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1、1教書育人4.1 MCS-51單片機的并行端口結構與操作51系列單片機有4 4個I/O端口，每個端口都是8位準雙向口，共占3232根引腳。每個端口都包括一個鎖存器(即專用寄存器P0P0P3P3)、一個輸出驅動器和輸入緩沖器。通常把4個端口籠統(tǒng)地表示為P0P0P3P3。2教書育人 在無片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，這4個端口的每一位都可以作為準雙向通用I/O端口使用。在具有片外擴展存儲器的系統(tǒng)中，P2口作為高8位地址線，P0口分時作為低8位地址線和雙向數(shù)據(jù)總線。51單片機4個I/O端口線路設計的非常巧妙，學習I/O端口邏輯電路，不但有利于正確合理地使用端口，而且會給設計單片機外圍邏輯電路有所啟發(fā)。下面
2、簡單介紹一下輸入/輸出端口結構。4.1.1 P04.1.1 P0口和口和P2P2的結構的結構3教書育人下圖為P0口的某位P0.n(n=07)結構圖，它由一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅動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。D QCLK QMUXP0.n讀讀鎖存器鎖存器內部總線內部總線寫寫鎖存器鎖存器讀讀引腳引腳地址地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制VCCT1T2P0P0口口引腳引腳一、P0口的結構4教書育人1 1、P0P0口作為口作為普通普通I/OI/O口口輸出時輸出時CPU發(fā)出控制電平“0 0”封鎖“與”門，將輸出上拉場效應管T1截止，同時使
3、多路開關MUX把鎖存器與輸出D QCLK QMUXP0.n讀讀鎖存器鎖存器內部總線內部總線寫寫鎖存器鎖存器讀讀引腳引腳地址地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制VCCT1T2P0P0口口引腳引腳5教書育人驅動場效應管T2柵極接通。故內部總線與P0口同相。由于輸出驅動級是漏極開路電路，若驅動NMOS或其它拉流負載時，需要外接上拉電阻。P0的輸出級可驅動8個LSTTL負載。D QCLK QMUXP0.n讀讀鎖存器鎖存器內部總線內部總線寫寫鎖存器鎖存器讀讀引腳引腳地址地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制VCCT1T2P0P0口口引腳引腳6教書育人 輸入時輸入時-分分讀引腳讀引腳或或讀鎖存器讀鎖存器讀引腳：讀引腳：由傳送指令由傳送
4、指令(MOVMOV)實現(xiàn)；實現(xiàn)；下下面一個緩沖器用于讀端口面一個緩沖器用于讀端口引腳引腳數(shù)據(jù)，當執(zhí)行一條數(shù)據(jù)，當執(zhí)行一條由端口輸入的指令時，讀脈沖把該三態(tài)緩沖器打開，由端口輸入的指令時，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)過緩沖器讀入到內部總線。這樣端口引腳上的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩沖器讀入到內部總線。D QCLK QMUXP0.n讀讀鎖存器鎖存器內部總線內部總線寫寫鎖存器鎖存器讀讀引腳引腳地址地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制VCCT1T2P0P0口口引腳引腳7教書育人D QCLK QMUXP0.n讀讀鎖存器鎖存器內部總線內部總線寫寫鎖存器鎖存器讀讀引腳引腳地址地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制VCCT1T2P0P
5、0口口引腳引腳 輸入時輸入時-分分讀引腳讀引腳或或讀鎖存器讀鎖存器讀鎖存器：讀鎖存器：有些指令有些指令 如：如：ANL P0ANL P0，A A稱為稱為“讀讀-改改-寫寫”指令，需要讀鎖存器。指令，需要讀鎖存器。上上面面一個緩沖器用于讀端口一個緩沖器用于讀端口鎖存器鎖存器數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)。8教書育人*原因：如果此時該端口的負載恰是一個晶體管基極，且原端口輸出值為1，那么導通了的PN結會把端口引腳高電平拉低；若此時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，讀輸出鎖存器可避免上述可能發(fā)生的錯誤。*D QCL
6、K QMUXP0.n讀讀鎖存器鎖存器內部總線內部總線寫寫鎖存器鎖存器讀讀引腳引腳地址地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制VCCT1T2P0P0口口引腳引腳9教書育人P0iQ19013VCCGNDOUTPUT10教書育人D QCLK QMUXP0.n讀讀鎖存器鎖存器內部總線內部總線寫寫鎖存器鎖存器讀讀引腳引腳地址地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制VCCT1T2P0P0口口引腳引腳準雙向口：從圖中可以看出，在讀入端口數(shù)據(jù)時，由于輸出驅動FET并接在引腳上，如果T2導通，就會將輸入的高電平拉成低電平，產(chǎn)生誤讀。所以在端口進行輸入操作前，應先向端口鎖存器寫“1”，使T2截止，引腳處于懸浮狀態(tài)，變?yōu)楦咦杩馆斎搿＿@就是所謂的準雙向
