第5章 并行端口2015

1、n单片机通过输入单片机通过输入/输出端口输出端口(I/O口口)与外界通信。对单片机与外界通信。对单片机的控制，其实就是的控制，其实就是对对I/O口的控制。口的控制。n51单片机四个并行口的设计非常巧妙，学习并行口的逻单片机四个并行口的设计非常巧妙，学习并行口的逻辑电路，有利于辑电路，有利于正确合理地使用端口正确合理地使用端口，也会对设计单片，也会对设计单片机外围逻辑电路有所启发。机外围逻辑电路有所启发。n要求：要求：1）掌握并行口的工作原理；）掌握并行口的工作原理； 2）分析设计简单的外围电路；）分析设计简单的外围电路； 3）使用）使用C51语言进行应用编程。语言进行应用编程。第第5章章 并行

2、输入并行输入/输出口的结构及其原理输出口的结构及其原理 u如单片机外扩了存储器，当如单片机外扩了存储器，当CPU访问外存储器，访问外存储器，P0口口和和P2口口就是地址就是地址/数据复用口数据复用口:u1）CPU通过通过P0口输出口输出DPTR 低低8位地址位地址, 后由地址锁后由地址锁 存器锁存存器锁存 (A0-A7)；u2）接着通过）接着通过P2口输出高口输出高8位位 地址地址(A8-A15) ；u3）最后）最后P0口就作为双向的口就作为双向的 数据总线数据总线 (D0-D7) 使用。使用。 5.0 并行并行I/O口的功能（第口的功能（第2.2节）节）图5-1 80C51外部扩展三总线P0

3、、P2和和P3：通用：通用I/O口和第二功能口和第二功能表表5-1 P3口的第二功能口的第二功能 P1 P1口没有第二功能。尽量选它做通用口没有第二功能。尽量选它做通用I/OI/O口！口！口口 线线信信 号号 功功 能能P3.0RXD串行口数据输串行口数据输入入（接收数据）（接收数据）P3.1TXD串行口数据输串行口数据输出出（发送数据）（发送数据）P3.2INT0外部中断外部中断 0 输入输入P3.3INT1外部中断外部中断 1 输入输入P3.4T0定时器定时器0的外部输入（计数输入）的外部输入（计数输入）P3.5T1定时器定时器1的外部输入（计数输入）的外部输入（计数输入）P3.6WR外部

4、数据存储器外部数据存储器选通控制输出选通控制输出P3.7RD外部数据存储器外部数据存储器选通输出控制选通输出控制 （1）P? （2）P ? （3）P ? （4）P? （1）P1.x （2）P0.x （3） P2.x （4）P3.x （1）P1.x （2）P0.x （3） P2.x （4）P3.x （1）P1.x （2）P0.x （3） P2.x （4）P3.x 表表5-2 80C51并行并行I/O接口的比较接口的比较I/O口P0口P1口P2口P3口位数8888性质真正双向口准双向口准双向口准双向口功能I/O口替代功能I/O口替代功能I/O口替代功能I/O口替代功能SFR地址80H90HA0HB

5、0H地址范围80H87H90H97HA0HA7HB0HB7H驱动能力驱动能力4个TTL负载4个TTL负载4个TTL负载8个TTL负载 （1）P1.x （2）P0.x （3） P2.x （4）P3.x等效于等效于Q等效于等效于Q图5-2 P0口的位结构原理图* * P P0.i0.i做输入，如果做输入，如果 ，Q Q0 0 导通，结果会如何？导通，结果会如何？Q=1Q=1n若在输入前若在输入前Q0导通，导通，A点电点电平为低电平时平为低电平时:n1) 外设输入的任何信号均被外设输入的任何信号均被A点拉为低电平。点拉为低电平。n2) 外设为高电平时，高电平外设为高电平时，高电平被被Q0强迫下拉为低

6、电平强迫下拉为低电平(发生发生误判误判)，可能有很大的电流流，可能有很大的电流流过过Q0 而把它烧坏。而把它烧坏。 并口做输入之前，应保证并口做输入之前，应保证 Q0 是截止的（栅极是低电平）！是截止的（栅极是低电平）！ 做输入前，要求将并口内的每个锁存器置做输入前，要求将并口内的每个锁存器置“1”。Q0AQ=1Q=0n单片机复位后，单片机复位后，P0P0口口P3P3口内的内容都是口内的内容都是FFHFFH。保证。保证复位后，复位后， 并行并行I/O口既可以做口既可以做 输入输入，也可以做，也可以做输出输出！ 5.1 P0结构和工作原理结构和工作原理n51单片机共有单片机共有4个双向的个双向的

