单片机并行输入输出口

单片机并行输入输出口1第1页，课件共69页，创作于2023年2月6.1I/O口概述接口的概念：CPU与外设之间交换信息的连接部件（有并行接口和串行接口两大类）。接口与端口接口电路可以包含多个端口(控制、模式、状态等)，端口实际上是特殊的寄存器，不同端口编有不同的地址。口线与总线：口线实际上是I/O端口寄存器各位电平的反映，而总线则是连接存储器和端口的公共通道。I/O口编址技术：1.I/O端口与存储器统一编址；2.I/O端口独立编址.I/O数据传送的控制方式：1.无条件；2.条件；3.中断；4.DMA.<2第2页，课件共69页，创作于2023年2月四个双向8位I/O口，共32根I/O口线，每个I/O线均由锁存器，输出电路和输入缓冲器组成。每个I/O既可作输入又可作输出，每一条口线可独立用作输入又可用作输出，作输出时可锁存数据，作输入时可缓冲数据。特殊功能寄存器P0－P3：P0、P1、P2、P3等四个8位I/O口分别由名为P0、P1、P2、P3四个SFR代表，SFR地址为80H、90H、0A0H、0B0H。6.2AT89S52I/O口结构和功能3第3页，课件共69页，创作于2023年2月一、P0口1、位结构锁存器，输入缓冲器，输出驱动器，多路开关2、做输入/输出口输出输出0输出1输入读引脚读锁存器：读--修改-写操作3、做总线输出输入4第4页，课件共69页，创作于2023年2月1、P0口位结构第5页，课件共69页，创作于2023年2月输出输出0输出1输入读引脚：只操作一次读锁存器：读--修改-写操作2、P0口作I/O口线6第6页，课件共69页，创作于2023年2月P0口作I/O口线第7页，课件共69页，创作于2023年2月P0口作I/O口线：输出分析输出0和输出1两种情况第8页，课件共69页，创作于2023年2月P0口作I/O口线：输入（读引脚）输入：读引脚特征：只操作1次注意：要保证口锁存器为1，否则无法读入高电平操作：可以先写1再读，由于上拉电阻较大，写1并不会使输入低电平变成高电平。第9页，课件共69页，创作于2023年2月P0口作I/O口线：输入（读锁存器）输入：读锁存器特征：操作2次（读-修改-写）操作：不可先写1再读例：P0&=0xf0;P0++;P00=!P00;第10页，课件共69页，创作于2023年2月3、P0口作总线第11页，课件共69页，创作于2023年2月P0口作总线：输出第12页，课件共69页，创作于2023年2月P0口作总线：输入由内部时序切换到读引脚状态，并保证口锁存器内为1，以利外部信号输入第13页，课件共69页，创作于2023年2月P0口作总线：输入总线输入/输出过程是自动的，按时序要求切换，输入时简化图为：结论：1、P0口作总线时，不用加上拉电阻2、由于不是上拉电阻驱动，因此高低电平驱动能力相当，都很大第14页，课件共69页，创作于2023年2月二、P1口1、位结构锁存器，输入缓冲器，输出驱动器，等效上拉电阻2、做输入/输出口输出输出0输出1输入读引脚读锁存器：读--修改-写操作15第15页，课件共69页，创作于2023年2月1、P1口位结构第16页，课件共69页，创作于2023年2月说明P1~P3都是准双向口；双向口：可使引脚悬浮作高阻输入；准双向口：其引脚具有内部拉高电阻，其特点：当外部维持在低电平时，准双向口输入要能提供源电流，而外部低电平消失时，又会自动地使自己拉向高电平。17第17页，课件共69页，创作于2023年2月三、P2口1、位结构锁存器，输入缓冲器，输出驱动器，多路开关2、做输入/输出口输出输出0输出1输入读引脚读锁存器：读--修改-写操作3、做地址总线，输出高8位地址18第18页，课件共69页，创作于2023年2月作“通用数据I/O端口”和“高八位地址总线”；P2口在系统使用外部存储器时，由于CPU不断取指令，所以必须做高八位的地址总线；仅使用外部数据存储器时，P2口分两种情况：1.使用MOVXA,@R0指令分页访问外部RAM，此时用8位的寄存器R0或R1作间址寄存器，这时P2口仍然可能全部或部分做通用I/O端口。（对应C51的pdata存储类型）2.使用MOVXA,@DPTR指令访问外部RAM，

P2口必须作为外存储器的高八位地址总线，不可再作I/O口。（对应C51的xdata存储类型）

P2口特点19第19页，课件共69页，创作于2023年2月1、P2口位结构第20页，课件共69页，创作于2023年2月2、P2口做I/O口第21页，课件共69页，创作于2023年2月3、P2口做总线第22页，课件共69页，创作于2023年2月四、P3口1、位结构锁存器，输入缓冲器，输出驱动器，多路开关2、做输入/输出口输出输出0输出1输入读引脚读锁存器：读--修改-写操作3、做替代功能23第23页，课件共69页，创作于2023年2月

