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1、一、P0端口的结构及工作原理P0端口8位中的一位结构图见下图：由上图可见，P0端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关、一个与非门、一个与门及场效应管驱动电路构成。下面，先分析组成P0口的各个部分：先瞧输入缓冲器：在P0口中,有两个三态的缓冲器，在其的输出端可以就是高电平、低电平，同时还有一种就就是高阻状态（或称为禁止状态），上面一个就是读锁存器的缓冲器，下面一个就是读引脚的缓冲器，读取P0、X引脚上的数据，要使这个三态缓冲器有效，引脚上的数据才会传输到内部数据总线上。D锁存器:在51单片机的32根I/O口线中都就是用一个D触发器来构成锁存器的。D端就是数据输入端，CP就是控制端（也就就是时序控制信
2、号输入端）,Q就是输出端,Q非就是反向输出端。多路开关：在51单片机中，不需要外扩展存储器时,P0口可以作为通用的输入输出端口（即I/O）使用，对于8031（内部没有ROM）的单片机或者编写的程序超过了单片机内部的存储器容量，需要外扩存储器时，P0口就作为地址/数据总线使用。这个多路选择开关就就是用于选择就是做为普通I/O口使用还就是作为数据/地址总线使用的选择开关了。当多路开关与下面接通时，P0口就是作为普通的I/O口使用的，当多路开关就是与上面接通时，P0口就是作为地址/数据总线使用的。输出驱动部份：P0口的输出就是由两个MOS管组成的推拉式结构，也就就是说,这两个MOS管一次只能导通一个
3、，当V1导通时,V2就截止，当V2导通时,V1截P0口作为I/O端口使用时，多路开关的控制信号为0（低电平）,V1管截止，多路开关就是与锁存器的Q非端相接的（即P0口作为I/O线使用）。作为地址/数据线使用时，多路开关的控制信号为1,V1管由地址/数据线决定，多路开关与地址/数据线连接。输出过程：1、I/O输出工作过程：当写锁存器信号CP有效，数据总线的信号一锁存器的输入端A锁存器的反向输出Q非端一多路开关一V2管的栅极一V2的漏极到输出端P0、X。这时多路开关的控制信号为低电平0,V1管就是截止的，所以作为输出口时,P0就是漏极开路输出，类似于OC门，当驱动上接电流负载时，需要外接上拉电阻。
4、下图就就是由内部数据总线向P0口输出数据的流程图（红色箭头）。途引脚地却/数据内部总统写锁存舞，VI&母http：/wwW nsMCU comP0口由内部数据凡然向引肿榆出BT的漉应图2、地址输出过程控制信号为1,地址信号为“明，与门输出低电平,V1管截止；反相器输出高电平,V2管导通，输出引脚的地址信号为低电平。POn 作为处址控制信号为1.地址信号为0时的工作流程图反之，控制信号为“V地址信号为“1”与门”输出为高电平，V1管导通;反相器输出低电平,V2管截止，输出引脚的地址信号为高电平。请瞧下图（兰色字体为电平）：送引脚内部总找P0 口作为埴*博如/ttJK网制信号0城址信号为1时的工作
5、滥租国可见,在输出地址/数据”信息时,VI、V2管就是交替导通的，负载能力很强，可以直接与外设存储器相连，无须增加总线驱动器。3、作为数据总线的输出过程如果该指令就是输出数据，如MOVXDPTR,A（将累加器的内容通过P0口数据总线传送到外部RAM中），则多路开关控制符号为1与门解锁，与输出地址信号的工作流程类似，数据据由地址/数据”线一反相器一V2场效应管栅极一V2漏极输出。输入过程：1、I/O读引脚工作过程：读芯片引脚上的数据时，读引脚缓冲器打开，通过内部数据总线输入，请瞧下图（红色简头）。2、I/O读锁存器工作过程通过打开读锁存器三态缓冲器读取锁存器输出端Q的状态，请瞧下图（红色箭头）:
