单片机原理与应用(陈桂友)第3章_数字输入输出端口.ppt

版权所有单片机原理及应用1/22第三章 数字输入/输出端口 3.1 3.1 标准标准80518051的数字输入的数字输入/ /输出端口输出端口 3.2 3.2 MSC1211MSC1211的数字输入的数字输入/ /输出端口输出端口 版权所有单片机原理及应用2/223.1 标准8051的数字输入/输出端口 8051单片机有4组8位I/O口：P0、P1、P2和P3口， P1、P2和P3为准双向口，P0口为双向三态输入输出口 8051的某些I/O口复用为总线接口，即数据总线和地址 总线低8位分时使用P0口，地址总线高8位使用P2口，控 制总线使用P3口中的某些口线 四个端口都包含一个锁存器，即特殊功能寄存器P0 ～P3，一个输出驱动器和两个（P3口为3个）三态缓冲 器这种结构在数据输出时可以锁存，但对输入信号是 不锁存的一般P1、P2、P3口的输出能驱动4个LS TTL输入， P0口的输出能驱动8个LS TTL输入 3.1.1 8051单片机的数字输入/输出端口结构 版权所有单片机原理及应用3/22 1．P0口 P0口一个位的结构包括一个输出锁存器，两个三态缓冲器，一个输出驱动 电路和一个输出控制电路。

其中，输出驱动电路由一对FET （场效应管）组成，其工作状态受输出控制电路的控制 版权所有单片机原理及应用4/22上拉电阻的连接方法版权所有单片机原理及应用5/22拉电流方式和灌电流方式版权所有单片机原理及应用6/22P0口的作用：1）用作数据总线或者地址总线低8位 此时，P0口是真正的双向口AD7～AD0）2）用作I/OP0口用作I/O口时，是一个 准双向口此时，应接上拉电阻 版权所有单片机原理及应用7/222．P2口 P2口一个位的结构：包括一个输出锁存器，两个三态缓冲器，一个 输出驱动电路和一个输出控制电路其中，输出驱 动电路由一配有上拉电阻的FET组成 版权所有单片机原理及应用8/22P2口的作用P2口可以输出地址总线的高8位（A15～A8 ）或者作为通用I/O口使用P2口作通用I/O口 用时，是一个准双向口注意：P2口已当作地址总线口使用时，由于 访问外部存储器的操作不断，P2口不断送出高8位 地址，故此时P2口不能再作通用I/O口使用 版权所有单片机原理及应用9/22 3．P3口 P3口一个位结构：包括一个输出锁存器，三个三态缓冲器，一个输出驱 动电路和一个输出控制电路其中，输出驱动电路由一配 有上拉电阻的FET组成。

P3口具有第二功能 版权所有单片机原理及应用10/22P3口的第二功能P3.0 RXD （串行输入通道）P3.1 TXD （串行输出通道）P3.2 /INT0 （外中断0）P3.3 /INT1 （外中断1）P3.4 T0 （定时器0外部输入）P3.5 T1 （定时器1外部输入）P3.6 /WR （外部数据存储器写选通）P3.7 /RD （外部数据存储器读选通）版权所有单片机原理及应用11/22 4．P1口 P1口的一个位的结构：包括一个输出锁存器，两个三态缓冲器，一个输出驱动 电路其中，输出驱动电路由一配有上拉电阻的FET组成 版权所有单片机原理及应用12/228051单片机各个端口的功能总结 P0口：地址低8位与数据线分时使用口或I/O口；P1口：按位可编程的输入输出口；P2口：PC高八位，DPTR高八位或I/O口；P3口：双功能口，若不用第二功能，也可作一般I/O口 复位后，各端口寄存器的值均为0FFH版权所有单片机原理及应用13/223.1.2 8051单片机应用系统的典型构成外扩总线的8051单片机系统的典型连接版权所有单片机原理及应用14/223.2 MSC1211的数字输入/输出端口 EGP0，设置P0口是否作为通用I/O。

0：P0用于访问外部存储器1：P0作为通用I/O（默认） EGP23，设置P2和P3口是否作为通用I/O0：P2用于访问外部存储器，P3.6和P3.7用作/WR和/RD1：P2和P3用于通用I/O（默认）1.不使用外部扩展存储器时，P0～P3口作为通用I/O口D7D6D5D4D3D2D1D0DBLSEL1DBLSEL0ABLSEL1ABLSEL0DABDDBEGP0EGP23通过硬件配置寄存器HCR1的EGP0（HCR1.1）和EGP23（HCR1.0） 置“1”，可以设置P0、P2和P3作为通用I/O口硬件配置寄存器 HCR1中有关的位定义如下: 版权所有单片机原理及应用15/22P0口数据流向寄存器低位——P0DDRLD7D6D5D4D3D2D1D0复位值 P03HP03LP02HP02LP01HP01LP00HP00L00HP0P0口数据流向寄存器高位口数据流向寄存器高位————P0DDRHP0DDRH D7D6D5D4D3D2D1D0复位值 P07HP07LP06HP06LP05HP05LP04HP04L00HPxyHPxyL输入/输出模式00标准8051（兼容）模式01CMOS输出模式10开漏极输出模式11输入模式其中x=0,1,2,3；y=0,1,2,3,4,5,6,7。

