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1、并行口及其应用并行口及其应用并行口及其应用并行口及其应用第1页，共29页，编辑于2022年，星期六P0端口的结构与功能端口的结构与功能q P0口的一位结构图口的一位结构图 P0口除可以作为通用的口除可以作为通用的8位位I/O口外，当进行外部存储口外，当进行外部存储器的扩展时，还可以将其作为分时复用的低器的扩展时，还可以将其作为分时复用的低8位地址位地址/数数据总线。据总线。2第2页，共29页，编辑于2022年，星期六P0端口的结构与功能端口的结构与功能qP0口用作通用口用作通用I/O口口q作为输出口作为输出口 q作为输入口作为输入口 q“读读-修改修改-写写”操作操作 用作通用用作通用I/O口
2、时，口时，CPU令控制信号为低电平，其作令控制信号为低电平，其作用有二个：一是使模拟开关用有二个：一是使模拟开关MUX接通下端，即锁存器接通下端，即锁存器输出端，二是令与门输出低输出端，二是令与门输出低电平，电平，VF0截止，致使输截止，致使输出级为开漏输出电路。出级为开漏输出电路。3第3页，共29页，编辑于2022年，星期六P0端口的结构与功能端口的结构与功能qP0口用作地址口用作地址/数据总线数据总线 qP0口分时输出低口分时输出低8位地址、输入数据位地址、输入数据 qP0口分时输出低口分时输出低8位地址、输出数据位地址、输出数据 4第4页，共29页，编辑于2022年，星期六P1端口的结构
3、与功能端口的结构与功能 qP1口的一位结构图口的一位结构图 对于通常的对于通常的51内核单片机而言，内核单片机而言，P1口是惟一一个单口是惟一一个单功能口，只能作为通用的功能口，只能作为通用的I/O端口。端口。5第5页，共29页，编辑于2022年，星期六P2端口的结构与功能端口的结构与功能 qP2口的某一位结构口的某一位结构 6第6页，共29页，编辑于2022年，星期六P2端口的结构与功能端口的结构与功能qP2端口的功能端口的功能 P2口可以作为口可以作为般的通用般的通用I/O口，其工作方式与口，其工作方式与P0口类似。当作为通用的口类似。当作为通用的I/O口使用时，读引脚状口使用时，读引脚状
4、态下需要向端口写态下需要向端口写1，也属于准双向口。其输出驱动，也属于准双向口。其输出驱动电路与电路与P0口不同，内部已经设有上拉电阻，因此口不同，内部已经设有上拉电阻，因此不需要外接电阻。不需要外接电阻。当需要在单片机外部进行扩展时，当需要在单片机外部进行扩展时，P2口也可以作为口也可以作为高高8位地址总线，与位地址总线，与P0口的低口的低8垃地址总线一起形垃地址总线一起形成成16位位I/O地址。此时，地址。此时，CPU发出控制信号使模拟发出控制信号使模拟开关开关MUX接到地址线，地址信息通过非门和场效应接到地址线，地址信息通过非门和场效应管输出到引脚。管输出到引脚。7第7页，共29页，编辑
5、于2022年，星期六P3端口的结构与功能端口的结构与功能 qP3口的某一位结构口的某一位结构P3口是单片机中使用最灵活、功能最多的一个并行端口，不仅具有通用的口是单片机中使用最灵活、功能最多的一个并行端口，不仅具有通用的输入输出功能，而且还具有多种用途的第二功能。输入输出功能，而且还具有多种用途的第二功能。8第8页，共29页，编辑于2022年，星期六P3端口的结构与功能端口的结构与功能qP3端口的功能端口的功能使用使用P3口时多数是将口时多数是将8根根I/O线单独使用，既可将其线单独使用，既可将其设置为第二功能，也可设置为第一功能。当工作于通用设置为第二功能，也可设置为第一功能。当工作于通用的
