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1、第4章 并行接口P0P3和单片机的中断系统,单片机原理、接口及应用,单片机的并行接口P0P3 POP3端口的功能和内部结构 POP3端口的编程 用并行口设计LED数码显示和键盘电路 并行接口小结 MCS-51单片机的中断系统 中断的基本概念 中断的系统结构 中断的响应过程 中断的的应用编程 小结,内容提要,4.1单片机的并行接口接口P0P3 MCS-51单片机有P0、P1、P2、P3四个8位双向I/O口，每个端口可以按字节输入或输出，也可以按位进行输入或输出，四个口共32根口线，用作位控制十分方便。P0口为三态双向口，能带8个TTL电路；P1、P2、P3口为准双向口，负载能力为4个TTL电路。
2、 4.1.1 POP3端口的功能和内部结构 4.1.1.1 POP3接口功能 大多数口线都有双重功能，具体介绍如下：,PO口1.作为输入/输出口。 2.作为地址/数据总线 ,接外围芯片时PO口分时输出低 8 位地址与数据信号。 P1口1.作为输入/输出口。 2.在增强型(52系列)和ISP型(在系统编程型)中有如下功能:,P1.0 T2引脚,定时/计数器2外部计数脉冲输入 P1.1 T2EX引脚,定时/计数器2触发和方向控制 P1.5 MOSI引脚,在系统编程数据输入 P1.6 MISO引脚,在系统编程数据输出 P1.7 SCK引脚,在系统编程时钟输入,P2口1.作为输入/输出口。 2.作为高
3、8位地址总线。 P3口P3口为双功能 1.作第一功能使用时，其功能为输入/输出口。 2.作第二功能使用时，每一位功能定义如下表 所示:,RD （外部数据存储器读选通信号输入）,P3.7,WR （外部数据存储器写选通信号输入）,P3.6,T1 （定时器1外部计数脉冲输入）,P3.5,T0 （定时器0外部计数脉冲输入）,P3.4,P3.3,P3.2,TXD （串行输出线）,P3.1,RXD （串行输入线）,P3.0,第 二 功 能,端口引脚,INT0（外部中断0输入线）,INT1 （外部中断1输入线）,4.1.1.2 端口的内部结构 四个端口的一位结构见图5.1，同一个端口的各位具有相同的结构。由
4、图可见，四个端口的 结构有相同之处：,依据每个端口的不同功能，内部结构亦有不同之处，以下重点介绍不同之处。,都有两个输入缓冲器，分别受内部读锁存器和读引脚控制信号的控制。,都有锁存器(即专用寄存器POP3),都是场效应管输出驱动。,1.PO口 PO口的输出驱动电路由上拉场效应管T1和驱动场效应T2组成，控制电路包括一个与门， 一个非门和一个模拟开关MUX。,PO作I/O口使用 CPU发控制电平“0”封锁与门，使T1管截止，同时使MUX开关同下面的触点接通，使锁存器的 Q 与T2栅极接通。 当CPU向端口输出数据时，写脉冲加在锁存器的 CL上、内部总线的数据经反相，再经T2管反相，PO口的这一位
5、引脚上出现正好和内部总线同相的数据。由于输出驱动级是漏极开路电路(因T1截止)，在作I/O口使用时应外接10K的上拉电阻。, 当输入操作时，端口中两个三态缓冲器用于读操作。缓冲器2用于读端口引脚的数据。当执行端口读指令时，读引脚脉冲打开三态缓冲器2，于是端口引脚数据经三态缓冲器2送到内部总线。缓冲器1用于读取锁存器Q端的数据。当执行“读-修改-写”指令(即读端口信息，在片内加以运算修改后，再输出到该端口的某些指令如：ANL PO，A指令)，即是读的锁存器Q的数据。,这是为了避免错读引脚的电平信号，例如用一根口线去驱动一个晶体管基极，当向口线写“1”，晶体管导通，导通的PN结会把引脚的电平拉低，
