第02章 单片机输入输出端口

第2章 单片机输入/输出端口
章节安排： 2.1 单片机时序简介 2.2 单片机外部引脚简介 2.3 C51语言简介 2.4 输入/输出端口编程实践
能力要求： 了解单片机时序 掌握单片机端口输入/输出操作 掌握编程实践连线：使单片机的P1、P2或者P3端口与发光二 极管相连（以P2口为例）
2.2 单片机外部引脚简介—I/O端口引脚
➢ 强调
51单片机中4个8位的并行I/O接口P0，P1，P2，P3：分别 对应着1个特殊功能寄存器，这些寄存器分别称之为P0， P1，P2，P3口寄存器
通过特殊功能寄存器的读写完成对端口的操作 每个端口既可以数据输入，也可以数据输出 每个端口既可以 整体8位一起 操作，也可以 按位 操作。
2.2 单片机外部引脚简介
➢40个引脚按功能分为3类：
➢电源和时钟引脚：Vcc，GND，XTAL1，XTAL2
➢编程控制引脚：RST，PSEN ，ALE/ PROG ，
EA / Vpp (只要求了解这些引脚即可) ➢I/O端口引脚：P0，P1，P2，P3（必须掌握）
2.2 单片机外部引脚简介--电源和时钟引脚
➢ EA / Vp（p 31脚）：访问程序存储器控制信号 ➢当该引脚接低电平时，对ROM的读操作限定于对外部程序存 储器访问（内部的失效） ➢当该引脚接高电平时，对ROM的读操作首先从内部ROM开始， 内部访问完毕后才访问外部ROM（内部ROM没有的编织部分）
2.2 单片机外部引脚简介—I/O端口引脚
C51包含的数据类型、变量存储模式、输入输出处理、函 数等方面与标准的C语言有一定的区别。
其它的语法规则、程序结构及程序设计方法等与标准的C 语言程序设计相同。
2.3 C51语言简介
➢ 2.3.1 C51中常用数据类型（基本类型）
基本数据类型
unsigned char signed char unsigned int signed int unsigned long signed long float
2.4 输入/输出端口编程实践
2.4.1 keil软件的使用（详见教材P274） 2.4.2 USB ISP下载线的使用
首先插入USB ISP下载线，安装驱动（在16上网下载） 将 “配套软件” 中的 progisp.exe 发送到 桌面快捷方式 双击运行 progisp.exe ，“选择芯片” 中选择AT89S52 将ISP下载线接头插入电路板 点击按钮“调入Flash”,选择要运行程序的 .hex 文件 点击按钮 “自动” 开始下载程序 电路板复位，运行程序
2.2 单片机外部引脚简介—I/O端口引脚
P3口 P3.0 P3.1 P3.2 P3.3 P3.4 P3.5 P3.6 P3.7
第二功能 RXD 串行口输入端 TXD 串行口输出端 INT0 外部中断0请求输入端，低电平有效 INT1 外部中断1请求输入端，低电平有效 T0 定时/计数器0外部计数脉冲输入端 T1 定时/计数器0外部计数脉冲输入端 WR 外部数据存储器写信号，低电平有效 RD 外部数据存储器读信号，低电平有效
2.2 单片机外部引脚简介(以40引脚为例)
T2/P1.0 T2EX/P1.1
P1.2 P1.3 P1.4 M OSI/P1.5 M ISO/P1.6 SCK/P1.7 RST RXD/P3.0 TXD/P3.1
IN T 1/P3.3
INT 0/P 3.2 T0/P3.4 T1/P3.5
WR/P3.6
2.4 输入/输出端口编程实践
2.4.3 端口基本输入/输出操作 ➢ 端口输出操作（以P1口为例）
位操作： P1^0=1; //从P1.0口输出数据1
或者： sbit P1.1=P1^1; P1.1=1;
P1端口整体操作： P1=0x55；//通过P1口输出数据0x55
2.4 输入/输出端口编程实践
2.3 C51语言简介
➢ 2.3.1 C51中常用数据类型（扩充类型）
基本数据类型
长度
取值范围
bit
1位
0或1
sbit
1位
0或1
sfr
1字节
0~255
sfr16
2字节
0~65535
➢ sfr：8位特殊功能寄存器声明（P19）
例如：sfr P0=0x80； //P0是P0端口寄存器，它在存储器中的地址是0x80， 此定义之后，可以通过该变量符号对P0端口直接操作（即告知编译器，程 序要操作的是地址为0x80地址处的寄存器）。当然，我们可以定义其它的 名字。
时钟周期的大小是时钟信号频率（常用fosc表示）的倒数
若时钟频率为12MHz，即fosc=12MHz，则时钟周期
=1/(12*106)
➢ 状态周期
概念：一个 状态周期S 由2个 时钟周期 构成
➢ 机器周期
一个 机器周期 由 6个状态周期 或者说由 12个时钟周期 构 成
