第二章

MCS-51單片機(jī)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件三、輸入/輸出端口的結(jié)構(gòu)1、MCS-51有四個(gè)I/O端口：P0、P1、P2和P3。2．每個(gè)端口都是8位準(zhǔn)雙向口，共占32根引腳。“準(zhǔn)雙向”：當(dāng)I/O口作為輸入時(shí)，應(yīng)先向此口鎖存器寫(xiě)入“1”，此時(shí)該口引腳浮空，可作高阻抗輸入。3．每一條I/O線都能獨(dú)立地用作輸入或輸出。4．每個(gè)端口都包括一個(gè)鎖存器，一個(gè)輸出驅(qū)動(dòng)器和輸入緩沖器。作輸出時(shí)數(shù)據(jù)可以鎖存，作輸入時(shí)數(shù)據(jù)可以緩沖。（一）功能P0口：可作為一般I／O口用，但當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)采用外部總線結(jié)構(gòu)時(shí)，它分時(shí)作低8位地址線和8位雙向數(shù)據(jù)總線用。

P1口：每1位均可獨(dú)立作為I／O口。

P2口：可作一般I／O口用，當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)采用外部總線結(jié)構(gòu)時(shí)，它僅能作為高8位地址線。

P3口：雙功能口。第一功能使用時(shí)同P1口，每1位均可獨(dú)立作為I／O口。每1位均具有第二功能，兩個(gè)功能不能同時(shí)使用。P3口第二功能表

（P.27表2－1）引腳第二功能P3.0RxD:串行口接收數(shù)據(jù)輸入端P3.1TxD:

串行口發(fā)送數(shù)據(jù)輸出端P3.2INT0:

外部中斷申請(qǐng)輸入端0P3.3INT1:

外部中斷申請(qǐng)輸入端1P3.4T0:

外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端0P3.5T1:

外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端1P3.6WR:

寫(xiě)外設(shè)控制信號(hào)輸出端P3.7RD:

讀外設(shè)控制信號(hào)輸出端單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件單片機(jī)的引腳（P1口）P1.0—P1.7:準(zhǔn)雙向I/O口（內(nèi)置了上拉電阻）輸出時(shí)一切照常，僅在作輸入口用時(shí)要先對(duì)其寫(xiě)“1”。21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線Vcc引腳P1.X內(nèi)部上拉電阻單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線Vcc引腳P1.X內(nèi)部上拉電阻輸出數(shù)據(jù)=0時(shí)001導(dǎo)通=0單片機(jī)的引腳（P1口）單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件作輸入口時(shí)，數(shù)據(jù)可以讀自口的鎖存器，也可以讀自口的引腳。這要根據(jù)輸入操作采用的是“讀鎖存器”指令還是“讀引腳”指令來(lái)決定。CPU在執(zhí)行“讀—修改—寫(xiě)”類輸入指令時(shí)（如：ANLP1，A），內(nèi)部產(chǎn)生的“讀鎖存器”操作信號(hào)，使鎖存器Q端數(shù)據(jù)進(jìn)入內(nèi)部數(shù)據(jù)總線，在與累加器A進(jìn)行邏輯運(yùn)算之后，結(jié)果又送回P0的口鎖存器并出現(xiàn)在引腳。讀口鎖存器可以避免因外部電路原因使原口引腳的狀態(tài)發(fā)生變化造成的誤讀。CPU在執(zhí)行“MOV”類輸入指令時(shí)（如：MOVA，P1），內(nèi)部產(chǎn)生的操作信號(hào)是“讀引腳”。注意：在執(zhí)行該類輸入指令前要先把鎖存器寫(xiě)入“1”，使場(chǎng)效應(yīng)管T2截止，使引腳處于懸浮狀態(tài)，可作為高阻抗輸入。否則，在作為輸入方式之前曾向鎖存器輸出過(guò)“0”，則T2導(dǎo)通會(huì)使引腳箝位在“0”電平，使輸入高電平“1”無(wú)法讀入。所以，P1口在作為通用I/O口時(shí)，屬于準(zhǔn)雙向口21DQCK/Q讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線Vcc引腳P1.X內(nèi)部上拉電阻假如需要讀引腳狀態(tài)，而未對(duì)其先寫(xiě)入“1”，如果之前輸出過(guò)“0”，則不能正常讀取管腳狀態(tài)。001導(dǎo)通單片機(jī)的引腳（P1口）讀引腳=1低電平“0”單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件簡(jiǎn)單測(cè)控實(shí)例原理圖單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件P1.3作輸入端口光路通暢，R亮2K光路阻斷，R暗400KR亮<2.2KR暗