6、如读引脚数据，则会读为0 ，而实际上原口线的数据为1。因而采用读锁存器Q的值而避免了错读。究竟是读引脚还是读 锁存器，CPU内部会自行判断是发读引脚脉冲还是读锁存器脉冲，读者不必在意。 应注意 ，当作输入端口使用时，应先对该口写入“1”使场效应管T2截止，再进行读入操作，以防场效应管处于导通状态，使引脚箝位到零，而引起误读。,当PO口作地址/数据线使用时，CPU及内部控制信号为“1”，转换开关MUX打向上面的触点， 使反相器的输出端和T2管栅极接通，输出的地址或数据信号通过与门驱动T1管，同时通过反相器驱动T2管完成信息传送，数据输入时，通过缓冲器进入内部总线。,P1口作通用I/O口使用，因电
7、路结构上输出驱动部分接有上拉电阻。当作输入时，同PO一样， 要先对该口写“1”。,2.P1口 P1口的结构见下图,3.P2口 P2口的位结构比P1多了一个转换控制部分，当P2口作通用I/O口时，多路开关MUX倒向左；,当扩展片外存贮器时，MUX开关打向右，P2口作高八位地址线输出高八位地址信号。 其MUX的的倒向是受CPU内部控制的。 应当注意：当P2口的几位作地址线使用时，剩下的P2口线不能作I /O口线使用。,4.P3口 P3口 P3口为双功能I/O口，内部结构中增加了第二输入/输出功能。,当作为普通I/O口使用时，第二输出功能端保持“1”，打开与非门3，用法同P1口。 当作第二功能输出时
8、，锁存器输出为“1”打开与非门3，第二功能内容通过与非门3和T送至引脚。 输入时，引脚的第二功能信号通过三态缓冲器4进入第二输入功能端。两种功能的引脚输入都应使T截止，此时第 二输出功能端和锁存器输出端Q均为高电平。 P3的各位如不设定为第二功能则自动处于第一功能，在更多情况下，根据需要， 把几条口线设为第二功能，剩下的口线可作第一功能(I/O)使用，此时，宜采用位操作形式 。,归纳四个并行口使用的注意事项如下： 1.如果单片机内部有程序存贮器，不需要扩展外部存贮器和I/O接口，单片机的四个口均可作I/O口使用。 2.四个口在作输入口使用时，均应先对其写“1”，以避免误读。 3.P0口作I/O
9、口使用时应外接10K的上拉电阻，其它口则可不必。 4.P2可某几根线作地址使用时，剩下的线不能作I/O口线使用。 5.P3口的某些口线作第二功能时，剩下的口线可以单独作I/O口线使用。,4.1.2 编程举例,下面举例说明端口的输入、输出功能，其他功能的应用实例在后面章节说明。 例4-1.设计一电路，监视某开关K，用发光二极管LED显示开关状态，如果开关合上，LED 亮、 开关打开，LED熄灭。 分析：设计电路如图5. 2如示。 开关接在P1.1口线，LED接P1.0口线，当开关断开时，P1.1为+5V，对应数字量为“1”，开 关合上时P1.1电平为0V，对应数字量为“0”，这样就可以用JB指令
10、对开关状态进行检测 。,LED正偏时才能发亮，按电路接法，当P1.0输出“1”，LED正偏而发亮，当P1.0 输出“0” ，LED 的两端电压为 0 而熄灭。,编程如下： CLR P1.0 ；使发光二极管灭 AGA:SETB P1.1 ；先对P1口写入“1” JB P1.1，LIG ；开关开，转LIG SETB P1.0 ；开关合上，二极管亮 SJMP AGA LIG: CLR P1.0 ；开关开，二极管灭 SJMP AGA,在上述电路图中二极管亮度不够，按下面两种电路接法，增加了驱动能力，二极管更亮些。 接成灌电流形式：,加驱动电路：,例4-2.在下图中P1.4P1.7接四个发光二极管LED