6、的I/O功能时，单片机会自动将第二功能输出线置功能时，单片机会自动将第二功能输出线置1。与。与其他的其他的I/O口一样，在向端口写数据时，锁存器的状态口一样，在向端口写数据时，锁存器的状态与输出引脚的状态一致；当读端口的状态时，则需先向与输出引脚的状态一致；当读端口的状态时，则需先向端口写端口写1，再将数据读入内部数据总线，因此是准双向，再将数据读入内部数据总线，因此是准双向口。口。9第9页，共29页，编辑于2022年，星期六P3端口的结构与功能端口的结构与功能qP3端口的功能端口的功能单片机工作于第二功能时，自动将锁存器的单片机工作于第二功能时，自动将锁存器的Q端置端置1.表4.2 AT89
7、C52P3口引脚的第二功能口口线线第二功能第二功能信号名称信号名称P3.0RXD串行数据接收串行数据接收P3.1TXD串行数据串行数据发发送送P3.2INT0外部中断外部中断0请请求信号求信号输输入入P3.3INT1外部中断外部中断1请请求信号求信号输输入入P3.4T0定定时时器器/计计数器数器0计计数数输输入入P3.5T1定定时时器器/计计数器数器1计计数数输输入入P3.6WR外部外部RAM写写选选通通P3.7RD外部外部RAM读选读选通通10第10页，共29页，编辑于2022年，星期六注意事项注意事项q单片机的并行单片机的并行I/O接口有以下应用特性接口有以下应用特性 qP0，P1，P2，
8、P3作为通用作为通用I/O口使用时，输入操作是读口使用时，输入操作是读引脚状态；输出操作是对口的锁存器的写入操作，锁存引脚状态；输出操作是对口的锁存器的写入操作，锁存器的状态立即反映到引脚上。器的状态立即反映到引脚上。qP1，P2，P3口作为输出口时，由于电路内部带上拉电口作为输出口时，由于电路内部带上拉电阻，因此无需外接上拉电阻，而阻，因此无需外接上拉电阻，而PO口由于内部无上拉口由于内部无上拉电阻，因此使用它时，必须外接上拉电阻。电阻，因此使用它时，必须外接上拉电阻。qP0，P1，P2，P3作为通用的输入口时，必须使电路中作为通用的输入口时，必须使电路中的锁存器写入高电平的锁存器写入高电平
9、“1”，使场效应管（，使场效应管（FET）VF1截止截止，以避免锁存器输出为，以避免锁存器输出为“0”时场效应管时场效应管VF1 导通使引导通使引脚状态始终被钳位在脚状态始终被钳位在“0”状态。状态。11第11页，共29页，编辑于2022年，星期六注意事项注意事项qI/O口功能的自动识别。无论是口功能的自动识别。无论是P0、P2口的总线复用功口的总线复用功能，还是能，还是P3口的第二功能复用，单片机会自动选择，不口的第二功能复用，单片机会自动选择，不需要用户通过指令选择。需要用户通过指令选择。q两种读端口的方式。包括端口锁存器的两种读端口的方式。包括端口锁存器的“读读-改改-写写”操操作和读引
10、脚的操作。在单片机中，有些指令是读端口锁作和读引脚的操作。在单片机中，有些指令是读端口锁存器的，如一些逻辑运算指令、置位存器的，如一些逻辑运算指令、置位/复位指令、条件复位指令、条件转移指令以及将转移指令以及将I/O口作为目的地址的操作指令；有些口作为目的地址的操作指令；有些指令是读引脚的，如以指令是读引脚的，如以I/O口作为源操作数的指令。口作为源操作数的指令。qI/O口的驱动特性。口的驱动特性。P0口每一个口每一个I/O口可驱动口可驱动8个个LSTTL输入，而输入，而P1、P2、P3口每一个口每一个I/O口可驱动口可驱动4个个LSTTL输入。在使用时应注意口的驱动能力。输入。在使用时应注意
