2016高职单片机应用技术（汇编语言_劳动版）课件模块一课题三_单片机输入 输出端口结构

高等职业技术院校电类专业,单片机应用技术(汇编语言),模块一 单片机结构及开发设计流程,模块二 单片机指令系统及汇编语言程序设计,模块三 单片机简单应用电路设计实例,模块四 单片机内部三大功能,模块五 单片机接口电路及应用,Exit,模块一 单片机结构及开发设计流程,课题一 单片机结构 课题二 单片机工作条件 课题三 单片机输入/输出端口结构 课题四 单片机开发设计流程,课题三 单片机输入/输出端口结构,一、任务目标 通过本课题的学习，使读者理解单片机输入/输出（I/O）端口的工作原理，以便设计出更合理的电路及程序。 二、任务分析 在51系列单片机中有4个双向并行I/O口P0P3，每个端口都由锁存器、输出驱动器和输入缓冲器组成。单片机与外部设备交换信息时，都是通过端口进行的。,单片机输入/输出端口结构,在进行写端口操作时，CPU将内部总线的数据经锁存器和输出驱动器送到端口引脚；在进行读端口操作时，将端口锁存器或引脚数据经输入缓冲器传送至内部数据总线。4个I/O端口都可作输入/输出口使用，其中P0口和P2口还可用于对外部存储器或外部扩展设备的访问。 在扩展外部存储器或外部设备时，把P0口作为地址/数据总线口使用，分时输出外部存储器或外部设备的低8位地址和8位数据。当扩展的外部存储器或外部设备的地址为16位时，把P2口用作地址总线口，输出高8位地址。P3口除作通用I/O口外，其各位还可作为第二功能使用。,单片机输入/输出端口结构,三、相关知识 1、P0口 如图1-11所示为P0口的位结构图。,图1-11 P0口的位结构图,单片机输入/输出端口结构,P0口作通用I/O口： 写端口时，在内部控制信号的作用下，输出控制电路接通锁存器输出端，数据由内部总线经锁存器、输出控制电路和输出驱动器送到引脚。 读端口时，在内部控制信号的作用下，输入控制电路接通引脚或锁存器输出端，引脚或锁存器数据经输入缓冲器送到内部总线。,单片机输入/输出端口结构,读端口时有两种情况： 一是读引脚：此时端口数据无需作运算修改，在内部控制信号的作用下，输入控制电路接通端口引脚，数据由引脚经输入缓冲器送到内部总线。 二是读锁存器：此时端口数据需作运算修改，在内部控制信号的作用下，输入控制电路接通端口锁存器，数据经输入缓冲器送到内部总线，再作某一运算修改后，重新写入端口。读端口数据时，究竟数据取至于引脚或锁存器是由单片机自动判别的，不需用户关心。,单片机输入/输出端口结构,当P0口既作输入口又作输出口时，当上次输出一个数据“0”(低电平)时，使输出驱动器的场效应管饱和导通，将引脚电平拉低，致使引脚高电平(“1”)误读为低电平(“0”)。所以在输出转输入时，必须先给端口送出一个“1”(高电平)，使输出驱动器的场效应管截止，然后再读端口数据，才能正确读入端口数据“1”(高电平)。即当P0口既作输入口又作输出口时，在输出转输入时要先写“1”再读。当P0口只作输入口时，无需进行先写“1”的操作。其他3个口P1、P2和P3也同样要遵守该规则。,单片机输入/输出端口结构,P0口输出驱动器为漏极开路电路，即漏极没有电阻接至电源，所以要能输出高电平，必须在P0口外部接一上拉电阻，即在P0引脚接一电阻至电源。其他3个口P1、P2和P3的输出驱动器内部已有上拉电阻，所以无需外接上拉电阻。 在扩展外部程序存储器或外部设备时： P0口作地址/数据总线用，此时，在内部控制信号的作用下，输出控制电路接通内部地址/数据线，地址/输出数据经输出驱动器送到引脚，其中地址（16位地址中的低8位地址）或数据（8位数据）在内部控制信号的作用下分时传送，先传地址后传数据；输入数据从引脚经输入缓冲器送入内部总线。,单片机输入/输出端口结构,2、P1口 如图1-12所示为P1口的位结构图。与P0口相比较，少一个输出控制电路，其余组成相同。P0口只作通用I/O口使用，其数据输入、输出过程与P0口作通用I/O口时的数据输入、输出过程相同。,图1-12 P1口的位结构图,单片机输入/输出端口结构,3、P2口 如图1-13所示为P2口的位结构图。与P0口相比，P2口在扩展外部存储器或外部设备时只作地址总线用，其余两者相同。在作通用I/O口时，其数据传送与P0口相同。在扩展外部存储器或外部设备时，输出控制电路接通内部地址信号端，高8位地址经输出驱动器送到引脚。,单片机输入/输出端口结构,图1-13 P2口的位结构图,单片机输入/输出端口结构,4、P3口 如图1-14所示为P3口的位结构图。与P0口相比，P3口除作通用I/O口使用外，还有第二功能，见表1-1。在作通用I/O口时，其数据传送与P0口相同。在作第二功能输出时，输出控制电路接通内部第二功能输出端，第二功能信号经输出驱动器送到引脚；在作第二功能输入时，引脚第二功能信号经H2输入缓冲器送到第二输入功能端。,单片机输入/输出端口结构,图1-14 P3口的位结构图,单片机输入/输出端口结构,四、任务实施 51系列单片机有4个8位双向输入/输出端口P0、P1、P2和P3，端口每一位都包括锁存器、输出驱动器和输入缓冲器，每一位均可作为双向通用I/O端口使用。 P0P3作通用I/O口时：当端口既作输入又作输出使用时，在输出转输入时应先给端口写“1”然后再读；但如果端口只作输入时，因单片机上电复位时，4个端口均置为FFH，即每一位均置为“1”，所以读数时不必再向端口先写“1”。,单片机输入/输出端口结构,P0口在作通用输出口时，由于输出驱动电路为开漏电路，所以要外接上拉电阻，才有高电平输出；在作地址/数据总线时，无需外接上拉电阻，此时不能再作通用I/O口使用。P1P3口驱动驱动电路内部已有上拉电阻，所以无需外接上拉电阻。 P0口即可作通用I/O口用，又可在扩展外部存储器或外部设备时作低8位地址/数据总线用。,单片机输入/输出端口结构,P1口只作通用I/O口用。 P2口即可作通用I/O口用，又可