本科实验报告
课程名称： 微机原理与接口技术
姓 名： 陈肖苇
学 院： 信息与电子工程学院
专 业： 电子科学与技术
学 号： 3140104580
指导教师： 黄凯
2016年 12 月 23 日 实验报告
课程名称： 微机原理与接口技术 指导老师： 黄凯 成绩：__________________
实验名称： 单片机硬件实验一二
实验一 I/O控制实验
1. 实验目的
① 掌握基本IO输入输出操作指令；
② 熟练运用“WAVE”环境对硬件接口进行调试。
2.预习要求
① 理解51单片机IO的输入、输出控制方式；理解P0、P1、P2、P3口做为普通的IO口有何区别。
② 理解实现软件延时程序设计的延时时间估算；
③ 认真预习本节实验内容，设计出器件之间的实验连接线，自行编写程序，填写实
验报告。
3.基础型实验内容
① 8位逻辑电平显示的接口电路设计如图1-1所示，用P1口做输出口，接八位逻辑电平显示，程序功能使发光二极管从右到左轮流循环点亮。
用导线将MCS51模块的P1.0-P1.7端口依次与L0-L7小灯连接。在“WAVE”环境运行该程序，观察发光二极管显示情况。
ORG 0
LOOP: MOV A, #01H ;设置初值
MOV R2,#8 ;设置循环次数
OUTPUT: MOV P1,A
RL A ;移位，让下一盏灯亮
ACALL DELAY ;调用子程序来延迟 专业：_电子科学与技术_
姓名： 陈肖苇
学号： 3140104580
日期： 2016.12.23
单片机实验报告
实验名称： I/O口控制
姓 名： 高知明
学 号： 0
班 级： 通信3
时 间：
南京理工大学紫金学院电光系
一、 实验目的
1、学习I/O口的使用。
2、学习延时子程序的编写和使用。
3、掌握单片机编程器使用和芯片烧写方法。
二、 实验原理
1. 灯闪烁实验
（1）在端口上接一个发光二极管L1，使L1在不停地一亮一灭，一亮一灭的时间间隔为秒。电原理图如图所示。
（2）系统板上硬件连线
把 “单片机系统”A2区的J61接口的 端口与D1区的J52接口相连。
（3）程序设计流程
本实验程序设计可参考程序流程
图灯闪烁实验电路原理
图程序流程图
2. 广告流水灯实验
（1）做单一灯的左移右移，硬件电路图如图所示，八个发光二极管L1-L8分别接在单片机的接口上，输出“0”时，发光二极管亮，开始时→→→→…→→→…亮，重复循环。
（2）系统板上硬件连线
把 “单片机系统”A2区的J61接口的 端口与D1区的J52接口相连。要求：对应着L1,对应着L2，…，对应着L8.
（3）程序设计流程
本实验程序设计可参考程序流程，如图所示
图
P1口广告流水灯实验电路原理图
图广告流水灯实验流程
3、模拟开关实验
(1)监视开关K1(接在端口上)，用发光二极管L1(接在单片机端口上)显示开关状态，如果开关合上，L1亮，开关打开，L1熄灭，如图所示
（2）系统板上硬件连线
把 “单片机系统”A2区的端口用导线连接到D1区的LED1端口上；
把 “单片机系统”A2区的端口用导线连接到D1区的KEY1端口上；
（3）程序设计流程
本实验程序设计可参考程序流程，如图所示
图 程序流程图
图模拟开关实验原理图
三、 实验内容
1. 流水灯实验
C51程序:
#include<>
单片机I/O口的结构的详解
1.集电极开路输出
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，但由于开关闭和时电阻为0（方便我们的讨论，实际情况中开关电阻不为0，另外对于三极管还存在饱和压降），所以在开关上的电压为0，即输出电平为0。如果开关断开，则由于开关电阻为无穷大（同上，不考虑实际中的漏电流），所以流过的电流为0，因此在1k电阻上的压降也为0，所以输出端的电压就是5v了，这样就能输出高电平了。但是这个输出的内阻是比较大的（即1kω），如果接一个电阻为r的负载，通过分压计算，就可以算得最后的输出电压为5*r/(r+1000)伏，即5/(1+1000/r)伏。所以，如果要达到一定的电压的话，r就不能太小。如果r真的太小，而导致输出电压不够的话，那我们只有通过减小那个1k的上拉电阻来增加驱动能力。但是，上拉电阻又不能取得太小，因为当开关闭合时，将产生电流，由于开关能流过的电流是有限的，因此限制了上拉电阻的取值，另外还需要考虑到，当输出低电平时，负载可能还会给提供一部分电流从开关流过，因此要综合这些电流考虑来选择合适的上拉电阻。
《单片机原理及接口技术》（第2版）人民邮电出版社
第9章 AT89S51单片机的I/O扩展
思考题及习题9
1．I/O接口和I/O端口有什么区别？I/O接口的功能是什么？
答：I/O端口简称I/O口，常指I/O接口电路中具有端口地址的寄存器或缓冲器。I/O接口是指单片机与外设间的I/O接口芯片；I/O接口功能：(1) 实现和不同外设的速度匹配；(2) 输出数据缓存；(3) 输入数据三态缓冲。
2．I/O数据传送由哪几种传送方式？分别在哪些场合下使用？
答：3种传送方式： (1) 同步传送方式：同步传送又称为有条件传送。当外设速度可与单片机速度相比拟时，常常采用同步传送方式。(2) 查询传送方式：查询传送方式又称为有条件传送，也称异步传送。单片机通过查询得知外设准备好后，再进行数据传送。异步传送的优点是通用性好，硬件连线和查询程序十分简单，但是效率不高。 (3) 中断传送方式：中断传送方式是利用AT89S51本身的中断功能和I/O接口的中断功能来实现I./O数据的传送。单片机只有在外设准备好后，发出数据传送请求，才中断主程序，而进入与外设进行数据传送的中断服务程序，进行数据的传送。中断服务完成后又返回主程序继续执行。因此，中断方式可大大提高工作效率。
3．AT89S51单片机对扩展的I/O口芯片的基本要求是：输出应具有 功能； 输入应具有 功能；
答：数据锁存，三态缓冲
4．常用的I/O端口编址有哪两种方式？它们各有什么特点？AT89S51单片机的I/O端口编址采用的是哪种方式？
答：两种。(1) 独立编址方式：独立编址方式就是I/O地址空间和存储器地址空间分开编址。独立编址的优点是I/O地址空间和存储器地址空间相互独立，界限分明。但却需要设置一套专门的读写I/O的指令和控制信号。(2) 统一编址方式：这种方式是把I/O端口的寄存器与数据存储器单元同等对待，统一进行编址。统一编址的优点是不需要专门的I/O指令，直接使用访问数据存储器的指令进行I/O操作。AT89S51单片机使用的是I/O和外部数据存储器RAM统一编址的方式。