11、口的驱动能力。12第12页，共29页，编辑于2022年，星期六IO口应用口应用输出输出q输出：通过改变输出：通过改变P0-P3四个寄存器对应位的数值，使输四个寄存器对应位的数值，使输出端三极管（出端三极管（MOS管）打开或关闭，改变输出管脚的管）打开或关闭，改变输出管脚的状态（高电平或低电平），进而控制外围电路的工作。状态（高电平或低电平），进而控制外围电路的工作。13第13页，共29页，编辑于2022年，星期六LED简介简介qLED简介简介 qLED（发光二极管）是最基本的输出显示装置之一，通（发光二极管）是最基本的输出显示装置之一，通过过LED可以直观地看出控制系统状态，如按键的闭合与可以
12、直观地看出控制系统状态，如按键的闭合与断开、电机的启动与停止等，另外断开、电机的启动与停止等，另外LED还可以用于制作还可以用于制作彩灯。彩灯。LED具有普通二极管的单向导电性。只要加在发具有普通二极管的单向导电性。只要加在发光二极管两端的电压超过导通电压（一般为光二极管两端的电压超过导通电压（一般为1.7V1.9V）,它就会导通，而当流过它的电流时间超过一定它就会导通，而当流过它的电流时间超过一定数值时（一般为数值时（一般为2ms3ms）,它就会发光。它就会发光。4.3 I/O口应用实例与仿真口应用实例与仿真 14第14页，共29页，编辑于2022年，星期六I/O口的实例仿真口的实例仿真 q
13、例例4.1 闪烁灯的闪烁灯的proteus仿真及仿真及C语言程序设计语言程序设计q设计要求：如图设计要求：如图4.23所示，在所示，在P1.0端口上接一个发光二端口上接一个发光二极管极管L1，使，使L1周期性地一亮一灭，一亮一灭的时间间周期性地一亮一灭，一亮一灭的时间间隔为隔为0.2秒。秒。q闪烁灯的仿真电路原理图闪烁灯的仿真电路原理图（见教材图（见教材图4.23）q元器件选取元器件选取 AT89C52：单片机；：单片机；RES：电阻；：电阻；CRYSTAL：晶振；：晶振；CAP、CAP-ELEC：电容、电解电容：电容、电解电容LED-GREEN：绿：绿色发光二极管色发光二极管 q程序设计内容
14、程序设计内容 延时程序的设计方法延时程序的设计方法 输出控制输出控制 限流电阻的选取限流电阻的选取 4.3 I/O口应用实例与仿真口应用实例与仿真 15第15页，共29页，编辑于2022年，星期六I/O口的实例仿真口的实例仿真q程序流程图程序流程图 qC语言源程序语言源程序 q调试与仿真调试与仿真 开始P1.0输出“1”L1熄灭延时0.2秒P1.0输出“0”L1亮延时0.2秒4.3 I/O口应用实例与仿真口应用实例与仿真 16第16页，共29页，编辑于2022年，星期六IO口应用口应用q输入：通过外围电路（如开关）改变输入：通过外围电路（如开关）改变P0-P3端口的电平，端口的电平，读取读取P
15、0-P3四个寄存器对应位的数值，可以得知外围电四个寄存器对应位的数值，可以得知外围电路的状态（开关的打开或闭合）。路的状态（开关的打开或闭合）。q上拉电阻的选择要参照上拉电阻的选择要参照管脚的最大输入电流，一般管脚的最大输入电流，一般在在1K以上。以上。17第17页，共29页，编辑于2022年，星期六I/O口的实例仿真口的实例仿真q例例4.2 模拟开关灯的模拟开关灯的proteus仿真及仿真及C语言程序设计语言程序设计q设计要求设计要求：如图：如图4.25所示，监视开关所示，监视开关K1（接在（接在P3.0端口端口上），用发光二极管上），用发光二极管L1（接在单片机（接在单片机P1.0端口上）