如当P12H=1且P12L=1时，则将P1.2设置 为“输入模式”标准8051模式是MSC1211默认的输入/输出模式MSC1211在端口内 部集成了一个10KΩ上拉电阻和一个NMOS管，提高了端口的驱动能力输入缓冲器为 施密特触发器，可以减小输入信号的噪声 端口类型设置端口类型设置2. I/O端口寄存器（3个） 数据寄存器Px、数据流向寄存器PxDDRL/H（x为0，1，2，3）版权所有单片机原理及应用16/223．在使用外部扩展存储器时，P0、P2用于访问外 部存储器，P3.6和P3.7输出/WR和/RD MSC1211外扩展总线时，需将EGP0（HCR1.1）和EGP23 （HCR1.0）清零P0口是地址总线和数据总线的复用口， 分时输出外部存储器的低8位地址和传送8位数据，P2口输 出高8位地址P0口和P2口配合使用，可以访问64KB空间 MSC1211中为了增强存储器总线的访问速度，规定P0/P2口 以及P3口的P3.6(/WR)和P3.7(/RD)引脚访问存储器时，不 能再用作I/O口也就是说，该端口寄存器的值和数据流向 寄存器的值无效同样，当P0/P2口以及P3口的P3.6(/WR) 和P3.7(/RD) 配置为I/O端口，不能进行存储器访问端口， 也不能提供/WR、/RD等信号。

版权所有单片机原理及应用17/224．P1口具有复用功能 P1口所有只有向相应的寄存器中写入“1”，该引 脚才可以使用复用功能如果要使用复用功能，还必 须将寄存器P1DDRL、P1DDRH正确设置 端口引脚复用功能P1.0T2（定时器2外部输入）P1.1T2EX（定时器T2捕获/重装载出发输入）P1.2RXD1（串口1接收端）P1.3TXD1（串口1发送端）P1.4INT2（外部中断2输入）/ /SS（SPI从器件选择）P1.5/INT3（外部中断3输入）/MOSI（SPI主输出从输入）P1.6INT4（外部中断4输入）/MISO（SPI主输入从输出）P1.7/INT5（外部中断5输入）/ SPI时钟版权所有单片机原理及应用18/225．引脚驱动能力 MSC1211的I/O引脚具有很强的负载能力在 VOH=3.5V和VOL=.5V时，所有的输出引脚都可以提供 30mA的输入/输出电流，但总的电源功耗不能超过 64脚TQFP封装的最大功耗——900mW当DVDD=5V时 ，同时驱动的30mA负载的引脚不得多于6个 版权所有单片机原理及应用19/22 3.3 /PSEN、ALE输出引脚 在8051中，/PSEN为程序存储器允许信号，它用于访问片外程序存储 器。

ALE为地址锁存信号，在访问外部存储器时，锁存低字节地址在MSC1211中，/PSEN和ALE还与Flash存储器编程有关上电复位时， 如果任何一个为低电平，芯片就进入编程模式当/PSEN=0，ALE=1时，为 串行编程模式；/PSEN=1，ALE=0时为并行编程模式如果和ALE均为高电 平，芯片在正常用户模式下运行 /PSEN/ALE选择寄存器（PASEL）中各位的定义 D7D6D5D4D3D2D1D0复位值00PSEN2PSEN1PSEN00ALE1ALE000HPSEN2PSEN1PSEN0PSEN模式00X/PSEN01XCLK：晶振时钟输出10XADC调制时钟输出110LOW：输出低电平111HIGH：输出高电平ALE1ALE0ALE模式0XALE10LOW11HIGH版权所有单片机原理及应用20/22 3.4 访问外部存储器 1．访问外部程序存储器 在访问外部程序存储器时，地址锁存信号ALE上升为高电平以后 ，P2口输出高8位地址，P0口输出低8位地址；当ALE下降为低电平后 ，P2口输出的信息不变，而P0口输出浮空，低8位地址由ALE锁存到 地址锁存器中接着输出一个负脉冲，/PSEN选通外部程序存储器， P0口接收外部程序存储器的指令字节。

此时，P2和P3.6，P3.7一样 ，不能用作通用I/O 版权所有单片机原理及应用21/222．访问外部数据存储器 在8051中，可以使用指令MOVX A，@R1和MOVX @R1，A访问 外部数据存储器P2口输出高8位地址在MSC1211中可以使用MPAGE寄存器来代替P2口，当用户使 用MOVX A，@R1和MOVX @R1，A指令访问外部存储器时，需要先 将地址的高字节写入MPAGE寄存器中这时MPAGE寄存器的内容 在整个外部存储周期内始终保持在P2引脚上，而P0口输出R1的 内容，这样就很容易对外部数据存储器进行页面寻址在读访问外部数据存储器时，地址锁存信号ALE上升为高 电平以后，P2口输出高8位地址，P0口输出低8位地址；当ALE 下降为低电平以后，P2口输出的信息不变，P0口输出浮空，低 8位地址由ALE锁存到地址锁存器中当进行外部数据存储器读 操作时，/RD信号变为低电平后选通外部数据寄存器，P0口接 收外部数据存储器的数据字节；如果为写操作时，ALE下降为 低电平后，P0口输出要写入的数据字节，/WR信号有效后，数 据写入数据存储器，要写入的数据一直保持到无效后版权所有。

单片机原理及应用22/22读写时序图。