《单片机io端口》ppt课件

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1、MEGA16通用I/O接口基本结构与应用ATmega16芯片有PORTA、PORTB、PORTC、PORTD（简称PA、PB、PC、PD）4组8位，共32路通用I/O接口，分别对应于芯片上32根I/O引脚。所有这些I/O口都是双（有的为3）功能复用的。其中第一功能均作为数字通用I/O接口使用，而复用功能则分别用于中断、时钟/计数器、USART、I2C和SPI串行通信、模拟比较、捕捉等应用。1通用I/O口的基本结构与特性图6-1为通用I/O口的基本结构示意图。从图中可以看出，每组I/O口配备三个8位寄存器，它们分别是方向控制寄存器DDRx，数据

2、寄存器PORTx，和输入引脚寄存器PINx（x=ABCD）。I/O口的工作方式和表现特征由这3个I/O口寄存器控制。23方向控制寄存器DDRx用于控制I/O口的输入输出方向，即控制I/O口的工作方式为输出方式还是输入方式。当DDRx=1时，I/O口处于输出工作方式。此时数据寄存器PORTx中的数据通过一个推挽电路输出到外部引脚。AVR的输出采用推挽电路提高了I/O口的输出能力，当PORTx=1时，I/O引脚呈现高电平，同时可提供输出20mA的电流；而当PORTx=0时，I/O引脚呈现低电平，同时可吸纳20mA电流。因此，AVR的I/O在

3、输出方式下提供了比较大的驱动能力，可以直接倾动LED等小功率外围器件。4当DDRx=0时，I/O处于输入工作方式。此时引脚寄存器PINx中的数据就是外部引脚的实际电平，通过读I/O指令可将物理引脚的真实数据读入MCU。此外，当I/O口定义为输入时（DDRx=0），通过PORTx的控制，可使用或不使用内部的上拉电阻。5表中的PUD为寄存器SFIOR中的一位，它的作用相当AVR全部I/O口内部上拉电阻的总开关。当PUD=1时，AVR所有I/O内部上拉电阻都不起作用（内部不上拉）；而PUD=0时，各个I/O口内部上拉电阻取决于DDRXn的设置。61

4、）使用AVR的I/O口，首先要正确设置其工作方式，确定其工作在输入方式还是输入方式。2）当I/O工作在输入方式，要读取外部引脚上的电平时，应读取PINxn的值，而不是PORTxn的值。3）当I/O工作在输入方式，要根据实际情况使用或不使用内部的上拉电阻。4）一旦将I/O口的工作方式由输出设置成输入方式后，必须等待一个时钟周期后才能正确的读到外部引脚PINxn的值。7LED发光二极管的控制例6.1简易彩灯控制系统1)硬件电路设计：发光二极管一般为砷化镓半导体二极管，其电路入图6-5所示。当电压U1大于U2约1V以上时，二极管导通发光。当导通电流

5、大于5mA时，人的眼睛就可以明显地观察到二极管的发光，导通电流越大，亮度越高。一般导通电流不要超过10mA，否则将导致二极管的烧毁或I/O引脚的烧毁。因此在LED二极管电路中要串接一个限流电阻，阻值在100～500Ω之间，调节阻值的大小可以控制发光二极管的发光亮度。导通电流与限流电阻之间的关系由下面的计算公式确定：8式中，Vled为LED的导通电压。由于AVR的I/O口输出“0”时，可以吸收最大40mA的电流，因此采用控制发光二极管负极的设计比较好。8个LED发光二极管控制系统的硬件电路见图6-6。9102)软件设计ATmega16的PA口工

6、作在输出方式下，8个引脚分别控制8个发光二极管。当I/O口输出“0”时LED导通发光，输出“1”时LED截止熄灭。下面给出一个简单的控制程序，其完成的功能是8个LED逐一循环发光1秒，构成“走马灯”11#include#includevoidmain(void){charposition=0;//position为控制位的位置PORTA=0xFF;//PA口输出全1，LED全灭DDRA=0xFF;//PA口工作为输出方式while(1){PORTA=~(1<

7、on>=8)position=0;delay_ms(1000);};}12继电器控制例6.2控制恒温箱的加热的硬件电路设计恒温箱的加热源采用500W电炉，电炉的工作电压220v，电流2.3A。选用HG4200继电器，开关负载能力为5A/AC220V，继电器吸合线圈的工作电压5v，功耗0.36W，计算得吸合电流为0.36/5=72mA。设计控制电路如图6-8。I/O引脚输出“1”时，三极管导通，继电器吸合，电炉开始加热。I/O引脚输出“0”时，三极管截止，继电器释放，加热停止。1314图中的三极管应采用中功率管，导通电流大于300mA。电阻R1

8、的作用是限制从I/O流出的电流太大，保护I/O端口，称为限流电阻。注意：三极管集电极的负载继电器吸合线圈在三极管截止时会产生一个很高的反峰电压，在吸合线圈两端并接一