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1、1,第6章 并行输入/输出口（I/O口）,6.1 I/O口概述6.2 MCS-51 I/O口结构和功能6.3 存储器和I/O口的扩展6.4 I/O口的C51应用编程作业,2,6.1 I/O口概述,接口的概念：CPU与外设之间交换信息的连接部件（有并行接口和串行接口两大类）。接口与端口接口电路可以包含多个端口(控制、模式、状态等)，端口实际上是特殊的寄存器，不同端口编有不同的地址。口线与总线：口线实际上是I/O端口寄存器各位电平的反映，而总线则是连接存储器和端口的公共通道。I/O口编址技术：1. I/O端口与存储器统一编址； 2. I/O端口独立编址.I/O数据传送的控制方式：1. 无条件； 2
2、. 条件； 3. 中断； 4. DMA.,3,四个双向8位I/O口，共32根I/O口线，每个I/O线均由锁存器，输出电路和输入缓冲器组成。每个I/O既可作输入又可作输出，每一条口线可独立用作输入又可用作输出，作输出时可锁存数据，作输入时可缓冲数据。特殊功能寄存器P0P3：P0、P1、P2、P3等四个8位I/O口分别由名为P0、P1、P2、P3四个SFR代表，SFR地址为80H、90H、0A0H、0B0H。,6.2 AT89S52 I/O口结构和功能,4,一、P0口,1、位结构锁存器，输入缓冲器，输出驱动器，多路开关2、做输入/输出口输出输出0输出1输入读引脚读锁存器：读-修改-写操作3、做总线
3、输出输入,1、P0口位结构,6,输出输出0输出1输入读引脚：只操作一次读锁存器：读-修改-写操作,2、P0口作I/O口线,P0口作I/O口线,P0口作I/O口线：输出,分析输出0和 输出1 两种情况,P0口作I/O口线：输入（读引脚）,输入：读引脚特征：只操作1次,注意：要保证口锁存器为1，否则无法读入高电平,操作：可以先写1再读，由于上拉电阻较大，写1并不会使输入低电平变成高电平。,P0口作I/O口线：输入（读锁存器）,输入：读锁存器特征：操作2次（读-修改-写）操作：不可先写1再读,例：P0&=0xf0;P0+;P00=!P00;,3、P0口作总线,P0口作总线：输出,P0口作总线：输入,
4、由内部时序切换到读引脚状态，并保证口锁存器内为1，以利外部信号输入,P0口作总线：输入,总线输入/输出过程是自动的，按时序要求切换，输入时简化图为：,结论：1、P0口作总线时，不用加上拉电阻,2、由于不是上拉电阻驱动，因此高低电平驱动能力相当，都很大,15,二、P1口,1、位结构锁存器，输入缓冲器，输出驱动器，等效上拉电阻2、做输入/输出口输出输出0输出1输入读引脚读锁存器：读-修改-写操作,1、P1口位结构,17,说明,P1P3都是准双向口；双向口：可使引脚悬浮作高阻输入；准双向口：其引脚具有内部拉高电阻，其特点：当外部维持在低电平时，准双向口输入要能提供源电流，而外部低电平消失时，又会自动
5、地使自己拉向高电平。,18,三、P2口,1、位结构锁存器，输入缓冲器，输出驱动器，多路开关2、做输入/输出口输出输出0输出1输入读引脚读锁存器：读-修改-写操作3、做地址总线，输出高8位地址,19,作“通用数据I/O端口”和“高八位地址总线”； P2口在系统使用外部存储器时，由于CPU不断取指令，所以必须做高八位的地址总线；仅使用外部数据存储器时，P2口分两种情况： 1. 使用MOVX A, R0指令分页访问外部RAM，此时用8位的寄存器R0或R1作间址寄存器，这时P2口仍然可能全部或部分做通用I/O端口。（对应C51的pdata存储类型） 2.使用MOVX A, DPTR指令访问外部RAM，
6、 P2口必须作为外存储器的高八位地址总线，不可再作I/O口。（对应C51的xdata存储类型）,P2口 特点,1、P2口位结构,2、P2口做I/O口,3、P2口做总线,23,四、P3口,1、位结构锁存器，输入缓冲器，输出驱动器，多路开关2、做输入/输出口输出输出0输出1输入读引脚读锁存器：读-修改-写操作3、做替代功能,24,P3.0RxD串行数据接收入 P3.1TxD串行数据发送出 P3.2INT0外部中断0申请入 P3.3INT1外部中断1申请入 P3.4T0定时器/计数器0计数输入入 P3.5T1定时器/计数器1计数输入入 P3.6WR外部RAM写选通出 P3.7RD外部RAM读选通出,
7、P3口的第二功能,P3口位结构,26,特点：通用I/O端口、多用途端口 在多用途情况下，P3口分别作为串行口、外中断输入、外部计数输入和系统扩展时使用的WR和RD信号的端口。在这种情况下，锁存器Q端为“1”电平以保证与门是打开的。 在通用I/O模式下，“替代输出功能”端为“1”电平，以保证与门打开。,P3口位结构,P3口位结构,29,I/O口小结,P0：系统扩展；一般I/O口（输出时，需接上拉电阻。）P1：专供用户使用的I/O口P2：系统扩展；通用I/O口P3：功能口，每位独立定义；通用I/O口。,P0作AD0AD7驱动8个LSTTL负载P1P3驱动34个LSTTL负载,负载能力,应用功能,3
