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1、单片机输入输出口单片机输入输出口8051输入输出端口结构输入输出端口结构 （慨述）（慨述）80 5180 51单片机有四个单片机有四个8 8位并行位并行I/OI/O端口，记作端口，记作P0P0、P1P1、P2P2和和P3P3。每个端口都是每个端口都是8 8位准双向口，共占位准双向口，共占3232根引脚。每一根引脚。每一 条条I/OI/O线都能独线都能独立地用作输入或输出。立地用作输入或输出。每个端口都包括一个锁存器每个端口都包括一个锁存器( (即特殊功能寄存器即特殊功能寄存器P0P3)P0P3)，一个输，一个输出驱动器和输入缓冲器，作为输出时数据可以锁存，作输入时数出驱动器和输入缓冲器，作为输
2、出时数据可以锁存，作输入时数据可以缓冲，但这四个通道的功能不完全相同。据可以缓冲，但这四个通道的功能不完全相同。 在无片外扩展存储器的系统中，这四个端口的每一位都可以作为在无片外扩展存储器的系统中，这四个端口的每一位都可以作为准双向通用准双向通用I IO O端口使用。在具有片外扩展存储器系统中，端口使用。在具有片外扩展存储器系统中，P2P2口口送出高送出高8 8位地址位地址P0P0口为双向总线，分时送出低口为双向总线，分时送出低8 8位地址和数据位地址和数据的输入输出。的输入输出。 8051单片机四个单片机四个I()端口的电路设计非常巧妙，熟悉端口的电路设计非常巧妙，熟悉IO端口端口逻辑电路，
3、不但有利于正确合理地使用端口。而且会对设计单片逻辑电路，不但有利于正确合理地使用端口。而且会对设计单片机外围逻辑电路有所启发。机外围逻辑电路有所启发。总结：P0既可作般IO端口用使用，又可作地址数据总线使用。 I/O输出时，输出级属开漏电路，必须外接上拉电阻，才有高电平输出；作IO输入时，必须先向对应的锁存器写入“1”，使FET(T2)截止，不影响输入电平。当P0口被地址数据总线占用时，就无法再作IO口使用了。 二、 P1口 P1口也是一个准双向口：作通用IO口使用。其电路结构见图，输出驱动部分与P0口不同内部有上拉负载电阻与电源相连。实质上电阻是两个场效应管FET并在起，个FET为负载管，其
4、电阻固定；另一个FET可工作在导通或截止两种状态，使其总电阻值变化近似为0或阻值很大两种情况。当阻值近似为0时、可将引脚快速上拉至高电平；当阻值很大时，Pl口为高阻输入状态。 当P1口输出高电平时、能向外提供拉电流负载，所以不必再接上拉电阻，在端口用作输入时，也必须先向对应的锁存器写入“1”，使FET截止。由于片内负载电阻较大，约20一40k，所以不会对输入的数据产生影响。 P1口某位结构 三、P2口某位结构四、P3口的结构 P3口是一个多功能端口 ： 第功能：通用IO口 第二功能：其他功能（见下表） P3口与P1口的差别在于多了一个与非门和缓冲器，正是这两个部分，使得P3口除了具有P1口的准
5、双向IO功能之外，还可以使用各引脚所具有的第二功能。与非门的作用实际上是一个开关，决定是输出锁存器上的数据还是输出第二功能(W)的信号。 当W1时输出Q端信号； 当Q1，可输出W线信号。 P3各口线的第二功能表 口口 线线 第第 二二 功功 能能 P3.0RXD（串行口接收）（串行口接收） P3.1TXD（串行口发送）（串行口发送） P3.2（外部中断（外部中断0输入）输入） P3.3（外部中断（外部中断1输入）输入） P3.4T0（计数器（计数器0输入）输入） P3.5T1 （计数器（计数器1输入）输入） P3.6（片外数据存储器写）（片外数据存储器写） P3.7（片外数据存储器读）（片外数
6、据存储器读） P3口的位结构编程时，不必事先由软件设置编程时，不必事先由软件设置P3门为第一门为第一功能功能(通用通用IO口口)还是第二功能。还是第二功能。当当CPU对对P3口进行口进行SFR寻址寻址(位或字节位或字节)访访问时，由内部硬件自动将第二功能输出问时，由内部硬件自动将第二功能输出线线W置置1，这时，这时P3口为通用口为通用IO口；口；当当CPU不把不把P3口作为口作为SFR寻址寻址(位或字节位或字节)访问时，即用作第二功能输出访问时，即用作第二功能输出/输入时，输入时，由内部硬件使锁存器由内部硬件使锁存器Q1。 (一)P3口作为通用IO口使用 当对P3口的SFR寻址时，“第二输出功
7、能端W”保持高电平。打开与非门，所以D锁存器输出端Q的状态可通过与非门送至FET场效应管输出，这是作通用IO口输出的情况。 当当P3口作为输入使用口作为输入使用(即即CPU读引脚状态读引脚状态)时。同时。同P0P2口一样口一样 ，应由软件向口锁存器写，应由软件向口锁存器写“1”，即使得锁存器即使得锁存器Q端保持为端保持为1，与非门，与非门0输出为输出为0，FET场效应管截止，引脚端可作为高阻输入。场效应管截止，引脚端可作为高阻输入。当当CPU发出读命令时，使缓冲器的发出读命令时，使缓冲器的“读引脚读引脚”信信号有效，三态缓冲器开通，于是引脚的状态经号有效，三态缓冲器开通，于是引脚的状态经两个缓
8、冲器到两个缓冲器到CPU内部路线。内部路线。 (二)P3口用作第二功能使用 当端口用于第二功能时8个引脚是按位独立定义。当某位被用作第二功能时，该位的D锁存器Q应被内部硬件自动置1，使与非门对“第二输出功能端W”是畅通的。 输入：Q=1,W=1(W不作第二功能输出） 读引脚无效，只有T0、T1、INT0、INT1、RXD有效五、端口的负载能力和接口要求 P0口的输出级与口的输出级与P1P3口的输出级在结构上是不口的输出级在结构上是不同的！同的！因此，其负载能力与接口要求也各不相同。因此，其负载能力与接口要求也各不相同。P0口与其它口不同，它的输出级无上拉电阻。 当把它用作通用IO口使用时，输出
9、级是开漏电路，输入时需外接上拉电阻； 用作输入时，应先向口锁存器(80H)写1； 把它当作地址数据总线时则无需外接上拉电 阻。 P0口的每一位输出可驱动口的每一位输出可驱动8个个LS型型TTL负载。负载。 P1P3口的输出级接有内部上拉负载电阻，它们的每一位输出可驱动3个LS型TT负载。 作为输入口时，任何TTL电路都能以正常的方式驱动805l单片机(HMOS)的P1P3口。由于它们的输出级具有上拉电阻，也可以被集电极开路(oc门)或漏极开路所驱动，而无需外接上拉电阻， 对于80c51单片机(CHMOS)，端口能提供几毫安的输出电流，故当作输出口去驱动一个普通晶体管的基极(或TTL电路输入端)时，应在端口与晶体管基极间串联一个电阻，以限制高电平输出时的电流。 Pl P3口也都是准双向口也都是准双向I/O口，作输入时，必须先口，作输入时，必须先在相应端口锁存器先写在相应端口锁存器先写1。 请看下一节
