单片机实用技术讲座(6)第四讲 I／O口的特点及操作

第四章 I/O接口及应用4.1 并行接口概述当单片机用来控制一个设备时，首先要知道设备的状态，其次是要能控制设备运行。

例如用单片机控制自动门。

首先单片机要检测（输入）自动门的开启或关闭命令，当收到开启或关闭命令时，发出（输出）开启或关闭控制指令，在开启或关闭自动门的过程中，要检测门是否开启或关闭到位（输入），到位后要发出停止信号（输出）。

所以单片机必定要有输入与输出引脚。

几乎所有单片机都设计有并行输入、输出接口。

并行输入、输出接口一般为8位。

通过一条输入指令可以一次读取8个引脚的状态，组成一个字节的数据，称为并行输入；通过一条输出指令可以将一个字节的数据送到8个引脚上，称为并行输出。

并行输入接口一般用来采集外部数据；并行输出接口用来输出控制信息。

4.1.1 并行输入工作原理并行输入接口中某一位的简化接口电路如图4-1所示：引脚的状态取决于外部电路，缓ATmega16有四个8位的并行输入/输出接口，分别为PA、PB、PC和PD，对应的引脚是PA0~PA7 、PB0~PB7、PC0~PC7和PD0~PD7。

每一个引脚的简化接口电路如图4-3所示：由输入电路、输出电路及方向选择控制电路组成。

输出锁存器、三态驱动器、三态门1、上拉管组成输出电路（等效为图4-2所示的输出电路）；缓冲器、三态门2组成输入电路（等效为图4-1所示的输入电路）；方向锁存器、三态门3、与非门组成方向控制电路。

当方向锁存器Q端为低电平时，三态驱动器控制为高阻抗状态，输出无效，引脚状态由外部电路及上拉管控制。

输出锁存器Q端为0时，上拉管截止；输出锁存器Q端为1时，上拉管作上拉电阻用。

可通过RP端控制读取引脚信号。

当方向锁存器Q端为高电平时，三态驱动器控制为导通状态，输出引脚状态与输出锁存器的Q端状态相同，电路等效为图4-2所示的输出电路，工作原理同并行输出。

C语言编程时，在头文件<mega16.h>中定义了一些与I/O接口有关的特定变量，每一个特定变量对应单片机内部的一个特殊功能寄存器，用大写字母书写。

80C51的I/O端口结构及应用特性一，I/O端口的结构1，锁存器加引脚的典型结构80C51的I/O端口都有内部总线实现操作控制。

P0-P3四个I/O 口都可以做普通I/O口，因此，要求具有输出锁存功能。

内部总线有事分时操作，因此每个I/O端口都有相应的锁存器。

然而I/O端口又是外部的输入/输出通道，必须有相应的引脚，故形成了I/O端口的锁存器加引脚的典型结构。

2，I/O口的复用功能（1）I/O口的总线复用。

80C51在使用并行总线扩展时，P0口可作为数据总线口和低8位地址总线口，这是，P0为三态双向口。

P0口输出总线的地址数据信号，P2口输出高8位地址信号。

（2）I/O口的功能复用。

I/O口的P3为功能复用的I/O端口。

端口有复用输出的控制端；引脚也有复用输入的控制端。

3，准双向结构P0,P1,P2,P3口做普通I/O口使用时，都是准双向口结构。

准双向口的典型结构见P1口位结构图。

准双向口的输入操作和输出操作本质不同，输入操作时读引脚状态；输出操作时对口锁存器的写入操作。

有口锁存器和引脚电路可知：当有内部总线对只1或只0时，锁存器的0、1状态立即反应到引脚上。

但是输入操作（读引脚）时，如果口锁存器的状态为0，引脚被嵌位在0状态，导致无法读出引脚的高电平输入。

二，I/O端口的应用特性1，引脚的自动识别。

无论P0，P2口的总线复用，还是P3口的功能复用，内部资源会自动选择，不需要通过指令的状态选择。

2，口锁存器的读、该、写操作。

许多涉及到I/O端口的操作，只是涉及口锁存器的读出、修改、写入的操作。

这些指令都是一些逻辑运算指令、置位/清除指令、条件转移指令以及将I/O口作为目的地址的操作指令。

3，读引脚的操作指令。

如果某个I/O口被指定为源操作数，则为读引脚的操作指令。

例如，执行MOV A,P1时，P1口的引脚状态传送到累加器中，执行MOV P1，A是，指令则将累加器的内容传送到P1口锁存器中。

4，准双向口的使用。