8、0,I/O口小结：读入方式,每个I/O口均有两种读入方式（用命令区分）读锁存器读引脚 P1=0xff; tmp=P1; /读引脚P1&=0xf0;/读锁存器注意：读引脚时，需先向锁存器写“1”。系统复位时，所有口锁存器均置“1”。,31,6.3 存储器和I/O口的扩展,要点：1、总线和I/O口线的应用特性2、片外三总线结构3、外部程序存储器和数据存储器4、外部RAM地址空间分配和映射,32,MCS-51单片机最小应用系统,33,34,地址总线(AB)：宽度16位，寻址范围64KB(0000-FFFFH)，低8位由P0经锁存器获得，高8位由P2提供;数据总线(DB)：宽度8位，由P0提供，由于D
9、0D7总是伴随着/RD、/WR或/PSEN出现，不用锁存器（只在需要的时候出现）;控制总线(CB): /WR、/RD和/PSEN等。,片外总线特性,35,外部程序存储器扩展,36,EPROM: 2764 27128 27256 27512等锁存器：从AD0AD7中分离出A0A7 373：8D锁存器 374：8D触发器（带三态） 273：8D触发器（带清除）,扩展芯片,37,373 273和374,38,扩展8K字节程序存储器的连线图,39,访问外部ROM的时序,40,外部数据存储器扩展 (64 K Address Space),41,SRAM: 6264 62256 628128等锁存器：从A
10、D0AD7中分离出A0A7 373：8D锁存器 374：8D触发器（带三态） 273：8D触发器（带清除）,扩展芯片,42,扩展2KB数据存储器的线路图,43,访问外部RAM的时序,44,扩展16KB RAM和16KB EPROM,45,简单I/O扩展,简单I/O口的扩展主要由74系列的电路进行扩展；在许多情况下，有些开关量或并行数据需直接输出或输入。经常用8D锁存器和三态驱动门等进行扩展。（373、 374、377、273、244等）,46,地址译码方式,片选地址线：用于选择芯片的地址线，是指全部地址总线中去掉芯片内部地址线剩下的地址线。如6264，8KB, 芯片内部要13个地址线，剩下的3
11、个地址线就是片选地址线。 全译码方式：所有片选地址线全部参加译码； 部分译码方式：片选地址线部分参加译码，剩下部分悬空； 线选方式：片选地址线直接接到芯片的片选端。,47,简单I/O接口扩展电路（线译码）,48,可编程I/O芯片的扩展,49,6.4 I/O口的C51应用编程,要点：用#include加入对特殊功能寄存器P0,P1,P2,P3的定义.根据需要用sbit对口线进行定义.定义后，按一般变量使用方法来使用。,50,逐行扫描和线反转法查询和中断方式,例1: 用P1口完成4x4键盘的识别,51,逐行扫描法,VCC,10Kx8,P1.1,P1.2,P1.3,P1.4,P1.5,P1.6,P1
12、.7,P1.0,VCC,10Kx8,4位输出,4位输入,1,1,1,1,1,1,1,1,初始状态,52,逐行扫描法,VCC,10Kx8,P1.1,P1.2,P1.3,P1.4,P1.5,P1.6,P1.7,P1.0,VCC,10Kx8,4位输出,4位输入,1,1,1,1,1,1,1,0,第1行送出0, 其余3行送出1, 读入4列, 若读入的4位均为1, 则表示该行没有键按下,53,逐行扫描法,VCC,10Kx8,P1.1,P1.2,P1.3,P1.4,P1.5,P1.6,P1.7,P1.0,VCC,10Kx8,4位输出,4位输入,0,1,1,1,1,1,1,1,第2行送出0, 其余3行送出1,
13、 读入4列, 若读入的4位均为1, 则表示该行没有键按下,54,逐行扫描法,VCC,10Kx8,P1.1,P1.2,P1.3,P1.4,P1.5,P1.6,P1.7,P1.0,VCC,10Kx8,4位输出,4位输入,1,0,1,1,1,1,1,1,第3行送出0,其余3行送出1, 读入4列, 若读入的4位均为1, 则表示该行没有键按下,55,逐行扫描法,VCC,10Kx8,P1.1,P1.2,P1.3,P1.4,P1.5,P1.6,P1.7,P1.0,VCC,10Kx8,4位输出,4位输入,1,1,0,1,1,1,1,1,第4行送出0, 其余3行送出1, 读入4列, 若读入的4位均为1, 则表示
14、该行没有键按下,56,逐行扫描法,VCC,10Kx8,P1.1,P1.2,P1.3,P1.4,P1.5,P1.6,P1.7,P1.0,VCC,10Kx8,4位输出,4位输入,1,1,1,1,1,1,1,0,循环回到第1行送出0, 其余3行送出1, 读入4列, 若读入的4位均为1, 则表示该行没有键按下,由于循环很快,远远超过按键的速度,可以识别出所有单个按键,57,逐行扫描法,VCC,10Kx8,P1.1,P1.2,P1.3,P1.4,P1.5,P1.6,P1.7,P1.0,VCC,10Kx8,4位输出,4位输入,1,1,1,0,1,1,1,0,第1行送出0, 其余3行送出1, 读入4列, 若读入的4位为0xe, 则表示该行第1个键按下,行列值合成对应该按键的唯一扫描码: 0xee, 这一行的4个扫描码分别是: 0xee 0xde 0xbe 0x7e,
