《数字输入输出端口》PPT课件.ppt

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1、版权所有。版权所有。单片机原理及应用1/22第三章第三章 数字输入数字输入/输出端口输出端口 3.1 3.1 标准标准80518051的数字输入的数字输入/输出端口输出端口 3.2 3.2 MSC1211MSC1211的数字输入的数字输入/输出端口输出端口 版权所有。版权所有。单片机原理及应用2/223.1 3.1 标准标准80518051的数字输入的数字输入/输出端口输出端口 8051 8051单片机有单片机有4 4组组8 8位位I/OI/O口：口：P0P0、P1P1、P2P2和和P3P3口，口，P1P1、P2P2和和P3P3为准双向口，为准双向口，P0P0口为双向三态输入输出口。口为双向三

2、态输入输出口。80518051的某些的某些I/OI/O口复用为总线接口，即数据总线和地址口复用为总线接口，即数据总线和地址总线低总线低8 8位分时使用位分时使用P0P0口，地址总线高口，地址总线高8 8位使用位使用P2P2口，控口，控制总线使用制总线使用P3P3口中的某些口线。口中的某些口线。四个端口都包含一个锁存器，即特殊功能寄存器四个端口都包含一个锁存器，即特殊功能寄存器P0P0P3P3，一个输出驱动器和两个（一个输出驱动器和两个（P3P3口为口为3 3个）三态缓冲个）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。不锁存的

3、。一般一般P1P1、P2P2、P3P3口的输出能驱动口的输出能驱动4 4个个LS TTLLS TTL输入，输入，P0P0口的输出能驱动口的输出能驱动8 8个个LS TTLLS TTL输入。输入。3.1.1 3.1.1 80518051单片机的数字输入单片机的数字输入/输出端口结构输出端口结构 版权所有。版权所有。单片机原理及应用3/221 1 1 1P0P0P0P0口口口口P0P0口一个位的结构口一个位的结构 包括一个输出锁存器，两个三态缓冲器，一个输出驱动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电路和一个输出控制电路。其中，输出驱动电路

4、由一对FETFET（场效应管）组成，其工作状态受输出控制电路的控制。场效应管）组成，其工作状态受输出控制电路的控制。版权所有。版权所有。单片机原理及应用4/22上拉电阻的连接方法上拉电阻的连接方法上拉电阻的连接方法上拉电阻的连接方法版权所有。版权所有。单片机原理及应用5/22拉电流方式和灌电流方式拉电流方式和灌电流方式拉电流方式和灌电流方式拉电流方式和灌电流方式版权所有。版权所有。单片机原理及应用6/22P0P0P0P0口的作用：口的作用：口的作用：口的作用：1）用作数据总线或者地址总线低8位。此时，P0口是真正的双向口。（AD7AD0）2）用作I/O。P0口用作I/O口时，是一个准双向口。此

5、时，应接上拉电阻。版权所有。版权所有。单片机原理及应用7/222 2 2 2P2P2P2P2口口口口P2P2口一个位的结构：口一个位的结构：包括一个输出锁存器，两个三态缓冲器，一个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动电路由一配有上拉电阻的FETFET组成。组成。版权所有。版权所有。单片机原理及应用8/22P2P2P2P2口的作用口的作用口的作用口的作用 P2P2口可以输出地址总线的高口可以输出地址总线的高8 8位（位（A15A15A8A8）或者作为通用）或者作为通用I/OI/O

6、口使用。口使用。P2P2口作通用口作通用I/OI/O口用时，是一个准双向口。口用时，是一个准双向口。注意：注意：P2P2口已当作地址总线口使用时，由于口已当作地址总线口使用时，由于访问外部存储器的操作不断，访问外部存储器的操作不断，P2P2口不断送出高口不断送出高8 8位位地址，故此时地址，故此时P2P2口不能再作通用口不能再作通用I/OI/O口使用。口使用。版权所有。版权所有。单片机原理及应用9/223 3 3 3P3P3P3P3口口口口P3P3口一个位结构：口一个位结构：包括一个输出锁存器，三个三态缓冲器，一个输出驱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

