并行IO口及其应用教学文案.ppt

单击此处编辑母版标题样式q单击此处编辑母版副标题样式4 单片机并行I/O口结构及使用 P0端口的结构与功能q P0口的一位结构图 P0口除可以作为通用的8位I/O口外，当进行外部存储器的扩展时，还可以将其作为分时复用的低8位地址/数据总线 2P0端口的结构与功能qP0口用作通用I/O口q作为输出口 q作为输入口 q“读-修改-写”操作 用作通用I/O口时，CPU令控制信号为低电平，其作用有二个：一是使模拟开关MUX接通下端，即锁存器输出端，二是令与门输出低电平，VF0截止，致使输出级为开漏输出电路 3P1端口的结构与功能 qP1口的一位结构图 对于通常的51内核单片机而言，P1口是惟一一个单功能口，只能作为通用的I/O端口 5P2端口的结构与功能 qP2口的某一位结构 6P2端口的结构与功能qP2端口的功能 P2口可以作为般的通用I/O口，其工作方式与P0口类似当作为通用的I/O口使用时，读引脚状态下需要向端口写1，也属于准双向口其输出驱动电路与P0口不同，内部已经设有上拉电阻，因此不需要外接电阻 当需要在单片机外部进行扩展时，P2口也可以作为高8位地址总线，与P0口的低8垃地址总线一起形成16位I/O地址。

此时，CPU发出控制信号使模拟开关MUX接到地址线，地址信息通过非门和场效应管输出到引脚 7P3端口的结构与功能 qP3口的某一位结构P3口是单片机中使用最灵活、功能最多的一个并行端口，不仅具有通用的输入输出功能，而且还具有多种用途的第二功能 8P3端口的结构与功能qP3端口的功能使用P3口时多数是将8根I/O线单独使用，既可将其设置为第二功能，也可设置为第一功能当工作于通用的I/O功能时，单片机会自动将第二功能输出线置1与其他的I/O口一样，在向端口写数据时，锁存器的状态与输出引脚的状态一致；当读端口的状态时，则需先向端口写1，再将数据读入内部数据总线，因此是准双向口 9P3端口的结构与功能qP3端口的功能单片机工作于第二功能时，自动将锁存器的Q端置1.表4.2 AT89C52P3口引脚的第二功能口线第二功能信号名称P3.0 RXD串行数据接收P3.1 TXD串行数据发送P3.2 INT0外部中断0请求信号输入P3.3 INT1外部中断1请求信号输入P3.4 T0定时器/计数器0计数输入P3.5 T1定时器/计数器1计数输入P3.6 WR外部RAM写选通P3.7 RD外部RAM读选通10注意事项q单片机的并行I/O接口有以下应用特性 qP0，P1，P2，P3作为通用I/O口使用时，输入操作是读引脚状态；输出操作是对口的锁存器的写入操作，锁存器的状态立即反映到引脚上。

qP1，P2，P3口作为输出口时，由于电路内部带上拉电阻，因此无需外接上拉电阻，而PO口由于内部无上拉电阻，因此使用它时，必须外接上拉电阻 qP0，P1，P2，P3作为通用的输入口时，必须使电路中的锁存器写入高电平“1”，使场效应管（FET）VF1截止，以避免锁存器输出为“0”时场效应管VF1 导通使引脚状态始终被钳位在“0”状态 11注意事项qI/O口功能的自动识别无论是P0、P2口的总线复用功能，还是P3口的第二功能复用，单片机会自动选择，不需要用户通过指令选择 q两种读端口的方式包括端口锁存器的“读-改-写”操作和读引脚的操作在单片机中，有些指令是读端口锁存器的，如一些逻辑运算指令、置位/复位指令、条件转移指令以及将I/O口作为目的地址的操作指令；有些指令是读引脚的，如以I/O口作为源操作数的指令 qI/O口的驱动特性P0口每一个I/O口可驱动8个LSTTL输入，而P1、P2、P3口每一个I/O口可驱动4个LSTTL输入在使用时应注意口的驱动能力 12IO口应用输出q输出：通过改变P0-P3四个寄存器对应位的数值，使输出端三极管（MOS管）打开或关闭，改变输出管脚的状态（高电平或低电平），进而控制外围电路的工作。

13LED简介qLED简介 qLED（发光二极管）是最基本的输出显示装置之一，通过LED可以直观地看出控制系统状态，如按键的闭合与断开、电机的启动与停止等，另外LED还可以用于制作彩灯LED具有普通二极管的单向导电性只要加在发光二极管两端的电压超过导通电压（一般为1.7V1.9V）,它就会导通，而当流过它的电流时间超过一定数值时（一般为2ms3ms）,它就会发光 4.3 I/O口应用实例与仿真 14I/O口的实例仿真 q例4.1 闪烁灯的proteus仿真及C语言程序设计q设计要求：如图4.23所示，在P1.0端口上接一个发光二极管L1，使L1周期性地一亮一灭，一亮一灭的时间间隔为0.2秒q闪烁灯的仿真电路原理图 （见教材图4.23）q元器件选取 AT89C52：单片机；RES：电阻；CRYSTAL：晶振； CAP、CAP-ELEC：电容、电解电容LED-GREEN：绿色发光二极管 q程序设计内容 延时程序的设计方法 输出控制 限流电阻的选取 4.3 I/O口应用实例与仿真 15I/O口的实例仿真q程序流程图 qC语言源程序 q调试与仿真 开始P1.0输出“1”L1熄灭延时0.2秒P1.0输出“0”L1亮延时0.2秒4.3 I/O口应用实例与仿真 16IO口应用q输入：通过外围电路（如开关）改变P0-P3端口的电平，读取P0-P3四个寄存器对应位的数值，可以得知外围电路的状态（开关的打开或闭合）。

