51单片机I/O口工作原理
一、P0端口的结构及工作原理
P0端口8位中的一位结构图见下图：
由上图可见，P0端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关、一个与非门、一个与门及场效应管驱动电路构成。再看图的右边，标号为P0.X引脚的图标，也就是说P0.X引脚可以是P0.0到P0.7的任何一位，即在P0口有8个与上图相同的电路组成。
下面，我们先就组成P0口的每个单元部份跟大家介绍一下：
先看输入缓冲器：在P0口中，有两个三态的缓冲器，在学数字电路时，我们已知道，三态门有三个状态，即在其的输出端可以是高电平、低电平，同时还有一种就是高阻状态（或称为禁止状态），大家看上图，上面一个是读锁存器的缓冲器，也就是说，要读取D锁存器输出端Q的数据，那就得使读锁存器的这个缓冲器的三态控制端（上图中标号为…读锁存器?端）有效。下面一个是读引脚的缓冲器，要读取P0.X引脚上的数据，也要使标号为…读引脚?的这个三态缓冲器的控制端有效，引脚上的数据才会传输到我们单片机的内部数据总线上。
D锁存器：构成一个锁存器，通常要用一个时序电路，时序的单元电路在学数字电路时我们已知道，一个触发器可以保存一位的二进制数（即具有保持功能），在51单片机的32根I/O口线中都是用一个D触发器来构成锁存器的。大家看上图中的D锁存器，D端是数据输入端，CP是控制端（也就是时序控制信号输
入端），Q是输出端，Q非是反向输出端。
对于D触发器来讲，当D输入端有一个输入信号，如果这时控制端CP没有信号（也就是时序脉冲没有到来），这时输入端D的数据是无法传输到输出端Q及反向输出端Q非的。如果时序控制端CP的时序脉冲一旦到了，这时D端输入的数据就会传输到Q及Q非端。数据传送过来后，当CP时序控制端的时序信号消失了，这时，输出端还会保持着上次输入端D的数据（即把上次的数据锁存起来了）。如果下一个时序控制脉冲信号来了，这时D端的数据才再次传送到Q端，从而改变Q端的状态。
多路开关：在51单片机中，当内部的存储器够用（也就是不需要外扩展存储器时，这里讲的存储器包括数据存储器及程序存储器）时，P0口可以作为通用的输入输出端口（即I/O）使用，对于8031（内部没有ROM）的单片机或者编写的程序超过了单片机内部的存储器容量，需要外扩存储器时，P0口就作为…地址/数据?总线使用。那么这个多路选择开关就是用于选择是做为普通I/O口使用还是作为…数据/地址?总线使用的选择开关了。大家看上图，当多路开关与下面接通时，P0口是作为普通的I/O口使用的，当多路开关是与上面接通时，P0口是作为…地址/数据?总线使用的。
输出驱动部份：从上图中我们已看出，P0口的输出是由两个MOS管组成的推拉式结构，也就是说，这两个MOS管一次只能导通一个，当V1导通时，V2就截止，当V2导通时，V1截止。
与门、与非门：这两个单元电路的逻辑原理我们在第四课数字及常用逻辑电路时已做过介绍，不明白的同学请回到第四节去看看。
前面我们已将P0口的各单元部件进行了一个详细的讲解，下面我们就来研究一下P0口做为I/O口及地址/数据总线使用时的具体工作过程。
1、作为I/O端口使用时的工作原理
P0口作为I/O端口使用时，多路开关的控制信号为0（低电平），看上图中的线线部份，多路开关的控制信号同时与与门的一个输入端是相接的，我们知道与门的逻辑特点是“全1出1，有0出0”那么控制信号是0的话，这时与门输出的也是一个0（低电平），与让的输出是0，V1管就截止，在多路控制开关的控制信号是0（低电平）时，多路开关是与锁存器的Q非端相接的（即P0口作为I/O口线使用）。
P0口用作I/O口线，其由数据总线向引脚输出（即输出状态Output）的工作过程：当写锁存器信号CP 有效，数据总线的信号→锁存器的输入端D→锁存器的反向输出Q非端→多路开关→V2管的栅极→V2的漏极到输出端P0.X。前面我们已讲了，当多路开关的控制信号为低电平0时，与门输出为低电平，V1管是截止的，所以作为输出口时，P0是漏极开路输出，类似于OC门，当驱动上接电流负载时，需要外接上拉
电阻。
下图就是由内部数据总线向P0口输出数据的流程图（红色箭头）。
P0口用作I/O口线，其由引脚向内部数据总线输入（即输入状态Input）的工作过程：数据输入时（读P0口）有两种情况
1、读引脚
读芯片引脚上的数据，读引脚数时，读引脚缓冲器打开（即三态缓冲器的控制端要有效），通过内部数据总线输入，请看下图（红色简头）。
2、读锁存器
通过打开读锁存器三态缓冲器读取锁存器输出端Q的状态，请看下图（红色箭头）：
在输入状态下，从锁存器和从引脚上读来的信号一般是一致的，但也有例外。例如，当从内部总线输出低电平后，锁存器Q＝0，Q非＝1，场效应管T2开通，端口线呈低电平状态。此时无论端口线上外接的信号是低电乎还是高电平，从引脚读入单片机的信号都是低电平，因而不能正确地读入端口引脚上的信号。又如，当从内部总线输出高电平后，锁存器Q＝1，Q非＝0，场效应管T2截止。如外接引脚信号为低电平，从引脚上读入的信号就与从锁存器读入的信号不同。为此，8031单片机在对端口P0一P3的输入操作上，有如下约定：为此，8051单片机在对端口P0一P3的输入操作上，有如下约定：凡属于读-修改-写方式的指令，从锁存器读入信号，其它指令则从端口引脚线上读入信号。
读-修改-写指令的特点是，从端口输入(读)信号，在单片机内加以运算(修改)后，再输出(写)到该端口上。下面是几条读--修改-写指令的例子。
这样安排的原因在于读-修改-写指令需要得到端口原输出的状态，修改后再输出，读锁存器而不是读引脚，可以避免因外部电路的原因而使原端口的状态被读错。
P0端口是8031单片机的总线口，分时出现数据D7一D0、低8位地址A7一AO，以及三态，用来接口存储器、外部电路与外部设备。P0端口是使用最广泛的I／O端口。
个人总结：
P0口作输出时是开漏OD输出，故需要外接上拉电阻；
同一个端口可以分时做输入和输出用。
2、作为地址/数据复用口使用时的工作原理
在访问外部存储器时P0口作为地址/数据复用口使用。
这时多路开关…控制?信号为…1?，…与门?解锁，…与门?输出信号电平由“地址/数据”线信号决定；多路开关与反相器的输出端相连，地址信号经“地址/数据”线→反相器→V2场效应管栅极→V2漏极输出。
例如：控制信号为1，地址信号为“0”时，与门输出低电平，V1管截止；反相器输出高电平，V2管导通，输出引脚的地址信号为低电平。请看下图（兰色字体为电平）：
反之，控制信号为“1”、地址信号为“1”，“与门”输出为高电平，V1管导通；反相器输出低电平，V2管截止，输出引脚的地址信号为高电平。请看下图（兰色字体为电平）：
可见，在输出“地址/数据”信息时，V1、V2管是交替导通的，负载能力很强，可以直接与外设存储器相连，
无须增加总线驱动器。
P0口又作为数据总线使用。在访问外部程序存储器时，P0口输出低8位地址信息后，将变为数据总线，以便读指令码（输入）。
在取指令期间，“控制”信号为“0”，V1管截止，多路开关也跟着转向锁存器反相输出端Q非；CPU 自动将0FFH（11111111，即向D锁存器写入一个高电平…1?）写入P0口锁存器，使V2管截止，在读引脚信号控制下，通过读引脚三态门电路将指令码读到内部总线。请看下图
如果该指令是输出数据，如MOVX @DPTR，A（将累加器的内容通过P0口数据总线传送到外部RAM中），则多路开关“控制”信号为…1?，“与门”解锁，与输出地址信号的工作流程类似，数据据由“地址/数据”线→反相器→V2场效应管栅极→V2漏极输出。
如果该指令是输入数据（读外部数据存储器或程序存储器），如MOVX A，@DPTR（将外部RAM某一存储单元内容通过P0口数据总线输入到累加器A中），则输入的数据仍通过读引脚三态缓冲器到内部总线，其过程类似于上图中的读取指令码流程图。
通过以上的分析可以看出，当P0作为地址/数据总线使用时，在读指令码或输入数据前，CPU自动向P0口锁存器写入0FFH，破坏了P0口原来的状态。因此，不能再作为通用的I/O端口。大家以后在系统设计时务必注意，即程序中不能再含有以P0口作为操作数（包含源操作数和目的操作数）的指令。
二、P1端口的结构及工作原理
P1口的结构最简单，用途也单一，仅作为数据输入/输出端口使用。输出的信息有锁存，输入有读引脚和读锁存器之分。P1端口的一位结构见下图.