7、8位并行位并行I/O口。将口。将每个并行口的每个并行口的8个个输出锁存器输出锁存器定义成特殊功定义成特殊功能寄存器。并行口可按能寄存器。并行口可按字节字节输入输出，还有输入输出，还有位寻址位寻址和和位控制位控制功能。功能。nP0口的字节地址为口的字节地址为80H(80H87H)。并行。并行口的口的每一位每一位都具有都具有完全相同又相互独立的完全相同又相互独立的电电路结构（路结构（位电路结构位电路结构）。）。13图图5-2 P0口某一位的位电路结构口某一位的位电路结构1）输出锁存器输出锁存器：用于数据位锁存：用于数据位锁存 1位电路结构位电路结构14图图5-2 P0口某一位的位电路结构口某一位的

8、位电路结构2）输入缓冲器：输入缓冲器：读锁存器和读引读锁存器和读引脚脚 1位电路结构位电路结构15图图5-2 P0口某一位的位电路结构口某一位的位电路结构3）I/O的的控制控制电路电路 1位电路结构位电路结构16图图5-2 P0口某一位的位电路结构口某一位的位电路结构4）I/O的的驱动驱动电路：推拉式结构电路：推拉式结构 1位电路结构位电路结构 1位电路结构位电路结构 P0口的口的位电路位电路结构包括：结构包括： 1）输出锁存器输出锁存器： 用于数据位的锁存；用于数据位的锁存； 2）输入缓冲器输入缓冲器： 读锁存器的输入缓冲读锁存器的输入缓冲BUF1和和 读引脚的输入缓冲读引脚的输入缓冲BUF

9、2； 3）I/O控制电路控制电路：反相器、与门和多路转接开关；：反相器、与门和多路转接开关； 4）I/O驱动电路驱动电路：由两个场效应管构成的推拉：由两个场效应管构成的推拉 式结构。式结构。17 2P0口原理口原理18 （1）用作地址）用作地址/数据复用口数据复用口输出输出 （2）用作地址）用作地址/数据复用口数据复用口输入输入 （3）用作通用）用作通用I/O口口输出输出 （4）用作通用）用作通用I/O口口输入输入n P0口用作口用作地址地址/数据复用口输出数据复用口输出：控制信号是：控制信号是“1”1 P0口输出时：口输出时：CPU输出输出“控制控制”信号信号“1”， MUX向上导通。向上导

10、通。 当输出数据为当输出数据为“1”：Q1导通，导通，Q0截止，输出高电平截止，输出高电平“1” 。 驱动电路是驱动电路是推拉式结构推拉式结构，Q1起到起到内部上拉电阻内部上拉电阻的作用。的作用。 （1）P0口用作地址口用作地址/数据总线：数据总线：输出输出“1”1：与门开：与门开111：导通：导通00：截止：截止高电平：高电平：1Q11：向上闭合：向上闭合 输出输出“0”：Q1截止，截止，Q0导通，输出低电平导通，输出低电平“0” 。 （1）P0口用作地址口用作地址/数据总线：数据总线：输出输出“0”1：低电平：低电平Q1 P0口的输出与地址口的输出与地址/数据的输出信号数据的输出信号一致一

11、致。0CPU输出输出控制信号控制信号“0”， Q1截止，截止， MUX向下导通。向下导通。CPU自动将锁存器置自动将锁存器置“1”：Q0截止，输入呈截止，输入呈高阻抗高阻抗悬浮悬浮态。态。真正的双向口：真正的双向口：高电平、低电平和悬浮态高电平、低电平和悬浮态 ！ （2）P0口用作地址口用作地址/数据总线：数据总线：输入输入00置置“1”0：截止：截止00：截止：截止高阻抗的悬浮高阻抗的悬浮Q1并行口作输入，锁存器要置并行口作输入，锁存器要置1P0口作通用口作通用I/O口时，口时，控制信号控制信号都都是是“0”， MUX向下导通。向下导通。输出输出“1”时：时： Q1截止，截止，Q0截止，输出

12、为漏极开路。截止，输出为漏极开路。 要输出要输出高电平高电平，需要外接上拉电阻（，需要外接上拉电阻（10K）。）。 （3）P0口用作通用口用作通用I/O口：口：输出输出“1”00输出输出“1”0：截止：截止00：截止：截止Q1Vcc输出输出“1” 控制信号控制信号都都是是“0”， MUX向下导通，向下导通， Q1截止，截止， 。 输出输出“0”时：时： Q0导通，输出为导通，输出为低电平低电平“0” 。 因此，因此，P0口的输出与锁存器的输出信号口的输出与锁存器的输出信号一致一致。 （3）P0口用作通用口用作通用I/O口：口：输出输出“0”输出输出“0”Q1Vcc输出输出“0” 控制信号是控制

13、信号是“0”， Q1截止，截止， MUX向下导通。向下导通。 将锁存器置将锁存器置“1”，下方，下方Q0截止。输入信号经截止。输入信号经BUF进入内部总线。进入内部总线。 输入并不是悬浮态！输入并不是悬浮态！作通用作通用I/O口，是准双向口。口，是准双向口。 （4）P0口用作通用口用作通用I/O口：口：输入输入00置置“1”0：截止：截止00：截止：截止Q1Vcc 3P0口的特点口的特点 P0口为双功能口口为双功能口地址地址/数据复用口和通用数据复用口和通用I/O口。口。 (1) 用作地址用作地址/数据复用口，是数据复用口，是真正真正的双向口。的双向口。 (2) 用作通用用作通用I/O口，需在