16、显示端口上）显示开关状态，如果开关合上，开关状态，如果开关合上，L1亮，开关打开，亮，开关打开，L1熄灭。熄灭。q模拟开关灯的仿真电路原理图模拟开关灯的仿真电路原理图（见教材图（见教材图4.25）q元器件选取元器件选取 AT89C52：单片机；：单片机；RES：电阻；：电阻；CRYSTAL：晶振；：晶振；CAP、CAP-ELEC：电容、电解电容；：电容、电解电容；LED-GREEN：绿色发光二极管；绿色发光二极管；SWITCH:开关开关 4.3 I/O口应用实例与仿真口应用实例与仿真 18第18页，共29页，编辑于2022年，星期六I/O口的实例仿真口的实例仿真q程序设计内容程序设计内容 开关
17、状态的检测过程开关状态的检测过程 输出控制输出控制 q程序流程图程序流程图 qC语言源程序语言源程序 q调试与仿真调试与仿真 开始K1开关闭合了吗？L1亮L1灭4.3 I/O口应用实例与仿真口应用实例与仿真 19第19页，共29页，编辑于2022年，星期六灌电流与拉电流灌电流与拉电流q当逻辑门输出端是低电平时，灌入逻辑门的电流称为灌当逻辑门输出端是低电平时，灌入逻辑门的电流称为灌电流电流，灌电流越大，输出端的低电平就越高。，灌电流越大，输出端的低电平就越高。q当逻辑门输出端是高电平时，逻辑门输出端的电流是从当逻辑门输出端是高电平时，逻辑门输出端的电流是从逻辑门中流出，这个电流称为拉电流。拉电流
18、越大，输逻辑门中流出，这个电流称为拉电流。拉电流越大，输出端的高电平就越低。出端的高电平就越低。q灌电流和拉电流反应了管脚的带负载能力，灌电流比拉灌电流和拉电流反应了管脚的带负载能力，灌电流比拉电流大，因此灌电流带负载能力强。电流大，因此灌电流带负载能力强。q限流电阻的选择要根据灌电流、拉电流的大小进行选择。限流电阻的选择要根据灌电流、拉电流的大小进行选择。20第20页，共29页，编辑于2022年，星期六大功率负载驱动大功率负载驱动q当驱动大电流负载，或驱动高电压负载时，需要采用以当驱动大电流负载，或驱动高电压负载时，需要采用以下的电路形式。下的电路形式。q当驱动强电电路时，弱电电源与强电电源
19、需要隔离，此当驱动强电电路时，弱电电源与强电电源需要隔离，此时需要使用光电隔离器件。时需要使用光电隔离器件。21第21页，共29页，编辑于2022年，星期六22第22页，共29页，编辑于2022年，星期六高电压光电隔离输入高电压光电隔离输入23第23页，共29页，编辑于2022年，星期六24第24页，共29页，编辑于2022年，星期六I/O口的实例仿真口的实例仿真q例例4.3 报警器的报警器的proteus仿真及仿真及C语言程序设计语言程序设计q设计要求设计要求：如图：如图4.27所示，用所示，用P1.0输出输出1KHz和和500Hz的的音频信号驱动扬声器，作报警信号，要求音频信号驱动扬声器，
20、作报警信号，要求1KHz信号响信号响100ms，500Hz信号响信号响200ms,交替进行，交替进行，P1.7接一开关接一开关进行控制，当开关合上报警信号响，当开关断开报警信进行控制，当开关合上报警信号响，当开关断开报警信号停止。号停止。q报警器的仿真电路原理图报警器的仿真电路原理图（见教材图（见教材图4.27）q元器件选取元器件选取 AT89C52：单片机；：单片机；RES：电阻；：电阻；CRYSTAL：晶振；：晶振；CAP、CAP-ELEC：电容、电解电容；：电容、电解电容；SPEAKER：扬：扬声器；声器；SW-SPDT:单刀双掷开关；单刀双掷开关；9012:PNP三极管三极管4.3 I
