单片机应用技术实例教程第4章 51单片机的并行I O端口及其应用

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4.6 应用案例4.2-按键指示灯的实现
4.6.1 51单片机通过并行端口读入电平 4.6.2 独立按键基础 4.6.3 按键指示灯的硬件电路 4.6.4 按键指示灯的应用代码

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4.6.1 51单片机通过并行端口读入电平
51单片机通过并行端口读入电平的方法很简单，首先向对应的端口写入一个高电平， 然后读取该端口寄存器的值即可，如例4.8，分别是读取P0~P1端口的C51语言代码。 【例4.8】51单片机的并行端口数据读取。 （代码请详见教材） 和控制51单片机某位输出电平电压类似，51单片机的I/O端口同样可以读取某一位的值， 如例4.9所示。 【例4.9】51单片机的并行端口位数据读取。 （代码请详见教材）
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4.6.3 按键指示灯的硬件电引脚上，另一端连 接在GND上，当按键没有被按下时，P1端口通过上拉电阻连接到VCC，为高电平；当按 键被按下时，P1被连接到GND，为低电平。
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4.6.4 按键指示灯的应用代码
按键指示灯的C51语言应用代码如例4.10所示，P1上读入的数据则为对应的按键编码， 如果对应位为“0”，则表明有键被按下，延时10ms后再次读取，以消除抖动，如果 两次读取的状态相同，则证明不是抖动，将P1状态从P0口输出，否则清除。 【例4.10】按键指示灯的应用代码。 （代码请详见教材）
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4.2 普通I/O端口P1
51单片机的P1口仅能作为普通通用I/O口使用，在其输出端接有内部上拉电阻，故可以直 接输出而无需外接上拉电阻，同P0口一样，当作为输入口时，必须先向锁存器写“1”， 使场效应管T截止。和P0口的内部结构比起来，P1中仅仅是少了多路开关，并且有一个场 效应管被改为了上拉电阻，其位结构如下图所示。
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4.5.4 流水灯的应用代码
流水灯应用系统的C51语言应用代码，其使用了两个嵌套的for循环语句来进行软件延时， 当延时完成之后使用“<<”移位语句将当前输出高电平的P1端口引脚向高位移动一位，由 于“<<”语句不带进位功能（即到达最高位之后不会自动循环到最低位），所以需要使用 一个判断语句来将点亮端口位移动到最低位。 【例4.6】流水灯的C51语言代码。 （代码请详见教材） 【例4.7】用内部函数实现的流水灯 （代码请详见教材） 例4.7是使用_crol_函数实现流水效果的C51语言代码，其使用 _crol_函数对0x01进行依次 移位，然后将这个值从P1端口输出，此时可以看到P1的8个LED发光二极管循环点亮，形 成流水灯效果。
图中的电阻均为限流电阻，当电阻值较小时候，电流较大，发光二极管亮度较高；当该电阻值 较大时，电流较小，发光二极管亮度较低，一般来说该电阻值选择1~10kΩ，具体电阻的选择 和该型号单片机的I/O口驱动能力、LED的型号以及系统的功耗有关。
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4.5.3 流水灯的硬件电路
下图所示是流水灯应用系统的电路图，8个LED使用灌电流的驱动方式连接在51单片机的P1端 口上，表4.3所示是应用系统使用的典型器件说明。
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4.7 本章总结
本章介绍了 51单片机的并行I/O端口的使用方法，读者应该熟练掌握如下内容。 ●51单片机的并行I/O端口的组成。 ●如何使用51单片机的并行I/O端口输出一个固定电平以及如何从51单片机的 并行I/O端口读取一个外部电平状态。 ●如何在51单片机应用系统中使用发光二极管和独立按键。

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4.1数据地址端口P0和P2
51单片机的P0和P2是数据地址端口，可以组合起来构成16位地址总线和8位数据总线。 P0端口支持位寻址操作，下左图所示是P0的位内部结构图，包括了一个输出锁存器、两 个三态输入缓冲器、以及输出的驱动和控制电路。输出驱动电路由两个场效应管构成，它 的工作状态受到由一个与门、一个反向器以及一个模拟开关构成的输出控制电路控制。 51单片机的P2口可以用作通用I/O口或者是地址总线，其一位的内部结构如下右图所示。
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4.6.2 独立按键基础
在51单片机的实际应用中，常常需要用户输入一些参数，例如，启动设备、选择设备的运行速度 等，此时可以使用独立按键。 独立按键的工作基本原理是被按下时候按键接通两个点，放开时则断开这两个点。按照结构可以把 按键分为两类：触点式开关按键，如机械式开关、导电橡胶式开关等；无触点开关按键，如电气式 按键、磁感应按键等。前者造价低手感好，后者寿命长，在51单片机应用系统中最常用的是触点 式开关按键。 独立按键在51单片机系统中的典型应用结构是将按键的一个点连接到高电平（逻辑“1”）上，另 外一个点连接到低电平（逻辑“0”）上，然后把其中一个点连接到51单片机的I/O引脚上，此时当 按键释放和被按下的时候单片机引脚上的电平将发生变化。 电平变化有一个抖动过程，这是由按键的机械特性所决定的，抖动时间一般为10ms左右，可能有 多次抖动。如果51单片机不对按键抖动做任何处理而直接读取，由于单片机在抖动时间内可能进 行了多次读取，则会把每一次抖动都看做一次按键事件而产生错误，所以在对按键事件进行处理的 时候必须在硬件上使用消抖电路或者软件上使用消抖函数。消抖电路一般使用一个电容或者低通滤 波器，依靠其积分原理来消除这个抖动信号，消抖函数则采用读取后延时后再次读取的方法两次做 比较看读取的值是否相同的方法，虽然浪费了一段时间，但是由于相对整体来说非常短，所以不会 对整体系统造成大的影响。 51单片机使用I/O口扩展按键的典型应用电路图，请见下图。
典型应用电路，请详见教材。
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4.5 应用案例4.1-流水灯的实现
4.5.1 51单片机通过并行端口输出电平 4.5.2 发光二极管（LED）基础 4.5.3 流水灯的硬件电路 4.5.4 流水灯的应用代码