2.1 单片机时序简介
➢在对 外部程序存储器进行读操作 时，每个周期出现两次信号，
连线时与外部ROM的OE引脚相连 ➢在读取外部的RAM时，该引脚不会有输出
➢单片机内部已经有足够大的ROM，通常不需要外扩程序存储 器，因此该引脚通常不使用
2.2 单片机外部引脚简介—编程控制引脚
注：该页ppt内容此时仅需了解
➢ALE/PROG（30脚）：地址锁存信号输出端 ➢当外接存储器（ROM或RAM）时，ALE的输出用于锁存 地址的低8位，一般ALE接锁存器的EN端 ➢当没有外部存储器时，ALE端可用于脉冲信号输出，且频 率是石英振荡频率的1/6。 ➢在烧写EPROM时，该引脚用作编程脉冲PROG的输入端
2.3 C51语言简介
➢ 在C51语言编程中，对数据类型与变量的定义，必须 要与单片机的存储结构相关联，否则编译器不能正 确地映射定位。
➢ 用C语言编写单片机应用程序与标准的C语言程序 也有相应的区别
C语言编写单片机应用程序时，需根据单片机存储结构及 内部资源定义相应的数据类型和变量，而标准的C语言程 序不需要考虑这些问题；
长度
1字节 1字节 2字节 2字节 4字节 4字节 4字节
取值范围
0~255 -128~+127 0~65535 -32768~+32767 0~4294967295 -2147483648~+2147483647 1.175494E-38~3.402823E+38
2.3 C51语言简介
➢ 2.3.1 C51中常用数据类型（扩充类型）
2.4 输入/输出端口编程实践
2.4.4 实践项目：流水灯
➢ 硬件连线：使单片机的P1、P2或者P3端口与发光二 极管相连（以P2口为例）
➢ 电路原理分析
➢ 单片机P2口通过 连线与JP14相接， 从而控制发光二极 管的阴极。
➢ 当P2端口输出1时 （二极管阴极呈现 高电平），发光二 极管不能导通，不 发光；输出0时发 光。
2.2 单片机外部引脚简介—编程控制引脚
注：该页ppt内容此时仅需了解
➢ RST（9脚）：RST即为RESET。 ➢当单片机振荡器工作时，该引脚上出现持续两个机器周期的 高电平，就可实现复位操作，使单片机回复到初始状态。 ➢单片机复位后，从0000H地址处读取第一条指令并开始执行
➢PSEN（29脚）：外部程序存储器的读选通信号,低电平有效。
➢ P0口（39~32脚）：P0.0~P0.7统称为P0口。 ➢P0口的每一位端口都可以 单独控制 输入或者输出 ➢P0口作为I/O口使用时，必须外接上拉电阻（一般选择10K左右）。
➢ P1口（1~8脚）：P1.0~P1.7统称为P1口。 ➢P1口的每一位端口都可以 单独控制 输入或者输出 ➢P1口内部自带上拉电阻，使用时不需要外接
基本数据类型
长度
取值范围
bit
1位
0或1
sbit
1位
0或1
sfr
1字节
0~255
sfr16
2字节
0~65535
➢ bit：位变量声明
例如：bit flag=0; //声明一个变量flag，只占据一个二进制位
➢ sbit：特殊功能位声明，即声明一个特殊功能寄存器中的某一位
例如：sbit EA=IE^7; //EA是IE寄存器中的最高一位，该定义之后，可直 接用EA对此位操作: EA=1 或者EA=0；
➢机器周期
➢机器周期是单片机的基本操作周期 ➢每个机器周期包含S1、S2、、S66个状态，每个状态 包含2拍P1和P2，每一拍为一个时钟周期（振荡周期）。 因此，一个机器周期包含12个时钟周期。依次可表示为 S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、…、S6P1、S6P2。
时钟信号 S1
P1 P2
➢ 电路原理分析
➢ 单片机P2口通过 连线与JP14相接， 从而控制发光二极 管的阴极。
➢ 当P2端口输出1时 （二极管阴极呈现 高电平），发光二 极管不能导通，不 发光；输出0时发 光。
2.1 单片机时序简介
➢ 时钟周期
概念：单片机在工作时，由 内部振荡器产生 或由 外部直接 输入的 送至 内部控制逻辑单元 的 时钟信号 称为时钟周期
➢ P2口（21~28脚）：P2.0~P2.7统称为P2口 ➢同P1口
➢ P3口（10~17脚）：P3.0~P3.7统称为P3口 ➢P3口作为普通端口使用时，同P1口 ➢P3口还可以将每一位用于第二功能，而且P3口的每一条引脚均可独立定义 为第一功能的输入输出或第二功能。
➢ P0~P3口都是准双向口 ➢端口在作为 输入使用 前，必须先向该口写1(即输出1)，然后 在执行读取操作，才能获取正确结果 ➢端口输出可以直接进行
S2 P1 P2
S3 P1 P2
S4 P1 P2
S5 P1 P2
S6 P1 P2
2.1 单片机时序简介