由图可见，P1端口与P0端口的主要差别在于，P1端口用内部上拉电阻R代替了P0端口的场效应管T1，并且输出的信息仅来自内部总线。由内部总线输出的数据经锁存器反相和场效应管反相后，锁存在端口线上，所以，P1端口是具有输出锁存的静态口。
由上图可见，要正确地从引脚上读入外部信息，必须先使场效应管关断，以便由外部输入的信息确定引脚的状态。为此，在作引脚读入前，必须先对该端口写入l。具有这种操作特点的输入/输出端口，称为准双向I/O口。8051单片机的P1、P2、P3都是准双向口。P0端口由于输出有三态功能，输入前，端口线已处于高阻态，无需先写入l后再作读操作。
P1口的结构相对简单，前面我们已详细的分析了P0口，只要大家认真的分析了P0口的工作原理，P1口我想大家都有能力去分析，这里我就不多论述了。
单片机复位后，各个端口已自动地被写入了1，此时，可直接作输入操作。如果在应用端口的过程中，已向P1一P3端口线输出过0，则再要输入时，必须先写1后再读引脚，才能得到正确的信息。此外，随输入指令的不同，H端口也有读锁存器与读引脚之分。
三、P2端口的结构及工作原理:
P2端口的一位结构见下图：
由图可见，P2端口在片内既有上拉电阻，又有切换开关MUX，所以P2端口在功能上兼有P0端口和P1端口的特点。这主要表现在输出功能上，当切换开关向下接通时，从内部总线输出的一位数据经反相器和场效应管反相后，输出在端口引脚线上；当多路开关向上时，输出的一位地址信号也经反相器和场效应管反相后，输出在端口引脚线上。
对于8031单片机必须外接程序存储器才能构成应用电路（或者我们的应用电路扩展了外部存储器），而P2端口就是用来周期性地输出从外存中取指令的地址(高8位地址)，因此，P2端口的多路开关总是在进行切换，分时地输出从内部总线来的数据和从地址信号线上来的地址。因此P2端口是动态的I/O端口。输出数据虽被锁存，但不是稳定地出现在端口线上。其实，这里输出的数据往往也是一种地址，只不过是外部RAM 的高8位地址。
在输入功能方面，P2端口与P0和H端口相同，有读引脚和读锁存器之分，并且P2端口也是准双向口。
可见，P2端口的主要特点包括：
①不能输出静态的数据；
②自身输出外部程序存储器的高8位地址；
②执行MOVX指令时，还输出外部RAM的高位地址，故称P2端口为动态地址端口。
即然P2口可以作为I/O口使用，也可以作为地址总线使用，下面我们就不分析下它的两种工作状态。
1、作为I/O端口使用时的工作过程
当没有外部程序存储器或虽然有外部数据存储器，但容易不大于256B，即不需要高8位地址时（在这种情况下，不能通过数据地址寄存器DPTR读写外部数据存储器），P2口可以I/O口使用。这时，“控制”
信号为“0”，多路开关转向锁存器同相输出端Q，输出信号经内部总线→锁存器同相输出端Q→反相器→V2管栅极→V2管9漏极输出。
由于V2漏极带有上拉电阻，可以提供一定的上拉电流，负载能力约为8个TTL与非门；作为输出口前，同样需要向锁存器写入“1”，使反相器输出低电平，V2管截止，即引脚悬空时为高电平，防止引脚被钳位在低电平。读引脚有效后，输入信息经读引脚三态门电路到内部数据总线。
2、作为地址总线使用时的工作过程
P2口作为地址总线时，“控制”信号为…1?，多路开关车向地址线（即向上接通），地址信息经反相器→V2管栅极→漏极输出。由于P2口输出高8位地址，与P0口不同，无须分时使用，因此P2口上的地址信息（程序存储器上的A15~A8）功数据地址寄存器高8位DPH保存时间长，无须锁存。
四、P3端口的结构及工作原理
P3口是一个多功能口，它除了可以作为I/O口外，还具有第二功能，P3端口的一位结构见下图。
由上图可见，P3端口和Pl端口的结构相似，区别仅在于P3端口的各端口线有两种功能选择。当处于第一功能时，第二输出功能线为1，此时，内部总线信号经锁存器和场效应管输入/输出，其作用与P1
端口作用相同，也是静态准双向I/O端口。当处于第二功能时，锁存器输出1，通过第二输出功能线输出特定的内含信号，在输入方面，即可以通过缓冲器读入引脚信号，还可以通过替代输入功能读入片内的特定第二功能信号。由于输出信号锁存并且有双重功能，故P3端口为静态双功能端口。
P3口的特殊功能（即第二功能）：
使P3端品各线处于第二功能的条件是:
1、串行I/O处于运行状态(RXD,TXD);
2、打开了处部中断(INT0,INT1);
3、定时器/计数器处于外部计数状态(T0,T1)
4、执行读写外部RAM的指令(RD,WR)
在应用中,如不设定P3端口各位的第二功能(WR,RD信叼的产生不用设置),则P3端口线自动处于第一功能状态，也就是静态I／O端口的工作状态。在更多的场合是根据应用的需要，把几条端口线设置为第二功能，而另外几条端口线处于第一功能运行状态。在这种情况下，不宜对P3端口作字节操作，需采用位操作的形式。
端口的负载能力和输入／输出操作:
P0端口能驱动8个LSTTL负载。如需增加负载能力，可在P0总线上增加总线驱动器。P1，P2，P3端口各能驱动4个LSTTL负载。
前已述及，由于P0-P3端口已映射成特殊功能寄存器中的P0一P3端口寄存器，所以对这些端口寄存器的读／写就实现了信息从相应端口的输入／输出。例如：
MOV A，P1 ；把Pl端口线上的信息输入到A
MoV P1，A ；把A的内容由P1端口输出
MOV P3，#0FFH ；使P3端口线各位置l
AT89C51单片机的主要工作特性： ·内含4KB的FLASH存储器，擦写次数1000次； ·内含28字节的RAM； ·具有32根可编程I/O线； ·具有2个16位可编程定时器； ·具有6个中断源、5个中断矢量、2级优先权的中断结构； ·具有1个全双工的可编程串行通信接口； ·具有一个数据指针DPTR; ·两种低功耗工作模式，即空闲模式和掉电模式； ·具有可编程的3级程序锁定定位； AT89C51的工作电源电压为5（1±0.2）V且典型值为5V,最高工作频率为24MHz. AT89C51各部分的组成及功能： 1.单片机的中央处理器（CPU）是单片机的核心，完成运算和操作控制，主要包括运算器和控制器两部分。