q上拉电阻的选择要参照管脚的最大输入电流，一般在1K以上17I/O口的实例仿真q例4.2 模拟开关灯的proteus仿真及C语言程序设计q设计要求 ：如图4.25所示，监视开关K1（接在P3.0端口上），用发光二极管L1（接在单片机P1.0端口上）显示开关状态，如果开关合上，L1亮，开关打开，L1熄灭 q模拟开关灯的仿真电路原理图 （见教材图4.25）q元器件选取 AT89C52：单片机；RES：电阻；CRYSTAL：晶振； CAP、CAP-ELEC：电容、电解电容；LED-GREEN：绿色发光二极管；SWITCH:开关 4.3 I/O口应用实例与仿真 18I/O口的实例仿真q程序设计内容 开关状态的检测过程 输出控制 q程序流程图 qC语言源程序 q调试与仿真 开始K1开关闭合了吗？L1亮L1灭4.3 I/O口应用实例与仿真 19灌电流与拉电流q当逻辑门输出端是低电平时，灌入逻辑门的电流称为灌电流 ，灌电流越大，输出端的低电平就越高q当逻辑门输出端是高电平时，逻辑门输出端的电流是从逻辑门中流出，这个电流称为拉电流拉电流越大，输出端的高电平就越低 q灌电流和拉电流反应了管脚的带负载能力，灌电流比拉电流大，因此灌电流带负载能力强。

q限流电阻的选择要根据灌电流、拉电流的大小进行选择20大功率负载驱动q当驱动大电流负载，或驱动高电压负载时，需要采用以下的电路形式q当驱动强电电路时，弱电电源与强电电源需要隔离，此时需要使用光电隔离器件2122高电压光电隔离输入2324I/O口的实例仿真q例4.3 报警器的proteus仿真及C语言程序设计q设计要求 ：如图4.27所示，用P1.0输出1KHz和500Hz的音频信号驱动扬声器，作报警信号，要求1KHz信号响100ms，500Hz信号响200ms,交替进行，P1.7接一开关进行控制，当开关合上报警信号响，当开关断开报警信号停止 q报警器的仿真电路原理图 （见教材图4.27）q元器件选取 AT89C52：单片机；RES：电阻；CRYSTAL：晶振； CAP、CAP-ELEC：电容、电解电容；SPEAKER：扬声器；SW-SPDT:单刀双掷开关；9012:PNP三极管4.3 I/O口应用实例与仿真 25I/O口的实例仿真q程序设计内容 ：报警信号产生的方法：500Hz信号周期为2ms，信号电平为每1ms变反1次，1KHz的信号周期为1ms，信号电平每500us变反1次不同频率的信号经过9012三极管放大后，送给扬声器LS1，就会发出不同频率的报警声。

q程序流程图 q汇编语言与C语言源程序 q调试与仿真 4.3 I/O口应用实例与仿真 26I/O口的实例仿真q例4.4广告灯（查表方式）的proteus仿真及程序设计q设计要求 ：如图4.29所示，利用查表的方法，使端口P1做单一灯的变化：左移2次，右移2次，闪烁2次（延时的时间0.2秒） q广告灯的仿真电路原理图 （见教材图4.29 ）q元器件选取 AT89C52：单片机；RES：电阻；CRYSTAL：晶振； CAP、CAP-ELEC：电容、电解电容；LED-GREEN：绿色发光二极管；4.3 I/O口应用实例与仿真 27I/O口的实例仿真q程序设计内容 查表法是单片机程序设计中常用的一种方法，它多用于一些较复杂的控制场合，如判段键盘按键的键值、利用I/O口控制外部设备作一些预先设定好的复杂动作（本例是其简单的示意）、输出正余弦、三角、梯形或更复杂的波形，甚至可以利用查表法实现一些更复杂的算法 汇编语言步骤如下：把控制码建成一个表TABLE；利用MOV DPTR,TABLE指令来使数据指针寄存器指到表的开头；利用MOVC A,ADPTR的指令，根据累加器的值再加上DPTR的值，就可以使程序计数器PC指到表格内所要取出的数据。

C语言步骤如下：定义一维数组TABLE（复杂情况也可以用二维数组，另外，为节省单片机的RAM资源，数组一般放在代码段中）；把控制码按顺序放入数组TABLE中；定义变量i，改变i的值，就可以取出数组中对应的控制码 4.3 I/O口应用实例与仿真 28I/O口的实例仿真q程序流程图 q汇编语言和C语言源程序 q调试与仿真 4.3 I/O口应用实例与仿真 29。