第4章并行IO口编程

1、1单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-1 1 1页页页电子教案第第4 4章章 并行并行I/OI/O端口的端口的C51C51编程编程C51的的并行并行I/O口结构口结构4.1C51的的并行并行I/O口编程口编程4.2LED数码管原理与编程数码管原理与编程4.3数码管动态显示原理与编程数码管动态显示原理与编程4.4行列式键盘原理与编程行列式键盘原理与编程4.54.62单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-2 2 2页页页电子教案4.1 AT89S51的并行的并行I/O端口的结构及工作原理端口的结构及工作原

2、理3单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-3 3 3页页页电子教案（2）P0口用作通用口用作通用I/O口口(3)P0口的特点口的特点4单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-4 4 4页页页电子教案5单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-5 5 5页页页电子教案56单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-6 6 6页页页电子教案（a）不恰当的连接：高电平驱动 （b）恰当的连接：低电平驱动发光二极管与AT89S51并行

3、口的直接连接7单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-7 7 7页页页电子教案78单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-8 8 8页页页电子教案输出单元： 发光二极管（Light Emitting Diode ）基本输出元件 低电平驱动限流电阻R = 1001k高电平驱动灌电流拉电流基本输入输出单元基本输入输出单元9单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-9 9 9页页页电子教案输入单元：输入单元： 按钮(Button)或开关（Switch） 基本输入元件输入元

4、件 P0口为漏极开路结构需要外接上拉电阻当按键未按下压时，Px.n端口为高电平;按压按键后为低电平。10单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-101010页页页电子教案104.2 并行I/O端口的C51编程举例11单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-111111页页页电子教案8个发光二极管与并行口个发光二极管与并行口P2的连接的连接12单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-121212页页页电子教案8个发光二极管与并行口个发光二极管与并行口P2的连接的连接

5、13单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-131313页页页电子教案实例实例2 独立按键识别【要求】采用独立按键方式实现下述功能：开机时LED全熄，然后根据按键动作使相应灯亮，并将亮灯状态保持到按压其它键时为止。独立按键独立按键每个按键都彼此独立地各占有一位I/O口线。特点是电路简单，但占用I/O口线较多。14单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-141414页页页电子教案 按键的闭合电平为0, 但LED的驱动电平为1，故不能直接将P0口的状态送到P1口，而应使其先取反再送出； 为使按键抬起后LED能保

6、持先前的点亮状态，需要在按键未压下期间禁止向P2输出P0状态值。【分析】15单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-151515页页页电子教案参考程序如下：参考程序如下： “取反取反”操作的优先操作的优先级高于级高于“与与”操作操作void main( ) char key = 0; /定义按键变量 P2=0; /初始状态为灯全灭 while(1) key = P0 & 0 x0f; /读取按键状态,高4位清零 if (key != 0) P2 = key; /有按键动作时，P0状态值送P2 16单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与

7、电气工程学院第第第1-1-1-161616页页页电子教案编程界面和运行界面分别如下图编程界面和运行界面分别如下图 17单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-171717页页页电子教案实例1X运行效果18单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-181818页页页电子教案实例实例2 键控流水灯 【要求】 K1为“启动键启动键”，首次按压K1可产生“自下向上” 的流水灯运动; K2 为“停止键停止键”，按压K2可终止流水灯的运动； K3和K4为“方向键方向键”,分别产生 “自上向下”和 “自下向上” 运动。K1

8、K2K3K419单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-191919页页页电子教案思路分析思路分析：根据键值修改标志位，根据标志位控制灯状态总体关系流程图20单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-202020页页页电子教案键值：按压K1xxxx 1110B按压K2xxxx 1101B按压K3xxxx 1011B 按压K4xxxx 0111B无按键 xxxx 1111B按键动作判断（P0 & 0 x0f）是否等于 0 x0f？若是，说明无按键动作，反之则有按键动作。 0 x0e 0 x0d 0 x0b 0

9、x07 0 x0f获取按键状态获取按键状态21单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-212121页页页电子教案修改方向和启停标志值修改方向和启停标志值22单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-222222页页页电子教案亮灯亮灯P2输出码输出码：xxxx 0001xxxx 0010 xxxx 0100 xxxx 1000D1D4循环方向控制循环方向控制 char led = 0 x01，0 x02，0 x04，0 x08;for (i=0; i=0; i- ) P2 = led i; /移动23单片机原理