（1）运算器 运算器主要用来实现算术、逻辑运算和位操作。其中包括算术和逻辑运算单元ALU、累加器ACC、B寄存器、程序状态字PSW和两个暂存器等。 ALU是运算电路的核心，实质上是一个全加器，完成基本的算术和逻辑运算。算术运算包括加、减、乘、除、增量、减量、BCD码运算；逻辑运算包括“与”、“或”、“异或”、左移位、右移位和半字节交换，以及位操作中的位置位、位复位等。 暂存器1和暂存器2是ALU的两个输入，用于暂存参与运算的数据。ALU的输出也是两个：一个是累加器，数据经运算后，其结果又通过内部总线返回到累加器；另一个是程序状态字PSW，用于存储运算和操作结果的状态。 累加器是CPU使用最频繁的一个寄存器。ACC既是ALU处理数据的来源，又是ALU运算结果的存放单元。单片机与片外RAM或I/O扩展口进行数据交换必须通过ACC来进行。 B寄存器在乘法和除法指令中作为ALU的输入之一，另一个输入来自ACC。运算结果存于AB寄存器中。 （2）控制器 控制器是识别指令并根据指令性质协调计算机内各组成单元进行工作的部件，主要包括程序计数器PC、PC增量器、指令寄存器、指令译码器、定时及控制逻辑电路等，其功能是控制指令的读入、译码和执行，并对指令执行过程进行定时和逻辑控制。AT89C51单片机中，PC是一个16位的计数器，可对64KB程序存储器进行寻址。复位时PC的内容是0000H. (3)存储器 单片机内部的存储器分为程序存储器和数据存储器。AT89C51单片机的程序存储器采用4KB的快速擦写存储器Flash Memory,编程和擦除完全是电器实现。 （4）外围接口电路 AT89C51单片机的外围接口电路主要包括：4个可编程并行I/O口,1个可编程串行口，2个16位的可编程定时器以及中断系统等。 AT89C51的工作原理： 1.引脚排列及功能 AT89C51的封装形式有PDIP,TQFP,PLCC等，现以PDIP为例。 （1）I/O口线 ·P0口 8位、漏极开路的双向I/O口。 当使用片外存储器及外扩I/O口时，P0口作为低字节地址/数据复用线。在编程时，P0口可用于接收指令代码字节；程序校验时，可输出指令字节。P0口也可做通用I/O口使用，但需加上拉电阻。作为普通输入时，应输出锁存器配置1。P0口可驱动8个TTL负载。 ·P1口 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 P1口是为用户准备的I/O双向口。在编程和校验时，可用作输入低8位地址。用作输入时，应先将输出锁存器置1。P1口可驱动4个TTL负载。 ·P2 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 当使用外存储器或外扩I/O口时，P2口输出高8位地址。在编程和校验时，P2口接收高字节地址和某些控制信号。 ·P3 8位、准双向I/O口，具有内部上拉电阻。 P3口可作为普通I/O口。用作输入时，应先将输出锁存器置1。在编程/校验时，P3口接收某些控制信号。它可驱动4个TTL负载。 （2）控制信号线
绝对经典 按常规，在51端口（P1、P2、P3）某位用作输入时，必须先向对应的锁存器写入1，使FET截止。一般情况是这样，也有例外。所谓IO口内部与电源相连的上拉电阻而非一常规线性电阻，实质上，该电阻是由两个场效应管并联在一起：一个FET为负载管，其阻值固定；另一个FET 可工作在导通或截止两种状态（姑且叫可变FET）。使其总电阻值变化近似为0或阻值较大（20千欧--40千欧）两种情况。当和端口锁存器相连的FET由导通至截止时，该阻值近似为0，可将引脚快速上拉至高电平；当和锁存器相连的FET由截止至导通时，该电阻呈现较大阻值，限制了和端口锁存器相连的FET的导通电流。 51I/O口作为输入端和外部信号相连有时必须考虑上述特性，本人在设计LTP1245热敏打印头驱动板时，资料上推介热敏头“抬头”和“纸尽”信号由头中内嵌检测电路提供，MCU IO口采集该信号时需加缓冲（如74HC04）。当时本人认为51IO口上拉电阻为一较大阻值的固定电阻，对输入信号无影响，故未加缓冲电路（为降低成本能省则省）。可到调试PCBA时发现，“抬头”、“纸尽”状态变化时，采集信号只在3.90V--5.10V之间变化,应为低电平时无低电平输出。究其原因，打印头的“抬头”、“缺纸”信号输出为一光敏三极管的集电极输出，集电极和电源间原有一个负载电阻，饱和导通设计工作电流仅为450--1100微安，当该集电极直接和MCU IO口某位相连时，IO口上拉电阻和光敏三极管负载电阻并联，当IO口上拉时，上拉电阻极小致使光敏三极管直流负载线斜率陡然增大，工作状态进入放大区而非希望的饱和区。当时在不改硬件的条件下，我几乎无计可施，甚至想到了准备烧断IO口上拉电阻（前两天我曾发帖求救怎么烧断IO 口上拉电阻的方法）后来听网友建议该方法风险较大，所以总想用软件方法解决。 后来我的解决方法是：采样信号前不是先向对应锁存器写1，而是先写入0，再写入1，延时约10毫秒以上，然后再采样（当然此法只适应于采样频率很低的情况）。这样作的目的是：先写入0迫使IO口上拉电阻先为一较大值，此时如果外部光敏三极管本来处于截止状态，当完成上述一系列锁存器的写入过程后光敏管仍为截止态，IO口正确采样到高电平；此时如果外部
【转】单片机IO口设置推挽和开漏的区别（转自网易博客冷水泡茶的日志）2010-09-28 13:43 单片机IO口设置推挽和开漏的区别 一般情况下我们在电路设计编程过程中设置单片机，大多是按照固有的模式去做的，做了几年这一行了，也没碰到过什么问题。昨天就遇到了这样一个问题，电路结构如图一，在这种情况下STC单片机与410单片机通讯是没问题的 但是与PC就无法通讯了，STC收不到PC的命令，以前410的位置是用的STC的片子一直没问题，我想也许是驱动能力不够，在410TX端加了上拉，不过没起作用。 用示波器监视串口得到面的波形 这说明sp3232下拉得不够，于是加了下拉，还是没起作用。又把410端口内部的上拉去掉，结果还是一样。 最后请教老师，在410程序里将TX的工作方式由推挽式改为开漏式，一切ok~！
从网上查了推挽和开漏的区别，放在这里免得以后再到处找了，给自己保存了 我们先来说说集电极开路输出的结构。集电极开路输出的结构如图1所示，右边的那个三极管集电极什么都不接，所以叫做集电极开路（左边的三极管为反相之用，使输入为“0”时，输出也为“0”）。对于图1，当左端的输入为“0”时，前面的三极管截止（即集电极C跟发射极E之间相当于断开），所以5V电源通过1K电阻加到右边的三极管上，右边的三极管导通（即相当于一个开关闭合）；当左端的输入为“1”时，前面的三极管导通，而后面的三极管截止（相当于开关断开）。 我们将图1简化成图2的样子。图2中的开关受软件控制，“1”时断开，“0”时闭合。很明显可以看出，当开关闭合时，输出直接接地，所以输出电平为0。而当开关断开时，则输出端悬空了，即高阻态。这时电平状态未知，如果后面一个电阻负载（即使很轻的负载）到地，那么输出端的电平就被这个负载拉到低电平了，所以这个电路是不能输出高电平的。 再看图三。图三中那个1K的电阻即是上拉电阻。如果开关闭合，则有电流从1K电阻及开关上流过，但由于开关闭其它三个口带内部上拉），当我们要使用输入功能时，只要将输出口设置为1即可，这样就相当于那个开关断开，而对于P0口来说，就是高阻态了。 对于漏极开路（OD）输出，跟集电极开路输出是十分类似的。将上面的三极管换成场效应管即可。这样集电极就变成了漏极，OC就变成了OD，原理分析是一样的。 另一种输出结构是推挽输出。推挽输出的结构就是把上面的上拉电阻也换成一个开关，当要输出高电平时，上面的开关通，下面的开关断；而要输出低电平时，则刚好相反。比起OC或者OD来说，这样的推挽结构高、低电平驱动能力都很强。如果两个输出不同电平的输出口接在一起的话，就会产生很大的电流，有可能将输出口烧坏。而上面说的OC或OD输出则不会有这样的情况，因为上拉电