7、中，输出驱动电路由一配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有上拉电阻的FETFET组成。组成。P3P3口具有第二功能。口具有第二功能。版权所有。版权所有。单片机原理及应用10/22P3P3P3P3口的第二功能口的第二功能口的第二功能口的第二功能P3.0P3.0 RXD RXD （串行输入通道）串行输入通道）P3.1P3.1 TXDTXD （串行输出通道）串行输出通道）P3.2/INT0 P3.2/INT0 （外中断外中断0 0）P3.3P3.3/INT1/INT1 （外中断外中断1 1）P3.4P3.4 T0T0 （定时器定时器0 0外部输入）外部输入）P3.5P3.

8、5 T1T1 （定时器定时器1 1外部输入）外部输入）P3.6P3.6/WR/WR （外部数据存储器写选通）外部数据存储器写选通）P3.7P3.7/RD/RD （外部数据存储器读选通）外部数据存储器读选通）版权所有。版权所有。单片机原理及应用11/224 4 4 4P1P1P1P1口口口口P1P1口的一个位的结构：口的一个位的结构：包括一个输出锁存器，两个三态缓冲器，一个输出驱动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电路。其中，输出驱动电路由一配有上拉电阻的FETFET组成。组成。版权所有。版权所有。单片机原理及应用12/2280518051

9、80518051单片机各个端口的功能总结单片机各个端口的功能总结单片机各个端口的功能总结单片机各个端口的功能总结 P0P0口：地址低口：地址低8 8位与数据线分时使用口或位与数据线分时使用口或I/OI/O口；口；P1P1口：按位可编程的输入输出口；口：按位可编程的输入输出口；P2P2口：口：PCPC高八位，高八位，DPTRDPTR高八位或高八位或I/OI/O口；口；P3P3口：双功能口，若不用第二功能，也可作一般口：双功能口，若不用第二功能，也可作一般I/OI/O口。口。复位后，各端口寄存器的值均为复位后，各端口寄存器的值均为0 0FFHFFH。版权所有。版权所有。单片机原理及应用13/223

10、.1.2 3.1.2 3.1.2 3.1.2 8051805180518051单片机应用系统的典型构成单片机应用系统的典型构成单片机应用系统的典型构成单片机应用系统的典型构成外扩总线的外扩总线的80518051单片机系统的典型连接单片机系统的典型连接版权所有。版权所有。单片机原理及应用14/223.2 3.2 MSC1211MSC1211的数字输入的数字输入/输出端口输出端口 EGP0EGP0，设置设置P0P0口是否作为通用口是否作为通用I/OI/O。0 0：P0P0用于访问外部存储器。用于访问外部存储器。1 1：P0P0作为通用作为通用I/OI/O（默认）。默认）。EGP23EGP23，设置

11、设置P2P2和和P3P3口是否作为通用口是否作为通用I/OI/O。0 0：P2P2用于访问外部存储器，和用作用于访问外部存储器，和用作/WR和和/RD。1 1：P2P2和和P3P3用于通用用于通用I/OI/O（默认）。默认）。1.1.不使用外部扩展存储器时，不使用外部扩展存储器时，P0P0P3P3口作为通用口作为通用I/OI/O口口D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0DBLSEL1DBLSEL1DBLSEL0DBLSEL0ABLSEL1ABLSEL1ABLSEL0ABLSEL0DABDABDDBDDBEGP0EGP0EGP23EGP23 通过硬件配置寄存器通过硬件配

