第02章-51系列单片机的硬件结构02-并行IO口

1、MCS-51单片机有32只IO引脚，分别组成P0、P1、P2、P3四个端口。P0P3口是单片机与外部联系的重要通道 ，下图为几种典型的应用电路。P0P3都可作为并行输入或输出I/O口，其中：P0和P2还可作为外部总线端口（地址/数据分时复用）P3还有第二输入或输出功能2.5 并行输入并行输入/输出接口输出接口可作为可作为并行并行IO输入通道输入通道（例如，按键/开关连接通道）可作为可作为并行并行IO输出通道输出通道（例如，数码管显示器连接通道）可作为可作为串行通信通道串行通信通道（例如，双机通讯的连接通道）可作为可作为外部设备的连接通道外部设备的连接通道（例如，存储器扩展通道）2.5 并行并行

2、I/O口口 1、 P1口口 2、 P3口 3、 P0口 4、 P2口 P1口的结构组成口的结构组成 P1.n = 1个锁存器 + 1个场效应管驱动器V + 2个三态门缓冲器V21P1口具有输出、读引脚、读锁存器三种工作方式。 输出时输出时： D端=1/Q=0V截止P1.n=1 D端=0/Q=1V导通P1.n=0读引脚时读引脚时：P1.n读引脚三态门1内部总线读锁存器读锁存器： Q端读锁存器三态门2内部总线V21V的状态会影响P1.n的状态： 如V导通P1.n电平0（钳位） 读引脚可能出错为正确读出P1.n引脚电平，需要读引脚前应先使V截止 令D=1/Q=0V截止读P1.n不会出错可见，P1口作

3、为输入口时是有条件的（应先写1），而输出时无条件，因此，称P1口为准双向口。V2.5 并行并行I/O口口 1、P1口 2、 P3口口 3、 P0口 4、 P2口 P3口的结构组成口的结构组成 P3.n = 1个锁存器 + 2个三态缓冲器 + 1个第二功能控制单元 + 1个输出驱动单元3412第二输入功能VP3口具有P1的三种工作方式 + 第二功能方式输出时输出时： D端=1Q=1V截止P1.n=1 D端=0Q=0V导通P1.n=0读引脚时读引脚时：P1.n读引脚三态门1内部总线（需先写1）读锁存器读锁存器： Q端读锁存器三态门2内部总线3412第二输入功能V第二输出功能 = “1”(与非门开锁

4、)P3口的第二功能方式： 输出时输出时：第二输出功能 = 1与非门输出0V截止P3.n=1 第二输出功能 = 0与非门输出1V导通P3.n=0输入时输入时：P3.n三态门4第二输入功能D端 写 “1”(与非门开锁)（第二输出功能先写 “1”）3412第二输入功能V P3口第二功能定义 引脚名称第二功能定义P3.0RXD串行通信数据接收端输入P3.1TXD串行通信数据发送端输出输出P3.2外部中断0请求端口输入P3.3外部中断1请求端口输入P3.4T0定时器/计数器0外部计数输入端口输入P3.5T1定时器/计数器1外部计数输入端口输入P3.6片外数据存储器写选通输出输出P3.7片外数据存储器读选

5、通输出输出INT0WRINT1RD2.5 并行并行I/O口口 1、 P1口 2、 P3口 3、 P0口口 4、 P2口 P0口的结构组成口的结构组成 P0.n = 1个锁存器 + 2个三态缓冲器 + 1个输出控制电路（非门 X+与门A+电子开关MUX）+1个输出驱动电路（场效应管V2 +V1）P0口既可以作为准双向通用I/O口实现输入/输出功能，也可作为单片机双向地址/数据线实现外设扩展功能。 控制端=0时,电路简化形式: 封锁与门A0 地址/数据端与A输出无关控制端=0MUX下通/Q与V1栅极直通V2截止V1漏极开路P0口通用I/O方式为准双向口为使漏极开路的V1有效，必须通过上拉电阻与电源

6、接通，上拉电阻的阻值一般为4.710k。 注意：P1、P2、P3口无需外接上拉电阻（已有内部上拉电阻） 3412第二输入功能VP0口的通用IO工作方式（控制端控制端=0）输出时输出时： D端=1Q反端=0V1截止P0.n=1 D端=0Q反端=1V1导通P0.n=0读引脚时读引脚时：P0.n读引脚三态门1内部总线（需要先写“1”）读锁存器读锁存器： Q端读锁存器三态门2内部总线P0口的地址/数据分时复用方式（控制端控制端=1,锁存器自动为锁存器自动为0XFF）“地址地址/数据数据” 端无条件输入端无条件输入/输出，是严格意义上的双向口输出，是严格意义上的双向口“地址地址/数据数据”方式下没有漏极