>250K單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件單片機(jī)的引腳（P0口）P0.0-P0.7:準(zhǔn)雙向I/O（內(nèi)置場(chǎng)效應(yīng)管上拉）尋址外部存儲(chǔ)器時(shí)分時(shí)作雙向8位數(shù)據(jù)口和低8位地址復(fù)用口，工作狀態(tài)由CPU發(fā)出的控制信號(hào)決定；不接存儲(chǔ)器時(shí)可作為8位準(zhǔn)雙向I/O口使用。21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址/數(shù)據(jù)控制引腳P0.X34Vcc單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址/數(shù)據(jù)控制=0引腳P0.X34作通用I/O端口使用時(shí)，控制=0。00100截止截止Vcc=1此腳作輸入口，“讀引腳”時(shí)，事先必須對(duì)它寫(xiě)“1”。單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址/數(shù)據(jù)控制=0引腳P0.X34當(dāng)“輸出1”時(shí)，輸出級(jí)為漏級(jí)開(kāi)路電路，引腳上必須接上拉電阻，才能輸出高電平。00100截止截止VccVdd單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址/數(shù)據(jù)=1控制=1引腳P0.X34P0口作地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口時(shí)，控制=1：（2）當(dāng)輸出地址/數(shù)據(jù)=1時(shí)110導(dǎo)通截止Vcc=00=1單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址/數(shù)據(jù)控制=0引腳P0.X34P0口作地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口輸入時(shí)，僅從外存讀入信息，控制=0，CPU自動(dòng)向P0口輸出FFH，使下拉場(chǎng)效應(yīng)管截止。輸入指令將使引腳與內(nèi)部總線直通Vcc=1截止截止單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件1、

P0作為地址數(shù)據(jù)總線時(shí)，VT1和VT2是一起工作的，構(gòu)成推挽結(jié)構(gòu)。高電平時(shí)，VT1打開(kāi)，VT2截止；低電平時(shí)，VT1截止，VT2打開(kāi)。這種情況下不用外接上拉電阻。

而且，輸出高電平的時(shí)候，當(dāng)VT1打開(kāi)，VT2截止，因?yàn)閮?nèi)部電源直接通過(guò)T1輸出到P0口線上,因此驅(qū)動(dòng)能力(電流)可以很大，這就是為什么教科書(shū)上說(shuō)可以“驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL負(fù)載”的原因。P0口特點(diǎn)小結(jié)（1）4.“讀鎖存器”為引腳改寫(xiě)操作。凡是“讀—修改—寫(xiě)”的操作，CPU讀的都是端口鎖存器中的數(shù)據(jù)。5.

