第2章单片机硬件结构2

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1、第四节并行输入/输出端口一、概述89C51单片机有四个8位并行I/O端口，记作P0、P1、P2和P3。P0口为三态双向口，可驱动8个TTL电路，P1、P2、P3口为准双向口（作为输入时，口线被拉成高电平，故称为准双向口），其负载能力为4个TTL电路。每一条I/O线都能独立地用作输入或输出。每个端口都包括一个锁存器(即特殊功能寄存器P0—P3)，一个输出驱动器和输入缓冲器，作为输出时数据可以锁存，作输入时数据可以缓冲，但这四个通道的功能不完全相同。因为P1、P2、P3有固定的内部上拉电阻，所以有时称它

2、们为准双向口。当用做输入时被拉高，低则要靠外部电路拉低。而P0则是真双向口，因为作为输入时它是悬浮的。二、P0口1、结构1、2：三态门(控制信号为0是高阻态)；5：模拟开关；7、8：场效应管2、P0口作为一般I／O口使用Ø三态门1、2的作用：控制读引脚还是读锁存器，高阻态起隔离作用。ØMUX由指令控制。Ø当8051组成的系统，CPU对片内存储器和I／O口读写时，开关MUX处于下面位置，它把T2输入与锁存器的端接通；Ø当指令是读、写片外程序或数据，MUX控制置高电平，开关与上面接通。ØCL=0时锁存，

3、锁存总线信号。Ø读引脚为1，读引脚，读锁存器为高阻态；读锁存器为1，读锁存器，读引脚为高阻态。1）P0口用作I/O输出口一般的数据输出情况：当CPU执行输出指令时，写脉冲加在D锁存器的CP上，这样与内部总线相连的D端的数据取反后就出现在端口，又经输出级FFT(T2)反相，在P0端口上出现的数据正好是内部总线的数据。注意：数据到端口，如输出为“1”，由于T1、T2均不导通，因此无法保证端口为高电平，如接一个上拉电阻，可以保证为高电平。图中的缓冲器1用于CPU直接读端口数据。当执行一条由端口输入的指令时

4、，“读引脚”脉冲把该三态缓冲器1打开，这样，端口上的数据经过缓冲器1读入到内部总线。这类操作由数据传送指令实现。从图中还可看出，在读入端口引脚数据时由于输出驱动FET(T2)并接在引脚上，如果FET(T2)导通就会将输入的高电平拉成低电平，以致于产生误读。在端口进行读操作时，如果在前面刚好输出了一个“0”（低电平），则T2是导通的，不管端口是否为低电平，读到的均为“0”。因此，读端口前一般应先向端口锁存器写入“l”。保证T2截止。注意：Ø如果给端口写1时，T1、T2均不导通，无法保证端口输出为高电平

5、；Ø读引脚时，没有将T2关闭，端口输入1读到的是0，因此读端口前要保证T2是关闭的，最好给T2写1。Ø读P0口D锁存器：8051有几条输出指令功能特别强，属于“读－修改—写”指令。例如，执行—条“ANLP0，A”指令的过程是：不直接读引脚上的数据，而是CPU先读P0口D锁存器中的数据，当“读锁存器”信号有效．三态缓冲器2开通，Q端数据送入内部总线和累加器A中的数据进行“逻辑与”操作，结果送P0端口锁存器。此时，锁存器的内容(Q端状态)和引脚是—致的。（有时由内部总线输出时，锁存器内容与端口内容可能不

6、一致，以端口接一三极管基极为例，即P口输出为1，但P口实际不是高电平，读锁存器可以保证与运算时P口为1）3、P0口作为地址／数据总线使用CPU执行相应指令时（如MOVX指令、EA=0时MOVC指令）片外存储器读写时，控制线C＝l，开关MUX拨向反相器输出端。P0口做地址／数据总线分时使用，先输出地址，然后输入或读入数据。分为两种情况。①P0口输出地址/数据总线：MUX开关把CPU内部地址／数据线经反向器与驱动场效应管FET(T2)栅极接通。②P0口输入数据：这种情况也是先输出地址，然后将外存储器地址

7、中的内容通过“读引脚”信号进入内部总线。4、总结：●P0既可作一般I／O端口用使用，又可作地址／数据总线使用。●I/O输出时，必须外接上拉电阻，才能保证高电平可靠输出；●作I／O输入时，必须先向对应的锁存器写入“1”，使T2截止，才能保证输入的正确。●当P0口被地址／数据总线占用时，就无法再做I／O口使用了。●作I/O口时是准双向总线，扩展时是双向总线。三、P1口1、P1口某位结构P1口是一个准双向口。2、工作原理作通用I／O口使用。其电路结构见图，输出驱动部分与P0口不同、内部有上拉负载电阻与电源

8、相连。编程时输入低8位地址在8052中，P1.0作定时器2的外部计数触发输入端T2，P1.1作定时器2的外部控制输入端。3、特点当P1口输出高电平时、能向外提供拉电流负载，所以不必再接上拉电阻；在端口用作输入时，也必须先向对应的锁存器写入“1”，使T截止。四、P2口P2口既可以作通用I/O口，也可以作扩展时地址的高8位。1、P2口某位结构与工作原理和P1结构较相似，多了一个模拟开关和控制线。内部有上拉电阻，故作I/O口时不用再接上拉电阻。2、作通用I/O口作通用I/O