12、置寄存器HCR1HCR1的的EGP0EGP0（HCR1.1HCR1.1）和和EGP23EGP23（HCR1.0HCR1.0）置置“1”“1”，可以设置，可以设置P0P0、P2P2和和P3P3作为通用作为通用I/OI/O口。硬件配置寄存器口。硬件配置寄存器HCR1HCR1中有关的中有关的位位定义如下定义如下:版权所有。版权所有。单片机原理及应用15/22P0P0P0P0口数据流向寄存器低位口数据流向寄存器低位口数据流向寄存器低位口数据流向寄存器低位P0DDRLP0DDRLP0DDRLP0DDRLD7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0复位值复位值P03HP03HP03LP

13、03LP02HP02HP02LP02LP01HP01HP01LP01LP00HP00HP00LP00L0000H HP0P0P0P0口数据流向寄存器高位口数据流向寄存器高位口数据流向寄存器高位口数据流向寄存器高位P0DDRHP0DDRHP0DDRHP0DDRH D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0复位值复位值P07HP07HP07LP07LP06HP06HP06LP06LP05HP05HP05LP05LP04HP04HP04LP04L0000H HPxyHPxyHPxyLPxyL输入输入/输出模式输出模式0 00 0标准标准80518051（兼容）模式（兼容）模式0

14、 01 1CMOSCMOS输出模式输出模式1 10 0开漏极输出模式开漏极输出模式1 11 1输入模式输入模式 其中其中x=0,1,2,3x=0,1,2,3；y=0,1,2,3,4,5,6,7y=0,1,2,3,4,5,6,7。如当如当P12H=1P12H=1且且P12L=1P12L=1时，则将设置为时，则将设置为“输入模式输入模式”。标准。标准80518051模式是模式是MSC1211MSC1211默认的输入默认的输入/输出模式。输出模式。MSC1211MSC1211在端口内部集在端口内部集成了一个成了一个1010KK上拉电阻和一个上拉电阻和一个NMOSNMOS管，提高了端口的驱动能力。输入

15、缓冲器为施密管，提高了端口的驱动能力。输入缓冲器为施密特触发器，可以减小输入信号的噪声。特触发器，可以减小输入信号的噪声。端口类型设置端口类型设置端口类型设置端口类型设置2.2.I/O端口寄存器（端口寄存器（3个）个）数据寄存器数据寄存器PxPx、数据流向寄存器、数据流向寄存器PxDDRL/HPxDDRL/H（x x为为0 0，1 1，2 2，3 3）版权所有。版权所有。单片机原理及应用16/223 3 3 3在使用外部扩展存储器时，在使用外部扩展存储器时，在使用外部扩展存储器时，在使用外部扩展存储器时，P0P0P0P0、P2P2P2P2用于访问外用于访问外用于访问外用于访问外部存储器，和输出

16、部存储器，和输出部存储器，和输出部存储器，和输出/WRWRWRWR和和和和/RDRDRDRD MSC1211MSC1211外扩展总线外扩展总线时，需将时，需将EGP0EGP0（HCR1.1HCR1.1）和和EGP23EGP23（HCR1.0HCR1.0）清零。清零。P0P0口是地址总线和数据总线的复用口是地址总线和数据总线的复用口，分时输出外部存储器的低口，分时输出外部存储器的低8 8位地址和传送位地址和传送8 8位数据，位数据，P2P2口输出高口输出高8 8位地址。位地址。P0P0口和口和P2P2口配合使用，可以访问口配合使用，可以访问6464KBKB空空间。间。MSC1211MSC1211

17、中为了增强存储器总线的访问速度，规定中为了增强存储器总线的访问速度，规定P0/P2P0/P2口以及口以及P3P3口的口的P3.6(/WR)P3.6(/WR)和和P3.7(/RD)P3.7(/RD)引脚访问存储器引脚访问存储器时，不能再用作时，不能再用作I/OI/O口。也就是说，该端口寄存器的值和数口。也就是说，该端口寄存器的值和数据流向寄存器的值无效。同样，当据流向寄存器的值无效。同样，当P0/P2P0/P2口以及口以及P3P3口的口的P3.6(/WR)P3.6(/WR)和和P3.7(/RD)P3.7(/RD)配置为配置为I/OI/O端口，不能进行存储器端口，不能进行存储器访问端口，也不能提供