11、,P1.0P1.3接四个开关，编程将开关的状态反映到发光二极管上。,1,1,1,1,89C51,P1.0,P1.1,P1.2,P1.3,P1.4,P1.5,P1.6,P1.7,+5V,+5V,1K4,3304,EA,上述程序中每次读开关之前，输入位都先置“1”，保证了开关状态的正确读入。 编程如下： ORG 0000H ABC: MOV P1, #0FFH ;高四位灭，低四位送“1” MOV A, P1 ;读P1口引脚开关状态至A SWAP A ;低四位开关状态转换到高四位 ANL A, #0F0H ;保留高四位 MOV P1, A ;从P1口输出 SJMP ABC ;循环,例3.用P1.0输
12、出1KHz和500Hz的音频信号驱动扬声器，作报警信号，要求1KHz信号响100ms ，500Hz信号响200ms，交替进行，P1.7接一开关进行控制，当开关合上响报警信号，当开关断开告警信号停止，编出程序。 分析：500Hz信号周期为2ms，信号电平为每1ms变反1次。1KHz的信号周期为1ms，信号电平 每500S变反1次，编一个延时500S子程序，延时1ms只需调用2次。用R2控制音响时间长短，A作音响频率的交换控制的标志。A=FF时产生1KHz信号，A=0时产生500Hz信号。,ORG 0000H CLR A ；A作1KHz，500Hz 转换控制 BEG: JB P1.7, ；检测P1
13、.7的开关状态 MOV R2, #200 ；开关闭合报警，R2控制音响时间 DV： CPL P1.0 CJNE A, #0FFH, N1 ；AFFH，延时500S ACALL D500 ；A=FFH ; 延时1ms P1.0变反 N1： ACALL D500 DJNZ R2，DV CPL A SJMP BEG D500: MOV R7, #250 ；延时500 S子程序 DJNZ R7, RET END,4.1.3 用并行口设计LED数码显示器和键盘电路,键盘和显示器是单片机应用系统中常用的输入输出装置。LED数码显示器是常用的显示器之一，下面介绍用单片机并行口设计LED数码显示电路和键盘电路
14、的方法。,4.1.3.1用并行口设计LED显示电路 1. LED显示器及其原理 LED有着显示亮度高，响应速度快的特点，最常用的是七段式LED显示器，又称数码管。 七段LED显示器内部由七个条形发光二极管和一个小圆点发光二极管组成，根据各管的亮暗组合成字符。常见LED的管脚排列见图4(a)。其中COM为公共点，根据内部发光二极管的接线 形式，可分成共阴极型图4(b)和共阳极型图4(c)。,LED数码管的ga七个发光二极管因加正电压而发亮，因加零电压而不能发亮，不同亮暗的组合就能形成不同的字形，这种组合称之为字形码，显然共阳极和共阴极的字形码是不同的 ，其字形码见下表。LED数码管每段需1020
15、ma的驱动电流，可用TTL或CMOS器件驱动。 字形码的控制输出可采用硬件译码方式，如采用BCD 7段译码/驱动器74LS48、74LS49、CD4511(共阴极)或74LS46、74LS47、CD4513 (其阳极)也可用软件查表方式输出。,2.LED数码管的接口 数码管的接口有静态接口和动态接口。 静态接口为固定显示方式，无闪烁，其电路可采用一个并行口接一个数据管，数码管的公共端按共阴或共阳分别接地或Vcc。这种接法占用接口多，如果PO口和P2口要用作数据线和地址线，仅用单片机的并行口就只能接二个数码管。也可以用串行接口的方法接多个数码管， 使之静态显示. 动态接口采用各数码管循环轮流显示的方法，当循环显示频率较高时，利用人眼的暂留特性 ，看不出闪烁显示现象，这种显示需要一个接口完成字形码的输出(字形选择)，另一接口完 成各数码管的轮流点亮(数位选择)。 ,例如图5是接有五个共阴极数码管的动态显示接口电路，用74LS373接成直通的方式作驱动 电路，阴极用非门74LS04反相门驱动，字形选择由P1口提供，位选择由P3口控制。 当P3.0P3.4轮流输出1时，五个数码管轮流显示。P1.