7、口。11教書育人 在系統(tǒng)擴展時，在系統(tǒng)擴展時，P0P0端口作為端口作為地址地址/數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線使用時，使用時，分為：分為：P0P0引腳引腳輸出地址輸出地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)信息。信息。D QCLK QMUXP0.n讀讀鎖存器鎖存器內部總線內部總線寫寫鎖存器鎖存器讀讀引腳引腳地址地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制VCCT1T2P0P0口口引腳引腳12教書育人 CPUCPU發(fā)出控制電平發(fā)出控制電平“1 1”，打開，打開“與與”門，又使多路開門，又使多路開關關MUXMUX把把CPUCPU的的地址地址/數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線與與T2T2柵極反相接通，輸出地柵極反相接通，輸出地址或數(shù)據(jù)。由圖上可以看出，上下兩個址或數(shù)據(jù)。由圖上
8、可以看出，上下兩個FETFET處于反相，構處于反相，構成了推拉式的輸出電路，其負載能力大大增強。成了推拉式的輸出電路，其負載能力大大增強。D QCLK QMUXP0.n讀讀鎖存器鎖存器內部總線內部總線寫寫鎖存器鎖存器讀讀引腳引腳地址地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制VCCT1T2P0P0口口引腳引腳13教書育人 P0P0引腳引腳輸出地址輸出地址/輸入數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù) 輸入信號是從引腳通過輸入緩沖器進入輸入信號是從引腳通過輸入緩沖器進入內部總線內部總線。此時，此時，CPUCPU自動使自動使MUXMUX向下，并向向下，并向P0P0口寫口寫“1 1”，“讀引讀引腳腳”控制信號有效，下面的緩沖器打開，外部數(shù)據(jù)讀入內控
9、制信號有效，下面的緩沖器打開，外部數(shù)據(jù)讀入內部總線。部總線。-真正的雙向口D QCLK QMUXP0.n讀讀鎖存器鎖存器內部總線內部總線寫寫鎖存器鎖存器讀讀引腳引腳地址地址/數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制VCCT1T2P0P0口口引腳引腳14教書育人二、P2的內部結構1.P2口作為普通I/O口D QCLK QMUXP2.n讀鎖存器讀鎖存器內部總線內部總線寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳地址地址控制控制VCCRTP2口引腳CPUCPU發(fā)出控制電平發(fā)出控制電平“0 0”，使多路開關，使多路開關MUXMUX倒向鎖存倒向鎖存器器輸出輸出Q Q端，構成一個準雙向口。其功能與端，構成一個準雙向口。其功能與P1P1相同。相同
10、。15教書育人 2.P22.P2口作為口作為地址總線地址總線 在系統(tǒng)擴展片外在系統(tǒng)擴展片外程序存儲器程序存儲器擴展數(shù)據(jù)存儲器且容量超過擴展數(shù)據(jù)存儲器且容量超過256B 256B(用用MOVX DPTRMOVX DPTR指令指令)時，時，CPUCPU發(fā)出控制電平發(fā)出控制電平“1 1”，使多路，使多路開關開關MUXMUX倒倒內部地址線內部地址線。此時，。此時，P2P2輸出高輸出高8 8位地址。位地址。D QCLK QMUXP2.n讀鎖存器讀鎖存器內部總線內部總線寫鎖存器寫鎖存器讀引腳讀引腳地址地址控制控制VCCRTP2口引腳16教書育人4.1.2 P14.1.2 P1口、口、P3P3口的內部結構口
11、的內部結構 P1口的一位的結構 它由一個輸出鎖存器、兩個三態(tài)輸入緩沖器和輸出驅動電路組成-準雙向口。D QD QCLK QCLK QP1.nP1.n讀讀鎖存器鎖存器內部總線內部總線寫寫鎖存器鎖存器讀讀引腳引腳VCCRT TP1口引腳17教書育人D QD QCLK QCLK QP3.nP3.n讀讀鎖存器鎖存器內部總線內部總線寫鎖存器寫鎖存器讀讀引腳引腳VCCRT TP3口引腳第二第二輸入功能輸入功能第二第二輸出功能輸出功能一、作為通用I/O口與P1口類似-準雙向口(W=1)W18教書育人D QD QCLK QCLK QP3.nP3.n讀讀鎖存器鎖存器內部總線內部總線寫鎖存器寫鎖存器讀讀引腳引腳VCCRT TP3口引腳第二第二輸入功能輸入功能第二第二輸出功能輸出功能二、第二功能(Q=1)此時引腳部分輸入(Q=1、W=1),部分輸出(Q=1、W輸出)。W19教書育人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定時器0外部輸入P3.5：T1定時器1外部輸入P3.6：WR外部寫控制P3.7：RD外部讀控制20教書育人21教書育人22教書育人
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