10、及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-232323页页页电子教案24单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-242424页页页电子教案实例2原理图与程序界面图25单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-252525页页页电子教案程序运行效果26单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-262626页页页电子教案4.3 LED数码管原理与编程数码管原理与编程 LED显示元件人机交互输出设备，其作用是指示中间运行结果与运行状态。点式点

11、式字段式字段式LED光柱式光柱式LED 的的类型类型27单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-272727页页页电子教案com为公共端 共阳极LED共阴极LED引脚配置七段式LED显示器（7-Segment Display）28单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-282828页页页电子教案不同显示字符显示字符采需用不同LED组合关系实现（显示码，字模显示码，字模）以共阴极共阴极为例，部分字符的显示码（字模）为：七段LED数码管的标准显示字符标准显示字符为09，AF显示字符显示字符显示码（共阴）显示码（

12、共阴）其它字符：0011 1000B = 0 x38“L”字符的显示码“H”字符的显示码0111 0110B = 0 x7629单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-292929页页页电子教案实例实例4 LED数码管显示在P0口连接一个共阴极数码管，使之循环显示09数字。30单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-303030页页页电子教案分析：分析：将显示码循环输出到P0口即可实现循环显示。但由于数字09的显示段码没有规律可循，需要采取查表方式查表方式进行操作：循环10次 ？N 延时循环指针i 赋值(1

13、0)P0 数组i Y将显示码按序按序存放在一个数组中, 顺序号与代表的显示顺序号与代表的显示字符相对应。字符相对应。（如，char led_mod =x1,x2,.,xn）通过循环变量指定待送出的数组元素31单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-313131页页页电子教案参考程序参考程序 32单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-323232页页页电子教案运行结果运行结果33单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-333333页页页电子教案实例实例5 计数显示

14、器统计按键次数并以十进制形式显示，按键次数大于99后重新由0开始计数。 个位LED接P2口，十位LED接P0口（共阴型）按钮接P3.7口线，按压时为0电平34单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-343434页页页电子教案编程分析：编程分析：问题：按键压下时可能被连续计数35单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-353535页页页电子教案如何避免连续计数？36单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-363636页页页电子教案初始化： P2 = P0 = tab

15、le0;解决办法： 取模运算（%10）个位 整除10运算（/10）十位P2 = tablecount%10;P 0 = tablecount/10;显示输出：如何将计数值拆成两个独立的数？37单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-373737页页页电子教案参考程序参考程序 38单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-383838页页页电子教案程序运行效果 39单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-393939页页页电子教案4.4 数码管动态显示原理与编程数码管

16、动态显示原理与编程 两种显示接口：静态显示接口和动态显示接口静态显示接口静态显示接口：一个数码管的引脚独立占据一根I/O口线。优点优点：被显示数据只要送入并行口后就不再需要CPU干预，因而显示效果稳定。缺点缺点：占用资源较多 40单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-404040页页页电子教案动态显示接口动态显示接口：所有数码管的段码线对应并联段码线对应并联接在一个并行口上，而每位数码管的公共端分别由一位I/O线控制；由并口输出的显示码可被所有数码管收到，但只有满足导通条件的数码管可以被驱动。 41单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科

17、学与电气工程学院第第第1-1-1-414141页页页电子教案工作原理工作原理：采用快速切换方式（如10ms），每一时刻只有一只数码管导通工作。利用视力暂留特性，可获得连续显示效果。优点优点：占用资源较少缺点缺点：占用机时较多（需要CPU随时刷新显示值） 42单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-424242页页页电子教案实例实例6 数码管动态显示采用共阴极共阴极动态LED显示原理，实现如下功能：SW1向下拨时显示字符“L2”，向上拨时显示字符“H3”。 43单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-4343

18、43页页页电子教案分析分析：Proteus中的双联LED数码管相当于两个并联的数码管。7SEG-MPX2-CC-BLUEBlue,2 Digit,7-segment Cathode Display44单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-444444页页页电子教案A-G “0 x38”, 1#“0”，2# “1”A-G “0 x5b”, 1#“1”，2# “0”P2led_mode0, P3 xxxx xx10B =2P2led_mode1, P3 xxxx xx01B =1led_mode =0 x38,0 x5bled_point=0P2=le

19、d_modeled_pointled_point=1-led_pointP3 =2 - led_point45单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-454545页页页电子教案如果不考虑开关switch，动态显示“L2”的程序可以如下：;/LED “指针”/显示字模led_point=0P2=led_modeled_pointled_point=1-led_pointP3 =2 - led_point46单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-464646页页页电子教案A-G “0 x76”, 1#“0”，

