MCS-51单片机并行IO端口PPT课件

30.05.2020,1,MCS-51单片机的并行I/O端口,30.05.2020,2,内容提要,概述内部结构及工作原理各I/O端口的差异并行I/O端口的应用小结,30.05.2020,3,一、概述,功能：单片机内部与外设间交换信息主要通道。a)输入端口：从输入设备接收各种输入信号。,按键,拨码开关,鼠标,30.05.2020,4,一、概述,b)输出端口：向输出设备发送各种驱动信号等。,单片机-为人服务的机器单片机的I/O口-人机对话的界面和窗口,发光二极管,数码管,蜂鸣器,电动机,30.05.2020,5,二、内部结构及工作原理,结构上有哪些相同？,30.05.2020,6,2.1端口引脚的内部结构,图4一条端口引脚内部的基本结构模型,有很大的相似性,30.05.2020,7,（1）数据锁存器D触发器,CP=0，Q保持不变；CP由0变1时，Qn+1=Dn。,D触发器具有：接收并记忆信号的功能,30.05.2020,8,（2）数据缓冲器受控三态门,控制端EN=1时，Y=A。控制端EN=0时,Y=Z。三态：高电平、低电平和高阻。,受控三态门：对数据传送起协调和缓冲作用,受控三态门状态表,图6受控三态门逻辑符号,30.05.2020,9,（3）输出驱动电路,图7NMOS管的逻辑符号及输出驱动电路,输出驱动电路具有：反向器的作用,30.05.2020,10,2.2工作原理3种基本操作,输出（写）：经端口引脚输出数据（WL）输入（读）：从端口引脚输入数据（RP）输入（读）：读取端口数据锁存器（RL）,图9MCS-51端口工作原理示意图,30.05.2020,11,（1）输出（写）操作,图10MCS-51端口写操作示意图,X,X,X,锁存器打开,30.05.2020,12,（2）输入（读引脚）操作,图11MCS-51端口读引脚操作示意图,X,X,G2打开,30.05.2020,13,（3）输入（读锁存器）操作,图12MCS-51端口读锁存器操作示意图,X,X,G1打开,30.05.2020,14,2.3并行端口模块的总体结构,图8MCS-51端口的总体结构,8条IOD连接数据总线；8条PIN作为8只I/O引脚；同名控制线复联；8只D触发器构成8位锁存器。,按字节操作按位操作,？,30.05.2020,15,三、各并行端口的差异,结构上有哪些不同？,30.05.2020,16,（1）P0端口,图14P0口每位的内部结构,30.05.2020,17,图15P0口不同工作模式的示意图,P0端口的工作模式,0,X,X,1,X,X,X,（1）作为普通I/O端口使用（2）作为地址/数据复用总线使用,1,0,30.05.2020,18,图16P1口每位的内部结构,（2）P1端口,P1端口只作为普通I/O端口使用。,30.05.2020,19,（3）P2端口,图17P2口每位的内部结构,非门G3，VT管栅极串接G3后改接再Q端上。,切换开关MUX,30.05.2020,20,P2端口的工作模式,图18P2口两种工作模式示意图,0,（1）作为普通I/O端口使用（2）作为地址总线口使用,X,X,X,1,X,X,X,X,0,1,30.05.2020,21,（4）P3端口,图19P3口每位的内部结构,30.05.2020,22,P3端口的工作模式,图20P3口两种工作模式示意图,1,（1）作为普通I/O端口使用（2）作为地址总线口使用,X,X,X,X,X,1,X,X,30.05.2020,23,P3端口的第二功能定义,P3的第二功能涉及到串行口、外部中断、定时器等，这些在后面章节中作详细的介绍。,表1P3口每位对应的第二功能,30.05.2020,24,三、并行I/O口的应用,发光二极管,如何应用单片机的I/O口实现控制功能?,步进电机,单片机（STC89C52）,按键,实例1,实例2,30.05.2020,25,实例1单片机控制发光二级管,图7单片机控制发光二极管,实验要求：并行I/O口连接4个独立按键和8个发光二极管。实现按键对发光二极管的闪烁灯和流水灯的控制。,30.05.2020,26,（1）控制对象发光二极管,发光二极管(LED),LED是一种能把电能直接转换成光能的半导体二极管。,LED符号：,引脚Pn.x=0,LED点亮;引脚Pn.x=1,LED熄灭。,30.05.2020,27,（2）输出设备按键,机械式按键,按键一种是人向机器发出指令、输入信息的必需设备。,K键按下时，引脚Pn.x=0;K键释放时，引脚Pn.x=1。,30.05.2020,28,（3）实验电路的设计,30.05.2020,29,（4）发光二极管实验演示,30.05.2020,30,（5）实例1设计分析,闪烁灯,流水灯,怎样控制P1端口的输出规律,？,30.05.2020,31,实例2单片机控制步进电机,图8按键输入控制步进电机,实验要求：并行I/O口连接4个独立按键和步进电机。实现按键对步进电机转向和转速的控制。,30.05.2020,32,（1）被控对象步进电机,步进电机,步进电机是将电脉冲信号转变为机械位移的机电执行元件。,角位移,输入脉冲个数,运行速度,输入脉冲频率,特点：每获得一个电脉冲信号，电机转动一个固定角度（步距角），电机是以步距角一步一步运行的。,30.05.2020,33,步进电机的相数,四相六线步进电机,图9四相步进电机示意图,A,B,C,D,相数：,电机内部的线圈组数。,定子,转子,30.05.2020,34,步进电机的外部引脚线,线序：,引脚定义：,30.05.2020,35,步进电机的通电方式与拍数,拍：步进电机各相通电顺序，即从一种通电状态转到另一种通电状态。一个周期变化的脉冲数为拍数。,（a）单四拍,（b）双四拍,（c）单双八拍,正转：A-B-C-D,D-C-B-A,反转：,AB-BC-CD-DA,AD-DC-CB-BA,A-AB-B-BC-C-CD-D-DA,A-AD-D-DC-C-CB-B-BA,30.05.2020,36,（2）设计分析,起停控制：,起动按相序规律输出电平；停止全部输出低电平。,（K3/K4键）,（K1键）,方向控制：,改变输出电平的相序次序。,（K2键）,转速控制：,每一拍时间T增大，则减速；T减小，则加速。,30.05.2020,37,（3）实验电路的设计,30.05.2020,38,（4）步进电机实验