单片机原理课件第3章

第三章数字输入/输出端口3.1 标准8051的数字输入/输出端口

3.2 STC15F2K60S2的数字输入/输出端口

3.1 标准8051的数字输入/输出端口

3.1.1 MCS-51单片机的数字输入/输出端口结构

MCS-51单片机有4组8位I/O口：P0、P1、P2和P3口。

8051的某些I/O口具有复用功能

•数据总线和地址总线低8 位分时使用P0口。

•地址总线高8 位使用P2口。

•控制总线使用P3口中的2 位，片内子系统也使用P3口作为输入输出口。

四个端口都包含一个锁存器，即特殊功能寄存器P0～P3，一个输出驱动器和两个（P3口为3个）三态缓冲器。这种结构在数据输出时可以锁存，但对输入信号是不锁存的。

一般P1，P2，P3口的输出能驱动3个LS TTL输入，P0口的输出能驱动8个LS TTL输入。

1．P0口

在P0口的一个位中包括一个输出锁存器，两个三态缓冲器，一个输出驱动电路和一个输出控制电路。其中，输出驱动电路由一对FET （场效应管）组成，其工作状态受输出控制电路的控制。

P0口与低8 位地址/数据复用总线AD0-AD8复用。

双向和准双向

•P0口做地址/数据总线口使用时是一个真正的双向口，输入为高阻抗结构，输出为推挽结构，不必外加上拉电阻。

•P0口作为一般I/O口使用时，是一个准双向口，即输入数据时，应先向口写“1”，使输出下拉FET截止，然后方可作高阻抗输入；输出数据时，接口为开漏输出结构，输出高电平时需

外加上拉电阻。

读锁存器和读引脚

•所谓“读锁存器”操作，读出输出锁存器内容。针对“读-修改-写”指令，如ANL；ORL；XRL；JBC；CPL；INC；

DEC；DJNZ；MOV PX.Y,C；CLR PX.Y 和SETB PX.Y等•所谓“读引脚”操作，直接读出引脚电平状态。

2．P2口

在P2口的一个位中包括一个输出锁存器，两个三态缓冲器，一个输出驱动电路和一个输出控制电路。其中，输出驱动电路由配有上拉电阻的FET组成。P2口与高8位地址线A8-A15复用。

3．P3口

在P3口的一个位中包括一个输出锁存器，三个三态缓冲器，一个输出驱动电路和一个输出控制电路。其中，输出驱动电路由一配有上拉电阻的FET组成。P3口具有第二功能。

P3.0RXD（串行输入通道）

P3.1TXD（串行输出通道）

P3.2/INT0（外中断0）

P3.3/INT1（外中断1）

P3.4T0（定时器0外部输入）

P3.5T1（定时器1外部输入）

P3.6/WR（外部数据存储器写选通）

P3.7/RD（外部数据存储器读选通）

4．P1口

在P1口的一个位中包括一个输出锁存器，两个三态缓冲器，一个输出驱动电路。其中，输出驱动电路由一配有上拉电阻的FET组成。

5．MCS-51单片机各个端口的功能总结

P0口：低8位地址/数据复用总线或I/O口，

作为I/O口使用时无上拉电阻；

P1口：按位可编程的输入输出口；

P2口：高八位地址线（PC，DPTR高八位）或I/O口；

P3口：双功能口，若不用第二功能，可作一般I/O口。

P0，P1、P2和P3作为I/O口使用时为准双向口（作为输入口使用时需先向输出锁存器写入1），P0口作为地址数据复用总线使用时为双向三态输入输出口。P1，P2，P3口的输出能驱动3个LS TTL输入，P0口的输出能驱动8个LS TTL输入。

复位后，各端口寄存器的值均为0FFH。

3.1.2 MCS51外总线时序

1．访问外部程序存储器

在访问外部程序存储器时，地址锁存信号ALE 上升为高电平以后，P2口输出高8位地址，P0口输出低8位地址；当ALE 下降为低电平后，P2口输出的信息不变，而P0口输出浮空，低8位地址由ALE 锁存到地址锁存器中。接着PSEN 输出一个负脉冲，选通外部程序存储器，P0口接收外部程序存储器的指令字节。此时，P2口的未使用位可用作通用I/O 。

t LHLL

t AVLL t PLPH t LLIV t PLIV

t LLAX t PLA Z t PXIZ t PXIX

t AVIV

t LLPL P0 INST R IN A8-A15 A0-A7 ALE PSEN P2A0-A7

A8-A15

2．访问外部数据存储器

在8051中，使用MOVX A，@DPTR访问外部数据存储器时，使用16位地址线，P0作为数据/低8位地址复用线，P2输出高8位地址。

也可以使用指令MOVX A，@Ri和MOVX@Ri，A访问外部数据存储器,此时总线操作只使用低8位地址线，P2口输出原输出锁存器内容。此时如果外部存储器使用16位地址线，可以通过P2口对外部数据存储器进行页面寻址。

在外部数据存储器访问时，使用P3口的两位（P3.6,P3.7）提供读写选通信号，P2和P3口的未使用位可用作通用I/O。

数据存储空间读写时序图

ALE

PSEN A0-A7 t

WHLW

t LLDV t LLWL t RLFH

t

WLL

t LLAX t RLAX t RLDV t RHDX

t RHDX

t WWL t

WD V

DATA IN

A0-A7

指令

P 2.0-P 2. 7/A 8-A 15

8-A 15

A RD

P0

P2

ALE

PSEN t

WHLH

t LLWL t WLWH

t

AV LL

t

LLAX t OWX

t WHOX

t

DW

t

AV WL

WR

P0

P2

A 0- A 7

A 0- A 7

DATA OUT

P 2.0-P 2. 7/A 8-A 15 A 8-A 15

指令