20、2# “1”A-G “0 x4f”, 1#“1”，2# “0”字符数组 led_mode =0 x38,0 x5b,0 x76,0 x4f开关状态变量 switch_sta复合指针变量 led_point + switch_staled_point=0P2=led_modeled_point +switch_staled_point=1-led_pointP3 =2 - led_pointswitch_sta=0,247单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-474747页页页电子教案完整的主函数 #include char led_mod = 0

21、x38,0 x5B,0 x76,0 x4F;void delay(unsigned int time);sbit P17=P17;void main() char led_point = 0, switch_sta = 0; while (1) if (P17 = 1) switch_sta = 2;else switch_sta = 0; P3 = 2 - led_point; P2= led_modswitch_sta+led_point; led_point = 1 - led_point;delay(30);led_point=0P2=led_modeled_point +switch

22、_staled_point=1-led_pointP3 =2 - led_pointswitch_sta=0,248单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-484848页页页电子教案编程界面 49单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-494949页页页电子教案运行效果图运行效果图 50单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-505050页页页电子教案4.5 行列式键盘原理与编程行列式键盘原理与编程 独立式键盘的电路简单，易于编程，但占用的I/O口线较多，当需要较

23、多按键时可能产生I/O资源紧张问题。独立式键盘电路独立式键盘电路51单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-515151页页页电子教案步骤：步骤：判有无键按下、判按下哪个键判有无键按下、判按下哪个键 、依键号进入相应程序、依键号进入相应程序 52单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-525252页页页电子教案 判有无键按下判有无键按下 行线接输入口，列线接输出口。行线接输入口，列线接输出口。置所有列线为低电平，然后读行置所有列线为低电平，然后读行线状态，若行线均为高电平，则线状态，若行线均为高电平，则没有

24、键按下；若行线状态不全为没有键按下；若行线状态不全为高电平，则可断定有键按下。高电平，则可断定有键按下。 判按下哪个键判按下哪个键先让先让C0C0列为低电平，其余列线为列为低电平，其余列线为高电平，读行线状态，如行线状高电平，读行线状态，如行线状态不全为态不全为“1”1”，则说明所按键，则说明所按键在该列；否则所按键不在该列，在该列；否则所按键不在该列，再使再使C1C1列线为低电平，其它列为列线为低电平，其它列为高电平，判断高电平，判断C1C1列有无按键按下。列有无按键按下。 进入相应程序进入相应程序 键号键号 = = 行首号行首号+ +列号。列号。 根据键号进入相应的功能程序。根据键号进入相

25、应的功能程序。 （程序略） 53单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-535353页页页电子教案行列式键盘行列式键盘将I/O口分为行线和列线，按键跨接在行线和列线上，列线通过上拉电阻接正电源。 44行列行列式键盘式键盘7407六高压输出缓冲器/驱动器行列式键盘的特点行列式键盘的特点：占用I/O口线少，但软件过程复杂。54单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-545454页页页电子教案 键盘扫描键盘扫描 同时将各行电平置同时将各行电平置1，分别将各列电平置，分别将各列电平置0。扫描码：key_scan =

26、 0 xef, 0 xdf, 0 xbf, 0 x7f;写P3: P3=key_scani;键盘扫描原理键盘扫描原理（以P3口接44键盘为例）第一次 1110 1111B 第二次 1101 1111B第三次 1011 1111B第四次 0111 1111B= 0 xef= 0 xdf= 0 xbf= 0 x7f55单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-555555页页页电子教案 (P3 & 0 x0f) = 0 x0f 无键压下 (P3 & 0 x0f)0 x0f 有键压下 按键闭合状态判断按键闭合状态判断0#： 1110 1110B0 xee 1#： 1101 1110B0 xdeF#： 0111 0111B0 x77 按键闭合前后，所在行线端口电平反转；读P3后，若发现其低4位为f，说明无键压下；反之则相反。键值键值按键闭合时从引脚读出的数值。56单片机原理及应用单片机原理及应用山东交通学院信息科学与电气工程学院第第第1-1-1-565656页页页电子教案 查找闭合键键号查找闭合键键号for (j = 0 ; j 16 ;j+) if (P3= key_buf j) return j; 键值数组key_buf = 0 xee, 0 xde, 0 xbe, 0 x7e, 0 xed, 0 xdd, 0 xbd, 0