《单片机原理与应用及上机指导》第4章：80C51单片机的功能单元

4.1.1 P0口 P0口
1．P0口结构 ． 口结构 所示是 口某一位的结构原理 口某一位的结构原理。 、 构成输出驱动器 与门、反相器、 构成输出驱动器， 图4.1所示是P0口某一位的结构原理。V1、V2构成输出驱动器，与门、反相器、锁 所示 存器及模拟开关(MUX)构成输出控制电路。三态门是输入缓冲器。 构成输出控制电路。 存器及模拟开关 构成输出控制电路 三态门是输入缓冲器。 2．功能 ． (1) 地址 数据分时复用总线 地址/数据分时复用总线 单片机系统扩展片外存储器时， 口作为地址 数据分时复用总线使用。 口作为地址/数据分时复用总线使用 单片机系统扩展片外存储器时，P0口作为地址 数据分时复用总线使用。在访问片外 存储器时， 送来的控制信号为高电平， 存储器时，CPU送来的控制信号为高电平，控制模拟开关打在上方。此时执行输出数 送来的控制信号为高电平 控制模拟开关打在上方。 据指令，分时输出的地址/数据信号经反相器 驱动器送到引脚上。 数据信号经反相器、 据指令，分时输出的地址 数据信号经反相器、驱动器送到引脚上。当地址或数据信 号为1时 此时与门的两个输入端都为高电平则输出为1， 导通 导通， 号为 时，此时与门的两个输入端都为高电平则输出为 ，V1导通，另一路地址信号 或数据信号经反相器反相为低电平，此电平经模拟开关加到V2上使 截止， 上使V2截止 或数据信号经反相器反相为低电平，此电平经模拟开关加到 上使 截止，引脚上 出现高电平；当地址或数据信息为0时 截止而V2导通 出现高电平；当地址或数据信息为 时，V1截止而 导通，引脚上出现低电平。如果 截止而 导通，引脚上出现低电平。 执行取指令操作或输入数据的指令，地址仍经V1、 输出 输出， 执行取指令操作或输入数据的指令，地址仍经 、V2输出，而输入的数据经输入缓 冲器1进入总线 进入总线。 冲器 进入总线。 (2) 通用I/O接口 通用 接口 如系统未扩展片外存储器， 口作为准双向通用I/O接口使用。此时控制信号为 ， 接口使用。 如系统未扩展片外存储器，则P0口作为准双向通用 口作为准双向通用 接口使用 此时控制信号为0， 模拟开关打在下面。由于控制信号为0， 截止， 的漏极处于开路状态 的漏极处于开路状态， 模拟开关打在下面。由于控制信号为 ，使V1截止，V1的漏极处于开路状态，如果输 截止 入是由集电极开路或漏电极开路电路驱动，应外加上拉电阻。 入是由集电极开路或漏电极开路电路驱动，应外加上拉电阻。输出时如果负载是 MOS电路，也应外加上拉电阻。作为通用 电路， 口使用时， 电路 也应外加上拉电阻。作为通用I/O口使用时，其数据流向在下面 口中 口使用时 其数据流向在下面P1口中 讲述。 讲述。 P0口输出时能驱动 个LSTTL负载，即输出电流不小于 口输出时能驱动8个 负载， 口输出时能驱动 负载 即输出电流不小于800µA。 。
教学提示和教学目标
教学提示：本章主要介绍了并行 口的结构、 教学提示：本章主要介绍了并行I/O口的结构、组成及分类， 口的结构 组成及分类， 口的结构及功能进行了分析； 对P0～P3口的结构及功能进行了分析；分析了定时器 计 ～ 口的结构及功能进行了分析 分析了定时器/计 数器的结构与原理、控制和工作方式及其控制， 数器的结构与原理、控制和工作方式及其控制，以及定时器 /计数器的基本编程应用；介绍了串行接口的结构原理；介 计数器的基本编程应用； 计数器的基本编程应用 介绍了串行接口的结构原理； 绍了单片机中断源的种类、产生中断的方式及中断的控制。 绍了单片机中断源的种类、产生中断的方式及中断的控制。 教学目标：掌握并行I/O口内部结构以及 个不同 口内部结构以及4个不同 教学目标：掌握并行 口内部结构以及 个不同I/O口的 口的 使用特点，了解I/O口的总线机制和负载能力；掌握定时器 口的总线机制和负载能力； 使用特点，了解 口的总线机制和负载能力 /计数器的组成结构和基本工作原理、定时器 计数器的 种 计数器的组成结构和基本工作原理、 计数器的4种 计数器的组成结构和基本工作原理 定时器/计数器的 工作方式，理解定时器/计数器控制与状态寄存器 计数器控制与状态寄存器； 工作方式，理解定时器 计数器控制与状态寄存器；掌握串 行接口的结构原理，掌握中断系统的结构、 行接口的结构原理，掌握中断系统的结构、中断源和中断优 先级；理解相应的中断控制寄存器和不同的中断响应入口， 先级；理解相应的中断控制寄存器和不同的中断响应入口， 了解响应中断的条件和过程。 了原理 P2口的某一位结构原理