DANPAINJI 51单片机I/O口使用经验 字体大小: 小中大作者：来源：日期：2006-08-18 点击：364 按常规，在51端口（P1、P2、P3）某位用作输入时，必须先向对应的锁存器写入1，使FET 截止。一般情况是这样，也有例外。所谓IO口内部与电源相连的上拉电阻而非一常规线性电阻，实质上，该电阻是由两个场效应管并联在一起：一个FET为负载管，其阻值固定；另一个FET可工作在导通或截止两种状态（姑且叫可变FET）。使其总电阻值变化近似为0或阻值较大（20千欧--40千欧）两种情况。当和端口锁存器相连的FET由导通至截止时，该阻值近似为0，可将引脚快速上拉至高电平；当和锁存器相连的FET由截止至导通时，该电阻呈现较大阻值，限制了和端口锁存器相连的FET的导通电流。 51I/O口作为输入端和外部信号相连有时必须考虑上述特性，本人在设计LTP1245热敏打印头驱动板时，资料上推介热敏头“抬头”和“纸尽”信号由头中内嵌检测电路提供，MCU IO口采集该信号时需加缓冲（如74HC04）。当时本人认为51IO口上拉电阻为一较大阻值的固定电阻，对输入信号无影响，故未加缓冲电路（为降低成本能省则省）。可到调试PCBA时发现，“抬头”、“纸尽”状态变化时，采集信号只在3.90V--5.10V之间变化,应为低电平时无低电平输出。究其原因，打印头的“抬头”、“缺纸”信号输出为一光敏三极管的集电极输出，集电极和电源间原有一个负载电阻，饱和导通设计工作电流仅为450--1100微安，当该集电极直接和MCU IO口某位相连时，IO口上拉电阻和光敏三极管负载电阻并联，当IO口上拉时，上拉电阻极小致使光敏三极管直流负载线斜率陡然增大，工作状态进入放大区而非希望的饱和区。当时在不改硬件的条件下，我几乎无计可施，甚至想到了准备烧断IO口上拉电阻（前两天我曾发帖求救怎么烧断IO口上拉电阻的方法）后来听网友建议该方法风险较大，所以总想用软件方法解决。 后来我的解决方法是：采样信号前不是先向对应锁存器写1，而是先写入0，再写入1，延时约10毫秒以上，然后再采样（当然此法只适应于采样频率很低的情况）。这样作的目的是：先写入0迫使IO口上拉电阻先为一较大值，此时如果外部光敏三极管本来处于截止状态，当完成上述一系列锁存器的写入过程后光敏管仍为截止态，IO口正确采样到高电平；此时如果外部光敏三极管基极电流足够大有容许三极管饱和导通的条件（即基极吸收到充分光强），虽然采样一开始集电极被人为钳位在低电平，但当下一时隙和IO口相连的锁存器被写入1时，在IO口上拉电阻中的可变FET导通之前，光敏三极管已先进入饱和态而又把引脚钳位在实际输出的低电平，此时MCU IO口的上拉电阻仍为较大阻值，同时和原光敏三极管集电极负载电阻并联（考虑并联后阻值变化，原光敏三极管集电极负载电阻需增大到适当阻值）充当饱和导通后光敏三极管的负载电阻，事实上，IO口上拉电阻中的可变FET未来得及导通又被截止了，由此又保证了信号低电平的正确采样。经过波形测试问题得
一、P0端口的结构及工作原理 P0端口8位中的一位结构图见下图： 由上图可见，P0端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关、一个与非门、一个与门及场效应管驱动电路构成。 下面，先分析组成P0口的各个部分： 先看输入缓冲器：在P0口中，有两个三态的缓冲器，在其的输出端可以是高电平、低电平，同时还有一种就是高阻状态（或称为禁止状态），上面一个是读锁存器的缓冲器，下面一个是读引脚的缓冲器，读取P0.X引脚上的数据，要使这个三态缓冲器有效，引脚上的数据才会传输到部数据总线上。 D锁存器：在51单片机的32根I/O口线中都是用一个D触发器来构成锁存器的。D端是数据输入端，CP是控制端（也就是时序控制信号输入端），Q是输出端，Q非是反向输出端。 多路开关：在51单片机中，不需要外扩展存储器时，P0口可以作为通用的输入输出端口（即I/O）使用，对于8031（部没有ROM）的单片机或者编写的程序超过了单片机部的存储器容量，需要外扩存储器时，P0口就作为‘地址/数据’总线使用。这个多路选择开关就是用于选择是做为普通I/O口使用还是作为‘数据/地址’总线使用的选择开关了。当多路开关与下面接通时，P0口是作为普通的I/O口使用的，当多路开关是与上面接通时，P0口是作为‘地址/数据’总线使用的。 输出驱动部份：P0口的输出是由两个MOS管组成的推拉式结构，也就是说，这两个MOS管一次只能导通一个，当V1导通时，V2就截止，当V2导通时，V1截止。
P0口作为I/O端口使用时，多路开关的控制信号为0（低电平），V1管截止，多路开关是与锁存器的Q非端相接的（即P0口作为I/O口线使用）。作为地址/数据线使用时，多路开关的控制信号为1，V1管由地址/数据线决定，多路开关与地址/数据线连接。 输出过程： 1、I/O输出工作过程：当写锁存器信号CP有效，数据总线的信号→锁存器的输入端D→锁存器的反向输出Q非端→多路开关→V2管的栅极→V2的漏极到输出端P0.X。这时多路开关的控制信号为低电平0，V1管是截止的，所以作为输出口时，P0是漏极开路输出，类似于OC门，当驱动上接电流负载时，需要外接上拉电阻。 下图就是由部数据总线向P0口输出数据的流程图（红色箭头）。 2、地址输出过程 控制信号为1，地址信号为“0”时，与门输出低电平，V1管截止；反相器输出高电平，V2管导通，输出引脚的地址信号为低电平。