14、片外接上拉电阻，端口不口，需在片外接上拉电阻，端口不存在存在高阻抗（悬浮）状态高阻抗（悬浮）状态，因此是一个，因此是一个准准双向口。双向口。 (3) 并行口做输入前，应先将锁存器软件并行口做输入前，应先将锁存器软件置置“1”。 一般情况下，一般情况下，P0口作为地址口作为地址/数据复用口使用，就数据复用口使用，就不能再作为通用不能再作为通用I/O口使用。口使用。 252022年1月4日星期二灌灌电电流流负负载载 拉拉电电流流负负载载 4P0口应用口应用 通用通用I/O口输出口输出-驱动驱动LED灯灯输出输出“0”：点亮点亮LED输出输出“1”：点亮点亮LED01当当P0口输出口输出“0”时，下

15、方的时，下方的场效应管导通，电流从场效应管导通，电流从Vcc经经LED灌进芯片内部，灌进芯片内部，LED导通被点亮。导通被点亮。需外接上拉电阻。当需外接上拉电阻。当P0口口输出输出“1”时，下方的场效时，下方的场效应管截止，电流通过上拉应管截止，电流通过上拉电阻流向电阻流向LED灯灯 ，LED被被点亮。点亮。1）驱动方式的选择）驱动方式的选择灌灌电电流流负负载载 拉拉电电流流负负载载 4P0口应用口应用 通用通用I/O口输出口输出-驱动驱动LED灯灯节能可靠！节能可靠！LED灭掉：灭掉：输出输出“0”LED灭掉：灭掉：输出输出“1”LED灭掉时，灭掉时，P0口输出口输出“1”时，下方的场效应管

16、截止，时，下方的场效应管截止，相当短路，电阻不发热相当短路，电阻不发热 。LED不发光，不发光，P0口输出口输出“0”时，下方的场效应管导通，时，下方的场效应管导通，电阻持续发热，电流经引脚电阻持续发热，电流经引脚流入芯片内部流入芯片内部 。损害芯片引。损害芯片引脚。脚。2022年1月4日星期二灌灌电电流流负负载载 拉拉电电流流负负载载 4P0口应用口应用 通用通用I/O口输出口输出-驱动驱动LED灯灯输出输出“0”：点亮点亮LED输出输出“1”：点亮点亮LED01400uA提供：提供：3.2mA驱动能力更强！驱动能力更强！提供：提供：400uAn驱动单个驱动单个LED灯灯 2）计算：灌电流负

17、载中的限流电阻应取多大？计算：灌电流负载中的限流电阻应取多大？ LED的驱动特性如左下图所示。的驱动特性如左下图所示。 LED典型工作点：典型工作点：(1.75V,10mA)。 2022年1月4日星期二单片机C语言程序设计29 RL=(5V-1.75V-0.45V)/10mA ，约，约270欧左右欧左右n 在识别按键时，在识别按键时，I/O口工作在输入状态：口工作在输入状态：按键弹起，按键弹起，I/O口输入电平口输入电平5V按键按下，按键按下，I/O口电平口电平0V单片机读取单片机读取I/O口的状态，口的状态，即可知按键的状态即可知按键的状态n2) 通用通用I/O口口输入输入：按键识别按键识别

18、 4P0口的应用口的应用 #include / 包含单片机寄存器定义的头文件包含单片机寄存器定义的头文件 void main(void) P0=0 xfe; /P1=1111 1110B， /即即P0.0输出低电平输出低电平 n3）编程：点亮）编程：点亮P0.0口处的口处的LED灯灯 4P0口的应用口的应用n将将P0.4上开关上开关S0的状态反映的状态反映在在P0.0引脚控制引脚控制的的LED灯灯上。上。n要求当开关闭要求当开关闭合的时候合的时候LED点点亮。亮。n应用编程应用编程 4P0口的应用口的应用开关闭合：输入开关闭合：输入“0” LED点亮：输出点亮：输出“0” 参考程序参考程序#i

19、nclude sbit p0_0=P00 sbit p0_4=P04 void main( ) while (1) bit temp; /*定义临时变量temp*/ P0=0 xff; /* P0口第1位(p0_0)置1，作为输入 */ /* P0口第5位(p0_4)置1，LED熄灭*/ temp= p0_4; /*读P0_4位赋给temp */ p0_0= temp； /* 将临时变量值写入P0口输出*/ delay(30); /* 时延30ms，子函数需要另给*/ 33开关闭合：输入开关闭合：输入“0” LED点亮：输出点亮：输出“0”n将将P0.4P0.7上的上的4个开关的个开关的状态反映在状态反映在P0.0P0.3引引脚控制的脚控制的4个发个发光二极管上。光二极管上。nP0.4P0.0n开关闭合开关闭合 LED点亮点亮n应用编程应用编程 5作业作业80C51 P0.0 P0.1 P0.2 P0