4.1.4 P3口 P3口
1．P3口结构 ． 口结构 P3口某一位的结构原理如图 口某一位的结构原理如图 所示， 口除了作为准 口某一位的结构原理如图4.4所示，P3口除了作为准 所示 双向通用I/O接口使用外，每一根线还具有第二功能。 双向通用 接口使用外，每一根线还具有第二功能。 接口使用外 2．功能 ． P3口作为 P3口作为I/O接口时，其功能与P1口相同。 口作为I/O接口时 其功能与P1口相同 接口时， 口相同。 P3作为第二功能输入操作时，其锁存器 端必须为高电 作为第二功能输入操作时， 作为第二功能输入操作时 其锁存器Q端必须为高电 否则V1管导通 引脚被钳位在低电平， 管导通， 平，否则 管导通，引脚被钳位在低电平，无法输入或 输出第二功能信号。单片机复位时， 输出第二功能信号。单片机复位时，锁存器输出端为高 电平。 口第二功能中的输入信号 口第二功能中的输入信号RXD、INT0、INT1、 电平。P3口第二功能中的输入信号 、 、 、 T0、T1经缓冲器输入，可直接进入芯片内部。 经缓冲器输入， 、 经缓冲器输入 可直接进入芯片内部。
图4.1 P0口的某一位结构原理 P0口的某一位结构原理

4.1.2 P1口 P1口
1．P1口结构 ． 口结构 所示是 口某一位的结构原理 口某一位的结构原理， 口由 口由8个这样的电路 图4.2所示是P1口某一位的结构原理，P1口由 个这样的电路 所示 组成，图中锁存器起输出锁存作用。 口的 口的8个锁存器组成特 组成，图中锁存器起输出锁存作用。P1口的 个锁存器组成特 殊功能寄存器，该寄存器也用符号P1表示 场效应管V1与上 表示。 殊功能寄存器，该寄存器也用符号 表示。场效应管 与上 拉电阻R组成输出驱动器 以增大负载能力。三态门1是输入 组成输出驱动器， 拉电阻 组成输出驱动器，以增大负载能力。三态门 是输入 缓冲器，三态门2在对端口操作时使用。 缓冲器，三态门 在对端口操作时使用。 在对端口操作时使用 2．功能 ． MCS-51单片机的 口只有一种功能：通用输入 输出接口。 单片机的P1口只有一种功能 输出接口。 单片机的 口只有一种功能：通用输入/输出接口 通用I/O接口有输出、输入和端口操作 种工作方式。 接口有输出、 种工作方式。 通用 接口有输出 输入和端口操作3种工作方式

4.1 并行I/O口 并行I/O口
80C51共有 条并行双向 共有32条并行双向 口线， 共有 条并行双向I/O口线，分成 个8位 口线 分成4个 位 I/O端口，记作 、P1、P2和P3。每个端口均由 端口， 端口 记作P0、 、 和 。 数据缓冲器，数据输出驱动及锁存器等组成。 数据缓冲器，数据输出驱动及锁存器等组成。这4 个端口在结构和特性上是基本相同的， 个端口在结构和特性上是基本相同的，但又各具特 点。 4.1.1 P0口 口 4.1.2 P1口 口 4.1.3 P2口 口 4.1.4 P3口 口
第4章 80C51单片机的功能单元 80C51单片机的功能单元
教学提示和教学目标 并行I/O I/O口 4.1 并行I/O口 定时器/ 4.2 定时器/计数器 4.3 串 行 接 口 4.4 中 断 系 统 上机指导： 4.5 上机指导：程序控制点亮发光二极管


4.2.1 概述
在工业检测和控制中，很多场合都要用到计数或者定时功能。 在工业检测和控制中，很多场合都要用到计数或者定时功能。 这就要求单片机具有定时/计数的功能 计数的功能。 这就要求单片机具有定时 计数的功能。有多种方法可以实 现单片机的定时，如软件定时、硬件定时、可编程定时器等， 现单片机的定时，如软件定时、硬件定时、可编程定时器等， 软件定时在高级语言编程中经常使用， 软件定时在高级语言编程中经常使用，即通过循环程序实现 延时，系统不需要增加任何硬件， 延时，系统不需要增加任何硬件，但该定时方法需要长期占 用CPU；硬件定时需要系统额外增加电路，而且使用上不够 ；硬件定时需要系统额外增加电路， 灵活；单片机内还集成了定时电路，被称为定时器/计数器 计数器， 灵活；单片机内还集成了定时电路，被称为定时器 计数器， 定时器通过对系统时钟脉冲进行计数实现定时功能， 定时器通过对系统时钟脉冲进行计数实现定时功能，计数器 则用于对单片机外部引脚输入的脉冲计数。 则用于对单片机外部引脚输入的脉冲计数。 80C51单片机内有 个16位可编程的定时器 计数器，它们 单片机内有2个 位可编程的定时器 计数器， 位可编程的定时器/计数器 单片机内有 具有两种工作模式(计数器模式 定时器模式)和 种工作方 计数器模式、 具有两种工作模式 计数器模式、定时器模式 和4种工作方 方式0、方式1、方式2、方式3)， 式(方式 、方式 、方式 、方式 ，其控制字和状态字均 方式 在相应的特殊功能寄存器中，通过对控制寄存器的编程， 在相应的特殊功能寄存器中，通过对控制寄存器的编程，其 控制字均在相应的特殊功能寄存器(SFR)中，通过对它的 控制字均在相应的特殊功能寄存器 中 SFR的编程，就可以方便地选择适当的工作模式和工作方式。 的编程， 的编程 就可以方便地选择适当的工作模式和工作方式。

图4.4 P3口某一位结构原理 P3口某一位结构原理

4.2 定时器/计数器 定时器/
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 概述 定时器/计数器 计数器T0、 定时器 计数器 、T1 定时器/计数器 计数器T2 定时器 计数器 定时器/计数器的编程和使用 定时器 计数器的编程和使用

图4.2 P0口的某一位结构原理 P0口的某一位结构原理