在總線方式時(shí)，P0口不能再做通用的I/O端口。它分時(shí)輸出地址、數(shù)據(jù)總線的信息（此時(shí)引腳不用外接上拉電阻），此時(shí)為雙向口P0口特點(diǎn)小結(jié)（2）6、在某個(gè)時(shí)刻，P0口上輸出的是作為總線的地址數(shù)據(jù)信號(hào)還是作為普通I/O口的電平信號(hào)，是依靠多路開(kāi)關(guān)MUX來(lái)切換的。而MUX的切換，又是根據(jù)單片機(jī)指令來(lái)區(qū)分的。當(dāng)指令為外部存儲(chǔ)器/IO口讀/寫(xiě)時(shí)，比如MOVXA,@DPTR,MUX是切換到地址/數(shù)據(jù)總線上；而當(dāng)普通MOV傳送指令操作p0口時(shí)，MUX是切換到內(nèi)部總線上的。ADC0809與單片機(jī)的連接MOVA,3FHMOVP0,A單片機(jī)的引腳（P2口）P2.0—P2.7:準(zhǔn)雙向I/O（內(nèi)置了上拉電阻）尋址外部存儲(chǔ)器時(shí)輸出高8位地址；不接外部存儲(chǔ)器時(shí)可作為8位準(zhǔn)雙向I/O口使用。21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址高8位控制引腳P2.X3內(nèi)部上拉電阻Vcc單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件21DQCK/Q讀引腳=0讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址高8位控制引腳P2.XP2作通用輸出口時(shí)，控制=0。110截止3內(nèi)部上拉電阻11Vcc=1=0輸出=1時(shí)，單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件21DQCK/Q讀引腳=0讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址高8位控制引腳P2.X001導(dǎo)通3內(nèi)部上拉電阻00Vcc=0=0P2作通用輸出口時(shí)，控制=0。輸出=0時(shí)，單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件21DQCK/Q讀引腳=0讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址高8位控制引腳P2.XP2作高8位地址A8-A15輸出口時(shí)，控制=1。10截止3內(nèi)部上拉電阻1Vcc=1=1=1當(dāng)輸出=1時(shí)單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件21DQCK/Q讀引腳=0讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線地址高8位=0控制引腳P2.X01導(dǎo)通3內(nèi)部上拉電阻0Vcc=0=1P2作高8位地址A8-A15輸出口時(shí)，控制=1。當(dāng)輸出=0時(shí)單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件P2口在系統(tǒng)使用外部存儲(chǔ)器時(shí)，做高八位的地址總線。P2口使用時(shí)注意：a)當(dāng)應(yīng)用系統(tǒng)擴(kuò)展有大于256B而小于64kB的外部存儲(chǔ)器，且P2口用于輸出高8位地址時(shí)，P2口不能再作通用I／O口使用。使用如：

MOVXA，@DPTR；訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

MOVCA，@A+DPTR;訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器這里使用了16位的寄存器DPTRP2口特點(diǎn)小結(jié)（1）b)在不接外部存儲(chǔ)器或片外存儲(chǔ)器容量小于256字節(jié)的系統(tǒng)中，可以使用“MOVXA，＠Ri”類指令訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器，僅由P0口輸出低8位地址，此時(shí)P2口可作通用I／O口用。

P2口特點(diǎn)小結(jié)（2）單片機(jī)的引腳（P3口）P3.0—P3.7:雙功能口（內(nèi)置了上拉電阻）它具有特定的第二功能。在不使用它的第二功能時(shí)它就是普通的通用準(zhǔn)雙向I/O口。21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線第二功能輸出引腳P3.X3內(nèi)部上拉電阻Vcc第二功能輸入4單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件P3口第二功能表（P.27表2－1）引腳第二功能P3.0RxD:串行口接收數(shù)據(jù)輸入端P3.1TxD:

串行口發(fā)送數(shù)據(jù)輸出端P3.2INT0:

外部中斷申請(qǐng)輸入端0P3.3INT1:

外部中斷申請(qǐng)輸入端1P3.4T0:

外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端0P3.5T1:

外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端1P3.6WR:

寫(xiě)外設(shè)控制信號(hào)輸出端P3.7RD:

讀外設(shè)控制信號(hào)輸出端單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線D第二功能輸出（WR，RD，TxD）引腳P3.X3內(nèi)部上拉電阻Vcc4第二功能輸出時(shí)，內(nèi)部自動(dòng)

D=1=111與非門(mén)單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件21DQCK/Q讀引腳讀鎖存器寫(xiě)鎖存器內(nèi)部總線第二輸出功能＝1引腳P3.X3內(nèi)部上拉電阻Vcc4第二功能輸入時(shí)，信號(hào)經(jīng)緩沖器4