21、/O口应用实例与仿真口应用实例与仿真 25第25页，共29页，编辑于2022年，星期六I/O口的实例仿真口的实例仿真q程序设计内容程序设计内容：报警信号产生的方法：报警信号产生的方法：500Hz信号周期信号周期为为2ms，信号电平为每，信号电平为每1ms变反变反1次，次，1KHz的信号周期的信号周期为为1ms，信号电平每，信号电平每500us变反变反1次。不同频率的信号经次。不同频率的信号经过过9012三极管放大后，送给扬声器三极管放大后，送给扬声器LS1，就会发出不同，就会发出不同频率的报警声。频率的报警声。q程序流程图程序流程图 q汇编语言与汇编语言与C语言源程序语言源程序 q调试与仿真调
22、试与仿真 4.3 I/O口应用实例与仿真口应用实例与仿真 26第26页，共29页，编辑于2022年，星期六I/O口的实例仿真口的实例仿真q例例4.4广告灯（查表方式）的广告灯（查表方式）的proteus仿真及程序设计仿真及程序设计q设计要求设计要求：如图：如图4.29所示，利用查表的方法，使端口所示，利用查表的方法，使端口P1做单一灯的变化：左移做单一灯的变化：左移2次，右移次，右移2次，闪烁次，闪烁2次（延时次（延时的时间的时间0.2秒）。秒）。q广告灯的仿真电路原理图广告灯的仿真电路原理图（见教材图（见教材图4.29）q元器件选取元器件选取AT89C52：单片机；：单片机；RES：电阻；：
23、电阻；CRYSTAL：晶振；：晶振；CAP、CAP-ELEC：电容、电解电容；：电容、电解电容；LED-GREEN：绿色发光二极管；绿色发光二极管；4.3 I/O口应用实例与仿真口应用实例与仿真 27第27页，共29页，编辑于2022年，星期六I/O口的实例仿真口的实例仿真q程序设计内容程序设计内容 查表法是单片机程序设计中常用的一种方法，它多用于一些查表法是单片机程序设计中常用的一种方法，它多用于一些较复杂的控制场合，如判段键盘按键的键值、利用较复杂的控制场合，如判段键盘按键的键值、利用I/O口控制口控制外部设备作一些预先设定好的复杂动作（本例是其简单的示外部设备作一些预先设定好的复杂动作（
24、本例是其简单的示意）、输出正余弦、三角、梯形或更复杂的波形，甚至可以意）、输出正余弦、三角、梯形或更复杂的波形，甚至可以利用查表法实现一些更复杂的算法。利用查表法实现一些更复杂的算法。汇编语言步骤如下：汇编语言步骤如下：把控制码建成一个表把控制码建成一个表TABLE；利用利用MOV DPTR,TABLE指令来使数据指针寄存器指到表的开指令来使数据指针寄存器指到表的开头；头；利用利用MOVC A,ADPTR的指令，根据累加器的值的指令，根据累加器的值再加上再加上DPTR的值，就可以使程序计数器的值，就可以使程序计数器PC指到表格内所要指到表格内所要取出的数据。取出的数据。C语言步骤如下：语言步骤
25、如下：定义一维数组定义一维数组TABLE（复杂情况也可以（复杂情况也可以用二维数组，另外，为节省单片机的用二维数组，另外，为节省单片机的RAM资源，数组一般放资源，数组一般放在代码段中）；在代码段中）；把控制码按顺序放入数组把控制码按顺序放入数组TABLE中；中；定义变量定义变量i，改变，改变i的值，就可以取出数组中对应的控制码。的值，就可以取出数组中对应的控制码。4.3 I/O口应用实例与仿真口应用实例与仿真 28第28页，共29页，编辑于2022年，星期六I/O口的实例仿真口的实例仿真q程序流程图程序流程图 q汇编语言和汇编语言和C语言源程序语言源程序 q调试与仿真调试与仿真 4.3 I/O口应用实例与仿真口应用实例与仿真 29第29页，共29页，编辑于2022年，星期六