广西工学201 2011学年 2学期课程考核试 考核课单片机技卷）考核班通08082 考核类闭学生人 8 打印份 8 一、填空题（每小分，2分 1．若累加器A中的数据为67H，则PSW中的P=_1__。 2. 一个机器周期＝ _6_个状态周期＝12个振荡周期。 3．89C51的堆栈是按照先进后出的原则进行存取的RAM区。 4. 用一条指令实现以下功能: 若A中数据不等于200，则程序转至PROM_ CJNZ A，#200H，PROM__。 5. 为了使10H—17H作工作寄存器使用RS1， RS0的取值为__1，0。 6. 89C51中21个特殊功能寄存器，其地址凡是能被8整除的都有位寻址功能。 7. 89C51单片机有片内ROM容量_4KB , RAM容量128。 8. 某串行通信中有1个起始位,8个数据位和1个停止位,应选择的异步串行通信方式为方式1。 9. 在89C51单片机初始化时，SP存放的是07H。 10. 当89C51引脚ALE信号有效时,表示从P0口稳定地送出了_数据和地信息。 四、判断题（每小题2分，共20分） 1．如果发生除法溢出错误，则PSW标志位P置1。（∨） 5．对于89C51单片机，当CPU对内部程序存储器寻址超过4K时，系统会自动在外部程序存储器中寻址（∨）。 6．外加晶振频率越高，系统运算速度也就越快，系统性能也就越好（∨）。 7. 位TF0是定时器T1的溢出中断标志位。（∨） 8．在定时器T0和外部中断1都设为高优先级时，外部中断1优先级高于定时器T0。（×） 9．子程序的返回指令是RETI ，中断程序的返回指令是RET。（×） 10．波特率是数据传输的速率，指每秒传送的字节数。（∨） 3、51有 5个中断源，有2个中断优先级，优先级由软件填写特殊功能寄存器 IP 加以选择 4、中断请求信号有电平触发和脉冲触发两种触发方式。 6、74LS273通常用来作简单输出接口扩展；而74LS244则常用来作简单输入接口扩展。 7、A/D转换器的三个重要指标是转换速度、分辨率和转换精度。 二、选择题（从备选答案中选择一个正确答案，并将代号写在括号内。每题2分，共10分） 1、MCS-51单片机外扩存储器芯片时，4个I/O口中用作数据总线的是（ B ）。 （A）P0和P2口（B）P0口（C）P2和P3口（D）P2口 2、访问外部数据存储器时，不起作用的信号是（ C ）。 WRPSENRD（D）（CA））（B）ALE （3、使用定时器T1时，有几种工作模式（ C ）。 （A）1种（B）2种（C）3种（D）4种 4、MCS-51响应中断时，下面哪一个条件不是必须的（ C ）。 A、当前指令执行完毕 B、中断是开放的 C、没有同级或高级中断服务 D、必须有RETI指令 5、当MCS-51进行多机通讯时，串行接口的工作方式应选为（ C ）。 （A）方式0 （B）方式1 （C）方式2 （D）方式0或方式2 三、简答题（每题15分，共30分） 1、MCS-51单片机内部有几个定时/计数器？它们由哪些寄存器组成？ 答：MCS-51单片机内部有两个16位可编程的定时/计数器，简称定时器0（T0）和定时器1（T1）。它们分别由方式寄存器TMOD、控制寄存组成。TL1、TH1，TL0、TH0和数据寄存器TCON器． 一、填空题（每空1分，共20分） 1、计算机的系统总线有地址总线、控制总线和数据总线。 2、通常、单片机上电复位时PC= 0000H ，SP= 07H ；而工作寄存器则缺省采用第 00 组，这组寄存器的地址范围是从000H~007H 。 3、JZ e 的操作码地址为1000H，e=20H，它转移的目标地址为 1022H 。 4、汇编语言中可以使用伪指令，它们不是真正的指令，只是用来对汇编过程进行 某种控制进行某种控制。
姓名：学号：日期： 实验二单片机I/O口的使用 一、实验名称：单片机I/O口的使用 二、实验目的 1.掌握在Keil环境下建立项目、添加、保存源文件文件、编译源程序的方法； 2.掌握运行、步进、步越、运行到光标处等几种调试程序的方法； 3.掌握在Proteus环境下建立文件原理图的方法； 4.实现Proteus与Keil联调软件仿真。 三、使用仪器设备编号、部件及备件 1.实验室电脑； 2.单片机实验箱。 四、实验过程及数据、现象记录 1.在Proteus环境下建立如下仿真原理图，并保存为文件； 原理图中常用库元件的名称： 无极性电容：CAP 极性电容：CAP-ELEC 单片机：AT89C51 晶体振荡器：CRYSTAL 电阻：RES 按键：BUTTON 发光二极管：红色LED-RED 绿色LED-GREEN 蓝色LED-BLUE 黄色LED-YELLOW 2.在Keil环境下建立源程序并保存为.ASM文件，生成.HEX文件； 参考程序如下： ORG 0000H LJMP MAIN ORG 0100H MAIN: MOV A,# H LOOP: MOV P2,A CALL DELAY SJMP LOOP DELAY: MOV R1,# H DL1: MOV R2,# H DL2: MOV R3,# H DJNZ R3,$
DJNZ R2,DL2 DJNZ R1,DL1 RET END 将以上程序补充完整，流水时间间隔为50ms。 3.将.HEX文件导入仿真图，运行并观察结果； 4.利用Keil软件将程序下载至实验箱，进行硬件仿真，观察实验结果。 五、实验数据分析、误差分析、现象分析 现象：进行软硬件仿真时，观察到8支LED发光二极管流水发光。 六、回答思考题 1.如何让改变流水方向？ 2.若将R3至R10上拉电阻省略，8支LED还能正常发光吗？ 3.如果将LED接到P0口与接到P2口硬件设计时应注意什么问题？ Keil软件建立项目的方法： 1.新建项目 2.新建文件 3.添加文件 4.设置选项 5.重建所有目标文件 6.调试仿真
51单片机的电子钟以及lcd1602显示器的工作原理 基于51单片机的电子钟C语言程序 #include
51单片机IO端口的四种输入输出模式(by wuleisly) 单片机I O口的使用对所有单片机玩家来说都是“家常便饭”，但是你真的了解I O 口吗？你真的能按你的需要配置I O口吗？ 一、准双向口输出 准双向口输出类型可用作输出和输入功能而不需重新配置 口线输出状态。这是因为当口线 输出为1时驱动能力很弱，允许外部装置将其拉低。当引脚输出为低时，它的驱动能力很强， 可吸收相当大的电流。（准双向口有3个上拉晶体管适应不同的需要） 准双向口读外部状态前,要先锁存为…1?,才可读到外部正确的状态. 二、强推挽输出 推挽输出配置的下拉结构与开漏输出以及准双向口的下拉 结构相同，但当锁存器为1时提供持续的强上拉。推挽模式一般用于需要更大驱动电流的情况。 三、仅为输入（高阻） 输入口带有一个施密特触发输入以及一个干扰抑制电路。 四、开漏输出配置(若外加上拉电阻，也可读) 当口线锁存器为0时，开漏输出关闭所有上拉晶体管。当作为一个逻辑输出时，这种配置方式必须有外部上拉，一般通过电阻外接到V c c。如果外部有上拉电阻，开漏的I/O口还可读外部状态，即此时被配置为开漏模式的I/O口还可作为输入I/O口。这种方式的下拉与准双向口相同。 开漏端口带有一个施密特触发输入以及一个干扰抑制电路。 关于I/O口应用注意事项： 1.有些是I/O口由低变高读外部状态时,读不对,实际没有损坏,软件处理一下即可。 因为1T的8051单片机速度太快了,软件执行由低变高指令后立即读外部状态,此时由于实际输出还没有变高,就有可能读不