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4.5.1 51单片机通过并行端口输出电平
51单片机通过并行端口输出电平的方法非常简单，将需要输出的数据直接写到对应的端口寄存 器即可，如例4.1所示是分别在P0~P4端口输出0x01、0x02、0xFF和0x00的C51语言代码。 【例4.1】并行端口输出电平。 51单片机的并行I/O端口都支持位寻址，所以此时也可以按位对其中的某一位进行操作，在 “AT89X52.h”头文件中对这些位进行了定义，当引用了该文件之后则可以直接对这些位进行 写操作，这些位的引用方式均为“端口寄存器名_位编码”，如P0端口的第0位（最低位）对 应“P0_0”，P3端口的第7位（最高位）对应“P3_7”，需要注意的是，此时输出的是一个位数 据“0”或者“1”，如例4.2所示。 【例4.2】并行端口按位输出电平。 由于51单片机的I/O引脚支持位操作，其自然也支持第3章的3.1.5小节中介绍的位操作指令，其 中最常用的是位取反操作“~”和移位操作“>>”和“<<”，前者常常用于将对应引脚上的电 平翻转，其使用方法如例4.3所示；后者通常用于将端口上的电平移位。 【例4.3】并行端口的按位操作。 在实际应用中常常会对51单片机的某些引脚按位进行命名以方便引用，此时通常会使用“^” 和“sbit”关键字（参考第3章的3.1.3小节），例4.4是一个将P1.0引脚预定义为“LED”然后 对其进行操作的实例。 【例4.4】并行端口的位定义操作。 除了使用“sbit”和“^”对51单片机的I/O引脚的某位进行定义之外，还可以使用“define”关 键字进行预定义操作，例4.5是例4.4的另外一种实现方法。 【例4.5】并行端口的位定义操作。
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4.5.2 发光二极管（LED）基础
LED（发光二极管）是51单片机系统中最常见的一种指示型外部设备，是半导体二极管的一种， 可以把电能转化成光能。其主要结构是一个PN结，具有单向导电性，常常用于指示某个开关 量的状态，图4.8所示是最常用的双脚直插型的发光二极管实物示意，除了这种类型之外其还 有不同大小和不用引脚的封装（如贴片类型）。 发光二极管LED和普通二极管一样，具有单向导电性，当加在发光二极管两端的电压超过了它 的导通电压（一般为1.7~1.9V）时就会导通，当流过它的电流超过一定电流时（一般2~3ms） 则会发光，51单片机系统中发光二极管的典型应用电路如下图所示。
第第4章章51单片机的并行io端端口及其应用单片机应用技术实例教程c51版高等院校嵌入式人才培养规划教材本章主要内容?41数据地址端口p0和p2?42普通io端口p1?43复用端口p3?44数据地址总线扩展方法?45应用案例41流水灯的实现?46应用案例42按键指示灯的实现?47本章总结前一页前一页41数据地址端口p0和p2首页51单片机的p0和p2是数据地址端口可以组合起来构成16位地址总线和8位数据总线
《单片机应用技术实例教程（C51版）》
--高等院校嵌入式人才培养规划教材
第4章 51单片机的并行I/O端 口及其应用
本章主要内容
4.1 数据地址端口P0和P2 4.2 普通I/O端口P1 4.3 复用端口P3 4.4 数据-地址总线扩展方法 4.5 应用案例4.1-流水灯的实现 4.6 应用案例4.2-按键指示灯的实现 4.7 本章总结
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4.3 复用端口P3
51单片机的P3引脚可以用作普通的I/O引脚，但是在实际应用系统中更多是用于第二功能 引脚，其位结构如下图所示，工作原理与P1相同。
P3端口引脚的第二功能表，请详见教材。
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4.4 数据-地址总线扩展方法
数据—地址总线扩展方法是使用51单片机的数据—地址总线来扩展外围器件，使用这种方 法扩展的外围器件作为51的外部存储器存在，参与51单片机的外部存储器编址。 51单片机的总线由地址总线（Address Bus.AB）、数据总线（Data Bus.DB）和控制总线 （Control Bus.CB）组成，其结构如下图所示。