP1.0;P1.0送高電平2007H12200C

LCALLDELAY;延時200AH80F4

SJMPMAIN;循環(huán)200CH7F06

DELAY:MOVR7,#06H;延時子程序200EH7EFF

L1:MOVR6,#0FFH2010H7DFA

L2:MOVR5,#0FAH2012HDDFE

DJNZR5,$2014HDEFA

DJNZR6,L22016HDFF6

DJNZR7,L12018H22

RET

END164.4P3口輸入功能應用實例

【例3】P3口的P3.0連接一個開關，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來控制P1輸出的循環(huán)燈，即當P3.0輸出高電平時，控制P1口的發(fā)光二極管左循環(huán)點亮；當P3.0輸出低電平時，控制P1口的發(fā)光二極管右循環(huán)點亮(P1口輸出低電平時發(fā)光二極管被點亮)。

解：在主程序中要對P3.0的狀態(tài)進行判斷。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。延時子程序同例1。17參考程序：地址機器碼程序注釋

ORG0000H0000H023000

LJMPMAIN

ORG3000H3000H74FE

MAIN:MOVA,#0FEH3002HF590

LOOP:MOVP1,A3004H123010

LCALLDELAY;延時3007H20B003

JBP3.0,L1300AH03

RRA;右移位300BH80F5

SJMPLOOP;循環(huán)300DH23

L1:RL