1、51單片機的P0口工作原理詳細講解、P0端口的結構與工作原理P0端口8位中的一位結構圖見下圖:由上圖可見，P0端口由鎖存器、輸入緩沖器、切換開關、一個與非門、一個與門與場效應管驅動電路構成。再看圖的右邊，標號為P0.X引腳的圖標，也就是說P0.X引腳可以是P0.0到P0.7的任何一位，即在P0口有8個與上圖相同的電路組成。下面，我們先就組成P0口的每個單元部份跟大家介紹一下：先看輸入緩沖器：在P0口中，有兩個三態的緩沖器，在學數字電路時，我們已知道，三態門有三個狀態，即在其的輸出端可以是高電平、低電平，同時還有一種就是高阻狀態（或稱為禁止狀態），大家看上圖，上面一個是讀鎖存器的緩沖器，也就是說

2、，要讀取D鎖存器輸出端Q的數據，那就得使讀鎖存器的這個緩沖器的三態控制端（上圖中標號為讀鎖存器端）有效。下面一個是讀引腳的緩沖器，要讀取P0.X引腳上的數據，也要使標號為讀引腳的這個三態緩沖器的控制端有效，弓I腳上的數據才會傳輸到我們單片機的內部數據總線上。D鎖存器：構成一個鎖存器，通常要用一個時序電路，時序的單元電路在學數字電路時我們已知道，一個觸發器可以保存一位的二進制數（即具有保持功能），在51單片機的32根I/O口線中都是用一個D觸發器來構成鎖存器的。大家看上圖中的D鎖存器，D端是數據輸入端，CP是控制端（也就是時序控制信號輸入端），Q是輸出端，Q非是反向輸出端。對于D觸發器來講，當D

3、輸入端有一個輸入信號，如果這時控制端CP沒有信號（也就是時序脈沖沒有到來），這時輸入端D的數據是無法傳輸到輸出端Q與反向輸出端Q非的。如果時序控制端CP的時序脈沖一旦到了，這時D端輸入的數據就會傳輸到Q與Q非端。數據傳送過來后，當CP時序控制端的時序信號消失了，這時，輸出端還會保持著上次輸入端D的數據（即把上次的數據鎖存起來了）。如果下一個時序控制脈沖信號來了，這時D端的數據才再次傳送到Q端，從而改變Q端的狀態。多路開關：在51單片機中，當內部的存儲器夠用（也就是不需要外擴展存儲器時，這里講的存儲器包括數據存儲器與程序存儲器）時，P0口可以作為通用的輸入輸出端口（即I/O）使用，對于8031（

4、內部沒有ROM）的單片機或者編寫的程序超過了單片機內部的存儲器容量，需要外擴存儲器時，P0口就作為地址/數據'總線使用。那么這個多路選擇開關就是用于選擇是做為普通I/O口使用還是作為數據/地址'總線使用的選擇開關了。大家看上圖，當多路開關與下面接通時，P0口是作為普通的I/O口使用的，當多路開關是與上面接通時，P0口是作為地址/數據'總線使用的。輸出驅動部份：從上圖中我們已看出，P0口的輸出是由兩個MOS管組成的推拉式結構，也就是說，這兩個MOS管一次只能導通一個，當V1導通時，V2就截止，當V2導通時，V1截止。前面我們已將P0口的各單元部件進行了一個詳細的講解，下面

5、我們就來研究一下P0口做為I/O口與地址/數據總線使用時的具體工作過程。1、作為I/O端口使用時的工作原理P0口作為I/O端口使用時，多路開關的控制信號為0（低電平），看上圖中的線線部份，多路開關的控制信號同時與與門的一個輸入端是相接的，我們知道與門的邏輯特點是全1出1,有0出0”那么控制信號是0的話，這時與門輸出的也是一個0（低電平），與讓的輸出是0,V1管就截止，在多路控制開關的控制信號是0（低電平）時，多路開關是與鎖存器的Q非端相接的（即P0口作為I/O口線使用）。P0口用作I/O口線，其由數據總線向引腳輸出（即輸出狀態Output）的工作過程：當寫鎖存器信號CP有效，數據總線的信號鎖存