直接進(jìn)入內(nèi)總線11與非門(mén)10截止

第二功能輸入（RxD，T0，T1，INT0，INT1）單片機(jī)原理與應(yīng)用技術(shù)》教學(xué)課件并行端口在使用時(shí)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題“拉電流”還是“灌電流”1、“灌電流”——輸出“低電平”來(lái)驅(qū)動(dòng)負(fù)載

使用灌電流的方式與電流較大的負(fù)載直接連接時(shí),端口可以吸收約20mA。

Px.yVddVdd灌電流方式，輸出”0”，點(diǎn)亮LED

2、“拉電流方式”——輸出高電平驅(qū)動(dòng)負(fù)載。采用拉電流方式連接負(fù)載時(shí)，AT89S51所能提供“拉電流”僅僅為80μA，如果我們采用右下圖的方式，不足以點(diǎn)亮LED(或很暗)。當(dāng)然，不是所有的單片機(jī)都是這樣，PIC單片機(jī)就可以提供30mA的拉電流和灌電流。單對(duì)于大多數(shù)IC電路，最好還是使用“灌電流”去驅(qū)動(dòng)負(fù)載。Px.yVdd拉電流方式輸出高電平點(diǎn)亮LED拉電流方式驅(qū)動(dòng)負(fù)載，要接上拉電阻。輸出高電平，LED亮，電流從電源正——上拉電阻——LED——地。輸出低電平，LED滅，電流從電源正——上拉電阻——P口。缺點(diǎn)：功耗大。Px.yVdd拉電流方式輸出高電平點(diǎn)亮LEDVdd單片機(jī)與繼電器等大電流負(fù)載的接口我們知道：AT89S51的端口可以吸收約20mA的電流。對(duì)于繼電器等大于20mA的負(fù)載，單片機(jī)可以采用右圖的接法，用一個(gè)三極管來(lái)承擔(dān)負(fù)載所需的大電流。對(duì)P0口要接上拉電阻Px.y負(fù)載Vcc單片機(jī)與繼電器等大電流負(fù)載的接口若于負(fù)載電流易造成干擾單片機(jī)的環(huán)境，應(yīng)采用右下圖“光電隔離”的方式。其中:A、

B兩處沒(méi)有任何電的聯(lián)系。JVccVddPx.yAB四、端口負(fù)載能力和接口要求1、P0口的每一位輸出可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。當(dāng)把它作通用I／O口輸出時(shí)，輸出級(jí)是開(kāi)漏電路，當(dāng)它驅(qū)動(dòng)NMOS或其它拉電流負(fù)載時(shí)，需要外接上拉電阻才有高電平輸出。當(dāng)作地址／數(shù)據(jù)總線（總線方式）時(shí)，（即MOVX，MOVC之類的指令），這時(shí)P0口是推挽式輸出，所以這個(gè)時(shí)候不論輸1（高電平）還是輸0（低電平），驅(qū)動(dòng)都比較強(qiáng)（內(nèi)阻小，輸出電流大），無(wú)需外接上拉電阻，你們沒(méi)人見(jiàn)過(guò)51訪問(wèn)外RAM的硬件中P0口接上拉電阻的吧！

此時(shí)不能作通用I／O口使用。2．P1~P3口的輸出級(jí)均接有上拉電阻，他們的每一位的輸出均可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。當(dāng)作為輸出驅(qū)動(dòng)一般的晶體管的基極時(shí)，應(yīng)在口與晶體管的基極之間串接限流電阻。

3．P0~P3口都是準(zhǔn)雙向I／O口。由輸出轉(zhuǎn)為輸入狀態(tài)時(shí)，必須先向相應(yīng)端口的鎖存器寫(xiě)入“1”，使下拉場(chǎng)效應(yīng)管截止。P0口作為地址/數(shù)據(jù)復(fù)用口（總線方式）時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)真正雙向口，用于和外部存儲(chǔ)器的連接，輸出低八位地址和輸出/輸入8位數(shù)據(jù)；當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，P0~P3端口鎖存器全為“1”。51單片機(jī)的8個(gè)特殊引腳Vcc,GND:電源端XTAL1,