对,正确的方法是在软件设置由低变高后加1到2个空操作指令延时,再读就对了. 有些实际没有损坏,加上拉电阻就OK了 有些是外围接的是NP N三极管,没有加上拉电阻,其实基极串多 大电阻,I/O口就应该上拉多大的电阻,或者将该I/O口设置为强 推挽输出. 2.驱动L E D发光二极管没有加限流电阻,建议加1K以上的限流电阻,至少也要加470欧姆以上 做行列矩阵按键扫描电路时,实际工作时没有加限流电阻,实际工作时可能出现2个I/O口均输出为低,并且在按键按下时,短接在一起,我们知道一个C MOS电路的2个输出脚不应该直接短接在一起,按键扫描电路中,此时一个口为了读另外一个口的状态,必须先置高才能读另外一个口的状态,而8051单?片机的弱上 拉口在由0变为1时,会有2时 钟的强推挽高输出电流输出到另外一个输出为低的I/O口,就有 可能造成I/O口损坏.建议在其中的一侧加1K限流电阻,或者在 软件处理上,不要出现按键两端的I/O口同时为低. 一种典型三极管控制电路: 如果用弱上拉控制，建议加上拉电阻R1(3.3K～10K)，如果不加上拉电阻R1(3. 3K～10K)， 建议R2的值在15K以上，或用强推挽输出。 典型发光二极管控制电路:
1602LCD 分为带背光和不带背光两种，基控制器大部分为HD44780，带背光的比不带背光的厚，是否带背光在应用中并无差别 1602LCD 主要技术参数： 显示容量:16×2 个字符 芯片工作电压:4.5—5.5V 工作电流:2.0mA(5.0V) 模块最佳工作电压:5.0V 字符尺寸:2.95×4.35(W×H)mm 引脚功能说明 1602LCD 采用标准的 14脚（无背光）或 16脚（带背光）接口，各引脚接口说明如表 10-13所示: 编号符号引脚说明编号符号引脚说明 1 VSS 电源地 9 D 2 数据 2 VDD 电源正极 10 D 3 数据 3 VL 液晶显示偏压 11 D 4 数据 4 RS 数据/命令选择 12 D 5 数据 5 R/W 读/写选择 13 D 6 数据 6 E 使能信号 14 D 7 数据 7 D0 数据 15 BLA 背光源正极 8 D1 数据 16 BLK 背光源负极 表 10-13：引脚接口说明表 第 1 脚：VSS 为地电源。 第 2 脚：VDD接 5V正电源。 第 3 脚：VL为液晶显示器对比度调整端，接正电源时对比度最弱，接地时对比度最高，对比度过高时会产生“鬼影”，使用时可以通过一个 10K 的电位器调整对比度。 第 4 脚：RS 为寄存器选择，高电平时选择数据寄存器、低电平时选择指令寄存器。 第 5 脚：R/W 为读写信号线，高电平时进行读操作，低电平时进行写操作。当 RS和 R/W 共同为低电平时可以写入指令或者显示地址，当 RS 为低电平 R/W 为高电平时可以读忙信号，当 RS 为高电平 R/W为低电平时可以写入数据。 第 6 脚：E端为使能端，当 E 端由高电平跳变成低电平时，液晶模块执行命令。 第 7～14脚：D0～D7为 8 位双向数据线。 第 15脚：背光源正极。 第 16脚：背光源负极。 LCD寄存器的选择
51单片机IO口应用详解 MCS-51是标准的40引脚双列直插式集成电路芯片,引脚分布请参照单片机引脚图： 这4个I/O口具有不完全相同的功能,大家可得学好了,其它书本里虽然有,但写的太深,对于初学者来说很难理解的,我这里都是按我自已的表达方式来写的,相信你也能够理解的。 P0口有三个功能： 1、外部扩展存储器时,当做数据总线（如图1中的D0~D7为数据总线接口） 2、外部扩展存储器时,当作地址总线（如图1中的A0~A7为地址总线接口） 3、不扩展时,可做一般的I/O使用,但内部无上拉电阻,作为输入或输出时应在外部接上拉电阻。 P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。 P2口有两个功能： 1、扩展外部存储器时,当作地址总线使用 2、做一般I/O口使用,其内部有上拉电阻; P3口有两个功能： 除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻）,还有一些特殊功能,由特殊寄存器来设置,具体功能请参考我们后面的引脚说明。 有内部EPROM的单片机芯片（例如8751）,为写入程序需提供专门的编程脉冲和编程电源,这些信号也是由信号引脚的形式提供的, 即：编程脉冲：30脚（ALE/PROG） 编程电压（25V）：31脚（EA/Vpp） 在介绍这四个I/O口时提到了一个“上拉电阻”那么上拉电阻又是一个什么东东呢？他起什么作用呢？都说了是电阻那当然就是一个电阻啦,当作为输入时,上拉电阻将其电位拉高,若输入为低电平则可提供电流源;所以如果P0口如果作为输入时,处在高阻抗状态,只有外接一个上拉电阻才能有效。 ALE 地址锁存控制信号：在系统扩展时,ALE用于控制把P0口的输出低8位地址送锁存器锁存起
第2章80C51单片机内部结构和工作原理 本章要点 80C51系列单片机内部结构 外部引脚功能 存储空间配置和功能 片内RAM结构和功能 特殊功能寄存器的用途和功能 程序计数器PC的作用和基本工作方式 I/O端口结构、工作原理及功能 时钟和时序 复位电路、复位条件和复位后状态 低功耗工作方式的作用和进入退出的方法 §2-1 内部结构和引脚功能 一、 二、引脚功能 40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O引脚。
⒈电源: ⑴VCC - 芯片电源，接+5V； ⑵VSS - 接地端； ⒉时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 ⒊控制线:控制线共有4根， ⑴ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ①ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址 ②PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。 ⑵PSEN:外ROM读选通信号。 ⑶RST/VPD:复位/备用电源。 ①RST（Reset）功能：复位信号输入端。 ②VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 ⑷EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 ①EA功能：内外ROM选择端。 ②Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。 ⒋I/O线 80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。 P3.0 ——RXD：串行口输入端； P3.1 ——TXD：串行口输出端； P3.2 ——INT0：外部中断0请求输入端； P3.3 ——INT1：外部中断1请求输入端； P3.4 ——T0：定时/计数器0外部信号输入端； P3.5 ——T1：定时/计数器1外部信号输入端； P3.6 ——WR：外RAM写选通信号输出端； P3.7 ——RD：外RAM读选通信号输出端。 §2-1 存储空间配置和功能 80C51的存储器组织结构可以分为三个不同的存储空间，分别是： ⑴64KB程序存储器(ROM),包括片内ROM和片外ROM； ⑵64KB外部数据存储器（外RAM）； ⑶256B内部数据存储器(内RAM) (包括特殊功能寄存器）。 80C51存储空间配置图 一、程序存储器（ROM） 地址范围：0000H～FFFFH，共64KB。其中:
AD0809在51单片机中的应用 我们在做一个单片机系统时，常常会遇到这样那样的数据采集，在这些被采集的数据中，大部分可以通过我们的I/O口扩展接口电路直接得到，由于51单片机大部分不带AD转换器，所以模拟量的采集就必须靠A/D或V/F实现。下现我们就来了解一下AD0809与51单片机的接口及其程序设计。 1、AD0809的逻辑结构 ADC0809是8位逐次逼近型A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存译码器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成（见图1）。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。 2、AD0809的工作原理 IN0－IN7：8条模拟量输入通道
ADC0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0 －5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换 过程中应该保持不变，如若模拟量变化太快，则需在输入 前增加采样保持电路。 地址输入和控制线：4条 ALE为地址锁存允许输入线，高电平有效。当ALE线为高电平时，地址锁存与译码器将A， B，C三条地址线的地址信号进行锁存，经译码后被选中的通道的模拟量进转换器进行转换。A，B和C为地址输入线，用于选通IN0－IN7上的一路模拟量输入。通道选择表如下表所示。 C B A 选择的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 数字量输出及控制线：11条 ST为转换启动信号。当ST上跳沿时，所有内部寄存器清零；下跳沿时，开始进行A/D转换；在转换期间，ST应保持低电平。EOC为转换结束信号。当EOC为高电平时，表明转换结束；否则，表明正在进行A/D转换。OE为输出允许信号，用于控制三条输出锁存器向单片机输出转换得到的数据。OE＝1，输出转换得到的数据；OE＝0，输出数据线呈高阻状态。D7－D0为数字量输出线。 CLK为时钟输入信号线。因ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟信号必须由外界提供，通常使用频率为500KHZ， VREF（＋），VREF（－）为参考电压输入。 3、ADC0809应用说明 （1）． ADC0809内部带有输出锁存器，可以与AT89S51单片机直接相连。 （2）．初始化时，使ST和OE信号全为低电平。 （3）．送要转换的哪一通道的地址到A，B，C端口上。 （4）．在ST端给出一个至少有100ns宽的正脉冲信号。 （5）．是否转换完毕，我们根据EOC信号来判断。
实验二I/O口输入、输出实验 一、实验目的 1. 学习I/O口的使用方法。 2. 学习延时子程序、查表程序的编写和使用。 二、参考程序框图 led灯 延时500ms //左移一位 跳转循环 DJNZ R6,DE2。 DJNZ R7,DE1。 RET END 2、I/O口输入输出（方法一） ORG 0000H。 START : MOV P2,#00H。//初始化 MOV P0,#00H。 MOV P1,#0FFH。//p1 MOV DPTR,#TABLE。// MOV 50H,#0FEH。// L0 :MOV A,P1。// CJNE A,#0FFH,L1。 AJMP L0。 L1 :MOV A,P1。 CJNE A,#0FFH,LL1。 AJMP L0。 LL1 :CJNE A,50H,LL2。//是否与地址50h中数据相等 MOV P0,A。//相等输出对应led灯 MOV A,#00H。 MOVC A,@A+DPTR。
MOV P2,A。//输出表格数据到数码管 LCALL DELAY。//延时 LJMP START。//返回程序开头 LL2 :XCH A,50H。//交换数据 RL A。//左移 XCH A,50H。//再次交换，此时地址50h中数据左移一位 INC DPTR。//表格数据地址加一 LJMP LL1。//返回继续比较 DELAY : MOV R7,#01H。//延时程序 DE1 : MOV R6,#28H。 DE2 : MOV R5,#5AH。 DJNZ R5,$。 DJNZ R6,DE2。 DJNZ R7,DE1。 RET TABLE : 。//DB 0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H,82H,0F8H,80H。 DB 06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH。//表格数据END 程序二（方法二） ORG 0000H MOV P2,#00H。//I./O口初始化 MOV P1,#0FFH。//P1口赋FFH初值 MOV P0,#00H。 START : MOV P2,#00H。//P2清0； MOV P0,#00H。//P0清0； MOV R1 ,P1。 MOV A,R1。//读P1口 CJNE A,#0FFH,L1。//是否有数据输入 AJMP START。//无输入则跳转，继续查询 LCALL DELAY。 L1 : MOV R1,P1。//消除按键抖动 MOV A,R1。 CJNE A, #0FFH,LL1。 AJMP START。 LL1 : CJNE A,#0FEH,LL2。//是否按键1输入 MOV P2,#06H。//是则P2输出相应的按键号码 CPL A。//A取反 MOV P0,A。//输出到P0口 LCALL DELAY。//延迟 AJMP LP。//跳转到LP LL2 : CJNE A,#0FDH,LL3。//是否按键2输入 MOV P2,#5BH。//以下同上 CPL A。