6、P0口谀阳存明时的流程图3、地址/数据时读指令码与数据过程作为数据总线使用。在访问外部程序存储器时，P0口输出低8位地址信息后，将变为数据总线，以便读指令码（输入）。在取指令期间,控制”信号为“0”，V1截止，多路开关也跟着转向锁存器反相输出端Q非;CPU自动将0FFH（11111111,即向D锁存器写入一个高电平1写入P0口锁存器，使V2管截止，在读引脚信号控制下,通过读引脚三态门电路将指令码读到内部总线，这个过程与I/O读引脚过程就是一样的。在输入状态下，从锁存器与从引脚上读来的信号一般就是一致的，但也有例外。例如,当从内部总线输出低电平后，锁存器Q=0,Q非=1,场效应管T2开通,端口线
7、呈低电平状态。此时无论端口线上外接的信号就是低电乎还就是高电平，从引脚读入单片机的信号都就是低电平，因而不能正确地读入端口引脚上的信号。又如，当从内部总线输出高电平后，锁存器Q=1,Q非=0,场效应管T2截止。如外接引脚信号为低电平，从引脚上读入的信号就与从锁存器读入的信号不同。为此,8031单片机在对端口P0P3的输入操作上，有如下约定：为此,8051单片机在对端口P0一P3的输入操作上，有如下约定：凡属于读-修改-写方式的指令，从锁存器读入信号，其它指令则从端口引脚线上读入信号。读-修改-写指令的特点就是，从端口输入（t10信号,在单片机内加以运算（修改）后,再输出（写）到该端口上。这样安
8、排的原因在于读-修改-写指令需要得到端口原输出的状态，修改后再输出，读锁存器而不就是读引脚，可以避免因外部电路的原因而使原端口的状态被读错。当P0作为地址/数据总线使用时，在读指令码或输入数据前,CPU自动向P0口锁存器写入0FFH,破坏了P0口原来的状态。因此，不能再作为通用的I/O端口。在系统设计时务必注意，即程序中不能再含有以P0口作为操作数（包含源操作数与目的操作数）的指令。、P1端口的结构及工作原理jxb 贤 M内部总找写顿行器读引脚http : /www zsmcti. comPl口工作原理图由图可见，P1端口与P0端口的主要差别在于，P1端口用内部上拉电阻R代替了P0端口的场效应
9、管T1,并且输出的信息仅来自内部总线。由内部总线输出的数据经锁存器反相与场效应管反相后，锁存在端口线上，所以,P1端口就是具有输出锁存的静态口。要正确地从引脚上读入外部信息，必须先使场效应管关断，以便由外部输入的信息确定引脚的状态。为此，在作引脚读入前，必须先对该端口写入1。具有这种操作特点的输入/输出端口，称为准双向I/O口。8051单片机的P1、P2、P3都就是准双向口。P0端口由于输出有三态功能，输入前，端口线已处于高阻态，无需先写入1后再作读操作。单片机复位后，各个端口已自动地被写入了1,此时,可直接作输入操作。如果在应用端口的过程中，已向P1-P3端口线输出过0,则再要输入时，必须先
10、写1后再读引脚，才能得到正确的信息。止匕外，随输入指令的不同,P1端口也有读锁存器与读引脚之分。、P2端口的结构及工作原理内部总统写愤行器P2 口工作原珏国卜拉电用由图可见，P2端口在片内既有上拉电阻，又有切换开关MUX,所以P2端口在功能上兼有P0端口与P1端口的特点。这主要表现在输出功能上，当切换开关向下接通时,从内部总线输出的一位数据经反相器与场效应管反相后，输出在端口引脚线上;当多路开关向上时，输出的一位地址信号也经反相器与场效应管反相后，输出在端口引脚线上。对于8031单片机必须外接程序存储器才能构成应用电路（或者我们的应用电路扩展了外部存储器），而P2端口就就是用来周期性地输出从外