18、访问端口，也不能提供/WRWR、/RD/RD等信号。等信号。版权所有。版权所有。单片机原理及应用17/224 4 4 4P1P1P1P1口具有复用功能口具有复用功能口具有复用功能口具有复用功能 P1P1口所有只有向相应的寄存器中写入口所有只有向相应的寄存器中写入“1”“1”，该引，该引脚才可以使用复用功能。如果要使用复用功能，还必脚才可以使用复用功能。如果要使用复用功能，还必须将寄存器须将寄存器P1DDRLP1DDRL、P1DDRHP1DDRH正确设置。正确设置。端口引脚端口引脚复用功能复用功能P1.0P1.0T2T2（定时器定时器2 2外部输入）外部输入）P1.1P1.1T2EXT2EX（定

19、时器定时器T2T2捕获捕获/重装载出发输入）重装载出发输入）P1.2P1.2RXD1RXD1（串口串口1 1接收端）接收端）P1.3P1.3TXD1TXD1（串口串口1 1发送端）发送端）P1.4P1.4INT2INT2（外部中断外部中断2 2输入）输入）/SSSS（SPISPI从器件选择）从器件选择）P1.5P1.5/INT3INT3（外部中断外部中断3 3输入）输入）/MOSIMOSI（SPISPI主输出从输入）主输出从输入）P1.6P1.6INT4INT4（外部中断外部中断4 4输入）输入）/MISOMISO（SPISPI主输入从输出）主输入从输出）P1.7P1.7/INT5INT5（外

20、部中断外部中断5 5输入）输入）/SPISPI时钟时钟版权所有。版权所有。单片机原理及应用18/225 5 5 5引脚驱动能力引脚驱动能力引脚驱动能力引脚驱动能力 MSC1211MSC1211的的I/OI/O引脚具有很强的负载能力。引脚具有很强的负载能力。在在V VOHOH和和V VOLOL=.5V=.5V时，所有的输出引脚都可以提供时，所有的输出引脚都可以提供3030mAmA的的输入输入/输出电流，但总的电源功耗不能超过输出电流，但总的电源功耗不能超过6464脚脚TQFPTQFP封装的最大功耗封装的最大功耗900900mWmW。当当DVDVDDDD=5V=5V时，同时，同时驱动的时驱动的30

21、30mAmA负载的引脚不得多于负载的引脚不得多于6 6个。个。版权所有。版权所有。单片机原理及应用19/223.3 /3.3 /PSENPSEN、ALEALE输出引脚输出引脚 在在80518051中，中，/PSENPSEN为程序存储器允许信号，它用于访问片外程序存储为程序存储器允许信号，它用于访问片外程序存储器。器。ALEALE为地址锁存信号，在访问外部存储器时，锁存低字节地址。为地址锁存信号，在访问外部存储器时，锁存低字节地址。在在MSC1211MSC1211中，中，/PSENPSEN和和ALEALE还与还与FlashFlash存储器编程有关。上电复位时，存储器编程有关。上电复位时，如果任何

22、一个为低电平，芯片就进入编程模式。当如果任何一个为低电平，芯片就进入编程模式。当/PSEN=0PSEN=0，ALE=1ALE=1时，为时，为串行编程模式；串行编程模式；/PSEN=1PSEN=1，ALE=0ALE=0时为并行编程模式。如果和时为并行编程模式。如果和ALEALE均为高电均为高电平，芯片在正常用户模式下运行。平，芯片在正常用户模式下运行。/PSEN/ALEPSEN/ALE选择寄存器（选择寄存器（PASELPASEL）中各位的定义中各位的定义 D7D7D6D6D5D5D4D4D3D3D2D2D1D1D0D0复位值复位值0 00 0PSEN2PSEN2PSEN1PSEN1PSEN0PS