51单片机I/O口工作原理 一、P0端口的结构及工作原理 P0端口8位中的一位结构图见下图： 由上图可见，P0端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关、一个与非门、一个与门及场效应管驱动电路构成。再看图的右边，标号为P0.X引脚的图标，也就是说P0.X引脚可以是P0.0到P0.7的任何一位，即在P0口有8个与上图相同的电路组成。 下面，我们先就组成P0口的每个单元部份跟大家介绍一下： 先看输入缓冲器：在P0口中，有两个三态的缓冲器，在学数字电路时，我们已知道，三态门有三个状态，即在其的输出端可以是高电平、低电平，同时还有一种就是高阻状态（或称为禁止状态），大家看上图，上面一个是读锁存器的缓冲器，也就是说，要读取D锁存器输出端Q的数据，那就得使读锁存器的这个缓冲器的三态控制端（上图中标号为…读锁存器?端）有效。下面一个是读引脚的缓冲器，要读取P0.X引脚上的数据，也要使标号为…读引脚?的这个三态缓冲器的控制端有效，引脚上的数据才会传输到我们单片机的内部数据总线上。 D锁存器：构成一个锁存器，通常要用一个时序电路，时序的单元电路在学数字电路时我们已知道，一个触发器可以保存一位的二进制数（即具有保持功能），在51单片机的32根I/O口线中都是用一个D触发器来构成锁存器的。大家看上图中的D锁存器，D端是数据输入端，CP是控制端（也就是时序控制信号输
入端），Q是输出端，Q非是反向输出端。 对于D触发器来讲，当D输入端有一个输入信号，如果这时控制端CP没有信号（也就是时序脉冲没有到来），这时输入端D的数据是无法传输到输出端Q及反向输出端Q非的。如果时序控制端CP的时序脉冲一旦到了，这时D端输入的数据就会传输到Q及Q非端。数据传送过来后，当CP时序控制端的时序信号消失了，这时，输出端还会保持着上次输入端D的数据（即把上次的数据锁存起来了）。如果下一个时序控制脉冲信号来了，这时D端的数据才再次传送到Q端，从而改变Q端的状态。 多路开关：在51单片机中，当内部的存储器够用（也就是不需要外扩展存储器时，这里讲的存储器包括数据存储器及程序存储器）时，P0口可以作为通用的输入输出端口（即I/O）使用，对于8031（内部没有ROM）的单片机或者编写的程序超过了单片机内部的存储器容量，需要外扩存储器时，P0口就作为…地址/数据?总线使用。那么这个多路选择开关就是用于选择是做为普通I/O口使用还是作为…数据/地址?总线使用的选择开关了。大家看上图，当多路开关与下面接通时，P0口是作为普通的I/O口使用的，当多路开关是与上面接通时，P0口是作为…地址/数据?总线使用的。 输出驱动部份：从上图中我们已看出，P0口的输出是由两个MOS管组成的推拉式结构，也就是说，这两个MOS管一次只能导通一个，当V1导通时，V2就截止，当V2导通时，V1截止。 与门、与非门：这两个单元电路的逻辑原理我们在第四课数字及常用逻辑电路时已做过介绍，不明白的同学请回到第四节去看看。 前面我们已将P0口的各单元部件进行了一个详细的讲解，下面我们就来研究一下P0口做为I/O口及地址/数据总线使用时的具体工作过程。 1、作为I/O端口使用时的工作原理 P0口作为I/O端口使用时，多路开关的控制信号为0（低电平），看上图中的线线部份，多路开关的控制信号同时与与门的一个输入端是相接的，我们知道与门的逻辑特点是“全1出1，有0出0”那么控制信号是0的话，这时与门输出的也是一个0（低电平），与让的输出是0，V1管就截止，在多路控制开关的控制信号是0（低电平）时，多路开关是与锁存器的Q非端相接的（即P0口作为I/O口线使用）。 P0口用作I/O口线，其由数据总线向引脚输出（即输出状态Output）的工作过程：当写锁存器信号CP 有效，数据总线的信号→锁存器的输入端D→锁存器的反向输出Q非端→多路开关→V2管的栅极→V2的漏极到输出端P0.X。前面我们已讲了，当多路开关的控制信号为低电平0时，与门输出为低电平，V1管是截止的，所以作为输出口时，P0是漏极开路输出，类似于OC门，当驱动上接电流负载时，需要外接上拉
51单片机原理介绍 单片机是一种控制芯片，一个微型的计算机，而加上晶振，存储器，地址锁存器，逻辑门，七段译码器（显示器），按钮（类似键盘），扩展芯片，接口等那是单片机系统，以下是8051系列单片机原理和内部结构基础介绍 外部引脚功能 存储空间配置和功能 片内RAM结构和功能 特殊功能寄存器的用途和功能 程序计数器PC的作用和基本工作方式 I/O端口结构、工作原理及功能 时钟和时序 复位电路、复位条件和复位后状态 低功耗工作方式的作用和进入退出的方法§2-1 单片机原理简介和引脚功能 一、内部结构
二、引脚功能
40个引脚大致可分为4类：电源、时钟、控制和I/O 引脚。 ⒈ 电源: ⑴ VCC - 芯片电源，接+5V； ⑵ VSS - 接地端； ⒉ 时钟:XTAL1、XTAL2 - 晶体振荡电路反相输入端和输出端。 ⒊ 控制线:控制线共有4根， ⑴ ALE/PROG:地址锁存允许/片内EPROM编程脉冲 ① ALE功能：用来锁存P0口送出的低8位地址 ② PROG功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，此引脚输入编程脉冲。 ⑵ PSEN:外ROM读选通信号。 ⑶ RST/VPD:复位/备用电源。 ① RST（Reset）功能：复位信号输入端。 ② VPD功能：在Vcc掉电情况下，接备用电源。 ⑷ EA/Vpp:内外ROM选择/片内EPROM编程电源。 ① EA功能：内外ROM选择端。
② Vpp功能：片内有EPROM的芯片，在EPROM编程期间，施加编程电源Vpp。 ⒋ I/O线 80C51共有4个8位并行I/O端口：P0、P1、P2、P3口，共32个引脚。P3口还具有第二功能，用于特殊信号输入输出和控制信号（属控制总线）。 §2-1 存储空间配置和功能 80C51的存储器组织结构可以分为三个不同的存储空间，分别是： ⑴ 64KB程序存储器(ROM),包括片内ROM和片外ROM； ⑵ 64KB外部数据存储器（外RAM）； ⑶ 256B内部数据存储器(内RAM) (包括特殊功能寄存器）。 8051单片机存储空间配置原理 一、程序存储器（ROM）