11、存中取指令的地址（高8位地址）,因此,P2端口的多路开关总就是在进行切换，分时地输出从内部总线来的数据与从地址信号线上来的地址。因此P2端口就是动态的I/O端口。输出数据虽被锁存，但不就是稳定地出现在端口线上。其实，这里输出的数据往往也就是一种地址，只不过就是外部RAM的高8位地址。在输入功能方面,P2端口与P0与H端口相同，有读引脚与读锁存器之分，并且P2端口也就是准双向口。可见,P2端口的主要特点包括：不能输出静态的数据；自身输出外部程序存储器的高8位地址；执行MOVX指令时，还输出外部RAM的高位地址，故称P2端口为动态地址端I即然P2口可以作为I/O口使用，也可以作为地址总线使用，下面
12、我们就分析下它的两种工作状态。1、作为I/O端口使用时的工作过程当没有外部程序存储器或虽然有外部数据存储器，但容易不大于256B,即不需要高8位地址时（在这种情况下，不能通过数据地址寄存器DPTR读写外部数据存储器）,P2口可以I/O口使用。这时，控制”信号为“0多路开关转向锁存器同相输出端Q,输出信号经内部总线一锁存器同相输出端QH反相器一V2管栅极一V2管9漏极输出。由于V2漏极带有上拉电阻，可以提供一定的上拉电流，负载能力约为8个TTL与非门；作为输出口前，同样需要向锁存器写入“1使反相器输出低电平，V2管截止，即引脚悬空时为高电平，防止引脚被钳位在低电平。读引脚有效后，输入信息经读引脚
13、三态门电路到内部数据总线。2、作为地址总线使用时的工作过程P2口作为地址总线时，控制“信号为修路开关车向地址线（即向上接通），地址信息经反相器一V2管栅极一漏极输出。由于P2口输出高8位地址，与P0口不同,无须分时使用，因此P2口上的地址信息（程序存储器上的A15A8）功数据地址寄存器高8位DPH保存时间长，无须锁存。四、P3端口的结构及工作原理P3口就是一个多功能口，它除了可以作为I/O口外，还具有第二功能，P3端口的一位结构见下图P3 口工作原理ht tp : /www zsMCU. cofTi上图可见,P3端口与P1端口的结构相似，区别仅在于P3端口的各端口线有两种功能选择。当处于第一功
14、能时，第二输出功能线为1,此时，内部总线信号经锁存器与场效应管输入/输出，其作用与P1端口作用相同，也就是静态准双向I/O端口。当处于第二功能时，锁存器输出1,通过第二输出功能线输出特定的内含信号，在输入方面，即可以通过缓冲器读入引脚信号，还可以通过替代输入功能读入片内的特定第二功能信号。由于输出信号锁存并且有双重功能，故P3端口为静态双功能端口。使P3端品各线处于第二功能的条件就是1、串行I/O处于运行状态（RXD,TXD）;2、打开了处部中断（INT0,INT1）;3、定时器/计数器处于外部计数状态（T0,T1）4、执行读写外部RAM的指令（RD,WR）在应用中,如不设定P3端口各位的第二
15、功能（WR,RD信号的产生不用设置）,则P3端口线自动处于第一功能状态,也就就是静态IO端口的工作状态。在更多的场合就是根据应用的需要,把几条端口线设置为第二功能,而另外几条端口线处于第一功能运行状态。在这种情况下,不宜对P3端口作字节操作,需采用位操作的形式。四、驱动能力P0端口能驱动8个LSTTL负载。如需增加负载能力,可在P0总线上增加总线驱动器。P1,P2,P3端口各能驱动4个LSTTL负载。由于P0-P3端口已映射成特殊功能寄存器中的P0一P3端口寄存器,所以对这些端口寄存器的读写就实现了信息从相应端口的输入输出。例如:MOVA,P1;把Pl端口线上的信息输入到AMoVP1,A;把A的内容由P1端口输出MOVP3,#0FFH;使P3端口线各位置lI/O口线的低电平的驱动能力明显高于高电平的驱动能力；关于51单片机P0口的结构及上拉问题1、P0作为地址数据总线时，T1与丁2就是一起工作的，构成推挽结构。高电平时,T1打开，T2截止；低电平时，T1截止，T2打开。这种情况下不用外接上拉电阻、而且,当T1打开,T2截止,输出高电平的时候,因为内部电源直接通过T1输出到P0口线上,因此驱动能力（电流）可以很大,这就就是为什么教科书上说可以驱动8个TTL负载的原因、2、P0