P3.0 RxD 串行数据接收 入

P3.1 TxD 串行数据发送 出

P3.2 INT0 外部中断0申请 入

P3.3 INT1 外部中断1申请 入

P3.4 T0 定时器/计数器0计数输入 入

P3.5 T1 定时器/计数器1计数输入 入

P3.6 WR 外部RAM写选通 出

P3.7 RD 外部RAM读选通 出P3口的第二功能24第24页，课件共69页，创作于2023年2月P3口位结构第25页，课件共69页，创作于2023年2月特点：通用I/O端口、多用途端口在多用途情况下，P3口分别作为串行口、外中断输入、外部计数输入和系统扩展时使用的WR和RD信号的端口。在这种情况下，锁存器Q端为“1”电平以保证与门是打开的。在通用I/O模式下，“替代输出功能”端为“1”电平，以保证与门打开。26第26页，课件共69页，创作于2023年2月P3口位结构第27页，课件共69页，创作于2023年2月P3口位结构第28页，课件共69页，创作于2023年2月I/O口小结P0：系统扩展；一般I/O口（输出时，需接上拉电阻。）P1：专供用户使用的I/O口P2：系统扩展；通用I/O口P3：功能口，每位独立定义；通用I/O口。P0作AD0~AD7驱动8个LSTTL负载P1~P3驱动3~4个LSTTL负载负载能力应用功能29第29页，课件共69页，创作于2023年2月I/O口小结：读入方式每个I/O口均有两种读入方式（用命令区分）读锁存器读引脚P1=0xff;tmp=P1; //读引脚P1&=0xf0; //读锁存器注意：读引脚时，需先向锁存器写“1”。系统复位时，所有口锁存器均置“1”。<30第30页，课件共69页，创作于2023年2月6.3存储器和I/O口的扩展要点：1、总线和I/O口线的应用特性2、片外三总线结构3、外部程序存储器和数据存储器4、外部RAM地址空间分配和映射31第31页，课件共69页，创作于2023年2月MCS-51单片机最小应用系统32第32页，课件共69页，创作于2023年2月33第33页，课件共69页，创作于2023年2月地址总线(AB)：宽度16位，寻址范围64KB(0000-FFFFH)，低8位由P0经锁存器获得，高8位由P2提供;数据总线(DB)：宽度8位，由P0提供，由于D0~D7总是伴随着/RD、/WR或/PSEN出现，不用锁存器（只在需要的时候出现）;控制总线(CB):/WR、/RD和/PSEN等。片外总线特性34第34页，课件共69页，创作于2023年2月外部程序存储器扩展35第35页，课件共69页，创作于2023年2月EPROM:2764271282725627512等锁存器：从AD0~AD7中分离出A0~A7373：8D锁存器374：8D触发器（带三态）273：8D触发器（带清除）扩展芯片36第36页，课件共69页，创作于2023年2月373273和37437第37页，课件共69页，创作于2023年2月扩展8K字节程序存储器的连线图38第38页，课件共69页，创作于2023年2月访问外部ROM的时序39第39页，课件共69页，创作于2023年2月外部数据存储器扩展(64KAddressSpace)

40第40页，课件共69页，创作于2023年2月SRAM:626462256628128等锁存器：从AD0~AD7中分离出A0~A7373：8D锁存器374：8D触发器（带三态）273：8D触发器（带清除）扩展芯片41第41页，课件共69页，创作于2023年2月扩展2KB数据存储器的线路图42第42页，课件共69页，创作于2023年2月访问外部RAM的时序43第43页，课件共69页，创作于2023年2月扩展16KBRAM和16KBEPROM44第44页，课件共69页，创作于2023年2月简单I/O扩展简单I/O口的扩展主要由74系列的电路进行扩展；在许多情况下，有些开关量或并行数据需直接输出或输入。经常用8D锁存器和三态驱动门等进行扩展。（373、374、377、273、244等）45第45页，课件共69页，创作于2023年2月地址译码方式片选地址线：用于选择芯片的地址线，是指全部地址总线中去掉芯片内部地址线剩下的地址线。如6264，8KB,芯片内部要13个地址线，剩下的3个地址线就是片选地址线。全译码方式：所有片选地址线全部参加译码；部分译码方式：片选地址线部分参加译码，剩下部分悬空；线选方式：片选地址线直接接到芯片的片选端。