23、EN00 0ALE1ALE1ALE0ALE00000H HPSEN2PSEN1PSEN0PSEN模式模式00X/PSEN01XCLK：晶振时钟输出晶振时钟输出10XADC调制时钟输出调制时钟输出110LOW：输出低电平输出低电平111HIGH：输出高电平输出高电平ALE1ALE1ALE0ALE0ALEALE模式模式0 0X XALEALE1 10 0LOWLOW1 11 1HIGHHIGH版权所有。版权所有。单片机原理及应用20/223.4 3.4 访问外部存储器访问外部存储器 1 1访问外部程序存储器访问外部程序存储器 在访问外部程序存储器时，地址锁存信号在访问外部程序存储器时，地址锁存信号

24、ALEALE上升为高电平以后，上升为高电平以后，P2P2口输出高口输出高8 8位地址，位地址，P0P0口输出低口输出低8 8位地址；当位地址；当ALEALE下降为低电平后，下降为低电平后，P2P2口输出的信息不变，而口输出的信息不变，而P0P0口输出浮空，低口输出浮空，低8 8位地址由位地址由ALEALE锁存到地锁存到地址锁存器中。接着输出一个负脉冲，址锁存器中。接着输出一个负脉冲，/PSEN/PSEN选通外部程序存储器，选通外部程序存储器，P0P0口接收外部程序存储器的指令字节。此时，口接收外部程序存储器的指令字节。此时，P2P2和一样，不能用作通和一样，不能用作通用用I/OI/O。版权所有

25、。版权所有。单片机原理及应用21/222 2 2 2访问外部数据存储器访问外部数据存储器访问外部数据存储器访问外部数据存储器 在在80518051中，可以使用指令中，可以使用指令MOVX AMOVX A，R1R1和和MOVX R1MOVX R1，A A访问访问外部数据存储器。外部数据存储器。P2P2口输出高口输出高8 8位地址。位地址。在在MSC1211MSC1211中可以使用中可以使用MPAGEMPAGE寄存器来代替寄存器来代替P2P2口，当用户使口，当用户使用用MOVX AMOVX A，R1R1和和MOVX R1MOVX R1，A A指令访问外部存储器时，需要先指令访问外部存储器时，需要先

26、将地址的高字节写入将地址的高字节写入MPAGEMPAGE寄存器中。这时寄存器中。这时MPAGEMPAGE寄存器的内容寄存器的内容在整个外部存储周期内始终保持在在整个外部存储周期内始终保持在P2P2引脚上，而引脚上，而P0P0口输出口输出R1R1的的内容，这样就很容易对外部数据存储器进行页面寻址。内容，这样就很容易对外部数据存储器进行页面寻址。在读访问外部数据存储器时，地址锁存信号在读访问外部数据存储器时，地址锁存信号ALEALE上升为高上升为高电平以后，电平以后，P2P2口输出高口输出高8 8位地址，位地址，P0P0口输出低口输出低8 8位地址；当位地址；当ALEALE下降为低电平以后，下降为

27、低电平以后，P2P2口输出的信息不变，口输出的信息不变，P0P0口输出浮空，低口输出浮空，低8 8位地址由位地址由ALEALE锁存到地址锁存器中。当进行外部数据存储器读锁存到地址锁存器中。当进行外部数据存储器读操作时，操作时，/RD/RD信号变为低电平后选通外部数据寄存器，信号变为低电平后选通外部数据寄存器，P0P0口接口接收外部数据存储器的数据字节；如果为写操作时，收外部数据存储器的数据字节；如果为写操作时，ALEALE下降为下降为低电平后，低电平后，P0P0口输出要写入的数据字节，口输出要写入的数据字节，/WR/WR信号有效后，数信号有效后，数据写入数据存储器，要写入的数据一直保持到无效后。据写入数据存储器，要写入的数据一直保持到无效后。版权所有。版权所有。单片机原理及应用22/22读写时序图读写时序图读写时序图读写时序图