MCS-51单片机输入输出口

MCS-51单片机的引脚和输入输出端口MCS-51有4组8位I/O口，共占用32个引脚：P0、P1、P2和P3口，P1、P2和P3为准双向口，P0口则为双向三态输入输出口。

●P0口（P0.0～P0.7）占用32～39脚；●P1口（P1.0～P1.7）占用1～8脚；●P2口（P2.0～P2.7）占用21～28脚；●P3口（P3.0～P3.7）占用10～17脚；这四个口的主要功能如下：(1) P0 口是一个8位不带内部上拉电阻的漏极开路型准双向I／O口，因此该口输出时需外接上拉电阻，而P1 、P2 和P3口都是带内部上拉电阻的8位双向I／O口。

(2) 在访问片外ROM时，P0口分时兼作数据总线和低8位地址线；P2口作高位地址线。

(3) 内部带程序存储器的芯片，在EPROM编程和程序验证时，P1输入低8位地址，P2输入高8位地址，P0输入指令代码。

（注：P1、P2作输入口时，必须要使每位先置“1”，才能读入外部数据。

）(4) P3口除作双向I／0口外还兼有专用功能。

P0口和P2口：图1为P0口和P2口其中一位的电路图，由图可见，电路中包含一个数据输出锁存器和两个三态数据输入缓冲器，另外还有一个数据输出的驱动和控制电路。

这两组口线用来作为CPU与外部数据存储器、外部程序存储器和I/O扩展口，而不能像P1、P3直接用作输出口。

它们一起可以作为外部地址总线，P0口身兼两职，既可作为地址总线，也可作为数据总线。

P2口作为外部数据存储器或程序存储器的地址总线的高8位输出口AB8-AB15，P0口由ALE选通作为地址总线的低8位输出口AB0-AB7。

外部的程序存储器由PSEN信号选通，数据存储器则由WR和RD读写信号选通，因为216=64k，所以8051最大可外接64kB的程序存储器和数据存储器P1口：图2为P1口其中一位的电路图，P1口为8位准双向口，每一位均可单独定义为输入或输出口，当作为输入口时，1写入锁存器，Q(非)=0，T2截止，内上拉电阻将电位拉至1，此时该口输出为1，当0写入锁存器，Q(非)=1,T2导通，输出则为0。

单片机IO口结构及上拉电阻MCS-51有4组8位I/O口：P0、P1、P2和P3口，P1、P2和P3为准双向口，P0口则为双向三态输入输出口，下面我们分别介绍这几个口线。

一、P0口和P2口图1和图2为P0口和P2口其中一位的电路图。

由图可见，电路中包含一个数据输出锁存器（D触发器）和两个三态数据输入缓冲器，另外还有一个数据输出的驱动（T1和T2）和控制电路。

这两组口线用来作为CPU与外部数据存储器、外部程序存储器和I/O扩展口，而不能象P1、P3直接用作输出口。

它们一起可以作为外部地址总线，P0口身兼两职，既可作为地址总线，也可作为数据总线。

图1 单片机P0口内部一位结构图图2 单片机P0口内部一位结构图P2口作为外部数据存储器或程序存储器的地址总线的高8位输出口AB8-AB15，P0口由ALE选通作为地址总线的低8位输出口AB0-AB7。

外部的程序存储器由PSEN信号选通，数据存储器则由WR和RD读写信号选通，因为2^16=64k，所以MCS-51最大可外接64kB的程序存储器和数据存储器。

二、P1口图3为P1口其中一位的电路图，P1口为8位准双向口，每一位均可单独定义为输入或输出口，当作为输入口时，1写入锁存器，Q(非)=0，T2截止，内上拉电阻将电位拉至"1"，此时该口输出为1，当0写入锁存器，Q(非)=1,T2导通，输出则为0。

图3 单片机P2口内部一位结构图作为输入口时，锁存器置1，Q(非)=0，T2截止，此时该位既可以把外部电路拉成低电平，也可由内部上拉电阻拉成高电平，正因为这个原因，所以P1口常称为准双向口。

需要说明的是，作为输入口使用时，有两种情况:1.首先是读锁存器的内容，进行处理后再写到锁存器中，这种操作即读—修改—写操作，象JBC(逻辑判断)、CPL(取反)、INC(递增)、DEC(递减)、ANL(与逻辑)和ORL(逻辑或)指令均属于这类操作。

2.读P1口线状态时，打开三态门G2,将外部状态读入CPU。

单片机应用电子报/2004年/09月/12日/第011版/浅谈MCS51单片机的准双向口珠海刘经高 在MCS51单片机的设计中,若要使输出脚为高电平,只要用位控制指令“SETB bit”即可;反之,若输出为低电平,则用位控制指令“CL R bit”。

若将MCS51单片机的P1～P3口用于输入,就应注意软硬件的配合设计,因为MCS51单片机的P1～P3口是准双向口(P0口是双向口),即在用作输入时首先要置成高电平,因此设计得不合理容易在编程调试时找不到问题所在,容易被假象迷惑而走许多弯路。

图1是一个典型的按键输入电路。

按键按下时,I/O口接地;按键不按时,该I/O 口为高电平。

而在软件设计时,需将该I/O口置高电平,即用命令“SETB bit”。

该置高命令不会对输入引脚的状态判断带来影响,因为低电平是外部“强行”给定的。

但是,下面的设计方法就有问题。

例1:如图2,这是一个简单的电阻分压电平转换电路,设计的意图是检测12V电平的有无。

从表面上看,不会有什么问题:12V存在时,I/O口为高电平;12V不存在时,I/O口为低电平。

但在编程调试时会发现,12V不存在时,该I/O口也为高电平,达不到设计的目的。

例2:如图3是一个简单的与门电路,其设计意图是A、B两点都为高时,C点输出为高;A、B两点中任意一点为低时,C点输出为低。

但在实际调试时,A点为高,12V 电平为0时,C点仍然为高,达不到设计要求。

由例1、例2可知,若电平转换使用简单的电阻分压,从理论上分析可以达到确认12V电压有无的目的,但实际上,当单片机的I/O口用作输入口时,首先要将它拉高,即在软件的设计上要用“SETB bit”命令将它置1,因输入端的分压电阻较大,12V电平为0时无法将它拉到低电平。

要解决这一问题,首先要理解输入的真正含义,即输入的状态是外部能可靠地改变。

图2中的方法元件少、简单,但不能可靠地改变输入端的状态,为此,可利用图4和图5所示的电路代替,它们能真正可靠地改变输入端的状态。