46第46页，课件共69页，创作于2023年2月简单I/O接口扩展电路（线译码）47第47页，课件共69页，创作于2023年2月可编程I/O芯片的扩展<48第48页，课件共69页，创作于2023年2月6.4I/O口的C51应用编程要点：用#include<reg51.h>加入对特殊功能寄存器P0,P1,P2,P3的定义.根据需要用sbit对口线进行定义.定义后，按一般变量使用方法来使用。49第49页，课件共69页，创作于2023年2月逐行扫描和线反转法查询和中断方式例1:用P1口完成4x4键盘的识别50第50页，课件共69页，创作于2023年2月逐行扫描法VCC10Kx8P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0VCC10Kx84位输出4位输入11111111初始状态51第51页，课件共69页，创作于2023年2月逐行扫描法VCC10Kx8P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0VCC10Kx84位输出4位输入11111110第1行送出0,其余3行送出1,读入4列,若读入的4位均为1,则表示该行没有键按下52第52页，课件共69页，创作于2023年2月逐行扫描法VCC10Kx8P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0VCC10Kx84位输出4位输入01111111第2行送出0,其余3行送出1,读入4列,若读入的4位均为1,则表示该行没有键按下53第53页，课件共69页，创作于2023年2月逐行扫描法VCC10Kx8P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0VCC10Kx84位输出4位输入10111111第3行送出0,其余3行送出1,读入4列,若读入的4位均为1,则表示该行没有键按下54第54页，课件共69页，创作于2023年2月逐行扫描法VCC10Kx8P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0VCC10Kx84位输出4位输入11011111第4行送出0,其余3行送出1,读入4列,若读入的4位均为1,则表示该行没有键按下55第55页，课件共69页，创作于2023年2月逐行扫描法VCC10Kx8P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0VCC10Kx84位输出4位输入11111110循环回到第1行送出0,其余3行送出1,读入4列,若读入的4位均为1,则表示该行没有键按下,由于循环很快,远远超过按键的速度,可以识别出所有单个按键56第56页，课件共69页，创作于2023年2月逐行扫描法VCC10Kx8P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0VCC10Kx84位输出4位输入11101110第1行送出0,其余3行送出1,读入4列,若读入的4位为0xe,则表示该行第1个键按下,行列值合成对应该按键的唯一扫描码:0xee,这一行的4个扫描码分别是:0xee0xde0xbe0x7e57第57页，课件共69页，创作于2023年2月逐行扫描法VCC10Kx8P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0VCC10Kx84位输出4位输入01111111第2行送出0,其余3行送出1,读入4列,若读入的4位不均为1,则表示有键按下,这一行的4个按键对应的扫描码分别是:0xed0xdd0xbd0x7d58第58页，课件共69页，创作于2023年2月逐行扫描法VCC10Kx8P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0VCC10Kx84位输出4位输入10111111第3行送出0,其余3行送出1,读入4列,若读入的4位不均为1,则表示有键按下,这一行的4个按键对应的扫描码分别是:0xeb0xdb0xbb0x7b59第59页，课件共69页，创作于2023年2月逐行扫描法VCC10Kx8P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0VCC10Kx84位输出4位输入11011111第4行送出0,其余3行送出1,读入4列,若读入的4位不均为1,则表示有键按下,这一行的4个按键对应的扫描码分别是:0xe70xd70xb70x7760第60页，课件共69页，创作于2023年2月编程实现逐行扫描法#include<reg51.h> //要用到sfr:P1#defineucharunsignedcharvoiddelay(void); //声明函数uchartmp;main(){while(1) //无限循环作为main的结束{ P1=0xfe;tmp=P1&0xf0;if(tmp!=0xf0)line1_key(); P1=0xfd;tmp=P1&0xf0;if(tmp!=0xf0)line2_key(); P1=0xfb;tmp=P1&0xf0;if(tmp!=0xf0)line3_key(); P1=0xf7;tmp=P1&0xf0;if(tmp!=0xf0)line4_key();}}61第61页，课件共69页，创作于2023年2月编程实现逐行扫描法voiddelay(void){inti,j;for(i=0;i<10;i++)for(j=0;j<1000;j++);}voidline1_key(void){delay();tmp=P1&0xf0;if(tmp==0xf0)return; //延时约10ms去抖动switch(tmp){ case0xe0:key1();break; //key1-16函数省略 case0xd0:key2();break; case0xb0:key3();break;

case0x70:key4();break; default:break;}while(1){tmp=P1&0xf0;if(tmp==0xf0)break;} //等键释放}62第62页，课件共69页，创作于2023年2月线反转法VCC10Kx8P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0VCC10Kx84位输出4位输入00011110平常状态,不用扫描键盘,若有键按下会产生中断/INT063第63页，课件共69页，创作于2023年2月线反转法VCC10Kx8P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0VCC10Kx84位输出4位输入00011010若有一键按下,进入中断服务程序,读入高4位为0xb/INT064第64页，课件共69页，创作于2023年2月线反转法VCC10Kx8P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0VCC10Kx84位输入4位输出11111011输入输出倒置,并将读入的0xb原位送出,即输出0xbf,将高4位送出的同时,低4位被置成输入/INT065第65页，课件共69页，创作于2023年2月线反转法VCC10Kx8P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7P1.0VCC10Kx84位输入4位输出10111011读入低4位,与高4位送出的数合成扫描码的0xbb,由此得知是那个按键按下了/INT066第66页，课件共69页，创作于2023年2月编程实现线反转法#include<reg51.h> //要用到sfr#defineucharunsignedcharuchartmp=0;main(){P1=0xf0;EA=1;EX0=1; //开INT0中断 for(;;) //无限循环作为main的结束{