6、器的輸入端鎖存器的反向輸出Q非端多路開關rV2管的柵極V2的漏極到輸出端P0.X。前面我們已講了，當多路開關的控制信號為低電平0時，與門輸出為低電平，V1管是截止的，所以作為輸出口時，P0是漏極開路輸出，類似于OC門，當驅動上接電流負載時，需要外接上拉電阻。下圖就是由內部數據總線向P0口輸出數據的流程圖（紅色箭頭）。P0口用作I/O口線，其由引腳向內部數據總線輸入（即輸入狀態I叩ut）的工作過程：數據輸入時（讀P0口）有兩種情況1、讀引腳讀芯片引腳上的數據，讀引腳數時，讀引腳緩沖器打開（即三態緩沖器的控制端要有效），通過內部數據總線輸入，請看下圖（紅色簡頭）。2、讀鎖存器通過打開讀鎖存器三態緩

7、沖器讀取鎖存器輸出端Q的狀態，請看下圖（紅色箭頭）：在輸入狀態下，從鎖存器和從引腳上讀來的信號一般是一致的，但也有例外。例如，當從內部總線輸出低電平后，鎖存器Q=0,Q非=1,場效應管T2開通，端口線呈低電平狀態。此時無論端口線上外接的信號是低電乎還是高電平，從引腳讀入單片機的信號都是低電平，因而不能正確地讀入端口引腳上的信號。又如，當從內部總線輸出高電平后，鎖存器Q=1,Q非=0,場效應管T2截止。如外接引腳信號為低電平，從引腳上讀入的信號就與從鎖存器讀入的信號不同。為此，8031單片機在對端口P0一P3的輸入操作上，有如下約定：為此，8051單片機在對端口P0P3的輸入操作上，有如下約定：

8、凡屬于讀-修改-寫方式的指令，從鎖存器讀入信號，其它指令則從端口引腳線上讀入信號。讀-修改-寫指令的特點是，從端口輸入（讀）信號，在單片機內加以運算（修改）后，再輸出（寫）到該端口上。下面是幾條讀-修改-寫才旨令的例子。ANLP0,#立即數;P0立即數P0ORLP0,A;P0AP0INCP1;P1+1P1DECP3;P3-1P3CPLP2;P2W2安排的原因在于讀-修改-寫指令需要得到端口原輸出的狀態，修改后再輸出，讀鎖存器而不是讀引腳，可以避免因外部電路的原因而使原端口的狀態被讀錯。P0端口是8031單片機的總線口，分時出現數據D7一D0、低8位地址A7一AO,以與三態，用來接口存儲器、外部

9、電路與外部設備。P0端口是使用最廣泛的I/O端口。2、作為地址/數據復用口使用時的工作原理在訪問外部存儲器時P0口作為地址/數據復用口使用。這時多路開關控制'信號為1'與門解鎖，與門輸出信號電平由地址/數據”線信號決定；多路開關與反相器的輸出端相連，地址信號經地址/數據”線反相器rV2場效應管柵極V2漏極輸出。例如：控制信號為1,地址信號為“加，與門輸出低電平，V1管截止；反相器輸出高電平，V2管導通，輸出引腳的地址信號為低電平。請看下圖（蘭色字體為電平）：反之，控制信號為“1地址信號為“1；'與門”輸出為高電平，V1管導通；反相器輸出低電平,V2管截止，輸出引腳的地址

10、信號為高電平。請看下圖（蘭色字體為電平）：地址/數描WCC1制陪弓mD務路關言可見，在輸出地址/數據”信息時，VI、V2管是交替導通的，負載能力很強，可以直接與外設存儲器相連，無須增加總線驅動器。P0口又作為數據總線使用。在訪問外部程序存儲器時，P0口輸出低8位地址信息后，將變為數據總線，以便讀指令碼（輸入）。在取指令期間，控制”信號為“0,”V1管截止，多路開關也跟著轉向鎖存器反相輸出端Q非;CPU自動將0FFH（11111111,即向D鎖存器寫入一個高電平礙入P0口鎖存器，使V2管截止，在讀引腳信號控制下，通過讀引腳三態門電路將指令碼讀到內部總線。請看下圖逃槌存器內都總線-土；-地址/數據+VCC、1控獨信另3、1）該引腳如果該指令是輸出數據，如MOVXDPTRA（將累加器的內容通過P0口數據總線傳送到外部RAM中），則多路開關控制”信號為1'與門”解鎖，與輸出地址信號的工作流程類似，數據據由地址/數據”線反相器rV2場效應管柵極V2漏極輸出。如果該指令是輸入數據（讀外部數據存儲器或程序存儲器），如MOVXA,DPTR將外部RAM某一存儲單元內容通過P0口數據總線輸入到累加器A中），貝膊俞入的數據仍通過讀引腳