7、开路问题，无需外接上拉电阻方式下没有漏极开路问题，无需外接上拉电阻 P0口总结：口总结：P0口做口做地址地址/数据总线口数据总线口使用时，使用时，不必外加提升电阻不必外加提升电阻。 P0口做口做一般一般I/O口口使用时，由于输出驱动电路工作于开漏状使用时，由于输出驱动电路工作于开漏状 态，故态，故需外接上拉电阻需外接上拉电阻。P0口做口做地址地址/数据总线口数据总线口使用时，由于访问外部存储器期间，使用时，由于访问外部存储器期间，CPU会自动向口会自动向口0的锁存器写入的锁存器写入0FFH，所以，对用户而言，所以，对用户而言，P0口用作地址口用作地址/数据总线时数据总线时,则是一个则是一个真正

8、的双向口真正的双向口。P0口做口做一般一般I/O口口使用时，使用时，P0口是一个口是一个准双向口准双向口，即输入数，即输入数据时，应先向口写据时，应先向口写“1”，使两个，使两个FET均截止，然后方可作高均截止，然后方可作高阻抗输入。阻抗输入。一般情况下，一般情况下，P0口已当作地址口已当作地址/数据口使用时，就不能再作通用数据口使用时，就不能再作通用I/O口使用口使用。2.5 并行并行I/O口口 1、P1口 2、 P3口 3、 P0口 4、 P2口口 P2口的结构组成 P2.n = 1个锁存器 + 2个三态缓冲器 + 1个输出控制单元 + 1个输出驱动单元VP2口可以实现通用I/O口和地址输

9、出口两种功能输出时输出时： D端=1Q端=1V截止P2.n=1 D端=0Q端=0V导通P2.n=0读引脚时读引脚时：P2.n读引脚三态门内部总线（需要先写“1”）读锁存器读锁存器： Q端读锁存器三态门内部总线P2作为通用I/O口时（控制端=0）V输出时输出时：地址端=1V截止P2.n=1 地址端=0V导通P2.n=0P2作为地址输出口时（控制端=1）VP0P3小结1. 结构2. 功能 MCS MCS 5151内部并行内部并行I/OI/O口的应用口的应用 MCSMCS 5151四个四个I/OI/O端口共有三种操作方式：端口共有三种操作方式：输出输出数据数据方式，方式，读端口数据读端口数据方式和方

10、式和读端口引脚读端口引脚方式。方式。 在在数据输出数据输出方式下，方式下，CPUCPU通过一条通过一条数据操作指数据操作指令令就可以把输出数据就可以把输出数据写入写入P P0 0 P P3 3的端口锁存器的端口锁存器，然后，然后通过输出驱动器送到端口引脚。因此，通过输出驱动器送到端口引脚。因此，凡是端口操凡是端口操作指令都能达到从端口引脚上输出数据的目的作指令都能达到从端口引脚上输出数据的目的，例，例如如下指令均可在如如下指令均可在P P0 0口输出数据：口输出数据： MOV PMOV P0 0，A A ；累加器；累加器A A中的内容送中的内容送P P0 0口口ANL PANL P0 0，A

11、A ；P P0 0口的内容和口的内容和A A中的内容相与后送中的内容相与后送P P0 0口口 读端口数据方式读端口数据方式是一种对端口锁存器中数据进是一种对端口锁存器中数据进行读入的操作方式行读入的操作方式，CPUCPU读入的这个数据并非端口读入的这个数据并非端口引脚的数据。引脚的数据。( (读读- -修改修改- -写写 类指令类指令) ) ANL P0, A ANL P0, A ；(P0)-(P0)&(A)(P0)-(P0)&(A) ORL P0, #DATA ORL P0, #DATA ；(P0)-(P0)|DATA(P0)-(P0)|DATA DEC P0 ; (P0)-(P0)-1 DEC P0 ; (P0)-(P0)-1 例如读例如读P P1 1口低四位引脚上的信号的程序为：口低四位引脚上的信号的程序为：MOV PMOV P1 1,#0FH ,#0FH ；使；使P P1 1口低口低4 4位锁存器置位锁存器置1 1MOV AMOV A，P P1 1 ；读；读P P1 1口低口低4 4位引脚信号位引脚信号 读引脚方式读引脚方式可从端口引脚上读入信息可从端口引脚上读入信息。在这种。在这种方式下，方