(15.5)--第2章3 80C51单片机IO接口.ppt

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1、*1第第2章章3 MCS-51 硬件结构和工作原理硬件结构和工作原理本本 章章 目目 录录2.1 MCS-51系列单片机分类系列单片机分类2.2 单片机硬件结构单片机硬件结构 2.2.1 单片机的内部结构单片机的内部结构 2.2.2 中央处理器（中央处理器（CPU）2.3 单片机的引脚功能单片机的引脚功能2.4 2.4 存储器存储器存储器存储器 2.4.1 2.4.1 程序存储器程序存储器程序存储器程序存储器 2.4.2 2.4.2 数据存储器数据存储器数据存储器数据存储器*22.5 2.5 并行输入并行输入并行输入并行输入/输出端口输出端口输出端口输出端口2.6 2.6 时钟电路和时序时钟电

2、路和时序时钟电路和时序时钟电路和时序2.7 2.7 单片机的工作方式单片机的工作方式单片机的工作方式单片机的工作方式习题与思考题习题与思考题习题与思考题习题与思考题2.5.1 P0口口 一、一、特点特点 （1）在作为通用数据）在作为通用数据I/O端口时端口时,具有较具有较强的驱动能力强的驱动能力(8个个TTL负载负载),与与MOS负载连接负载连接时时,需要外接一个上拉电阻。需要外接一个上拉电阻。（2）作为）作为“地址、数据复用总线地址、数据复用总线”使用时使用时,P0口首先输出外部存储器的低八位地址口首先输出外部存储器的低八位地址,然后然后再变为数据总线进行数据的输入或输出再变为数据总线进行数

3、据的输入或输出.此时，此时，P0口不能再作为通用口不能再作为通用I/O口。口。2.5 2.5 并行的并行的I/OI/O端口端口P0P0口的位结构图口的位结构图返回返回返回前一次返回前一次D Q 锁存器锁存器CL /QP0.x引脚引脚Vcc地址地址/数据数据1/01/0控制控制(=0(=0时时)读锁存器读锁存器读引脚读引脚内部总线内部总线写锁存器写锁存器MUX (控制控制=0时时)Vcc21DQCK/Q读引脚读引脚读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制引脚引脚P0.X3400100截截止止截截止止=0Vcc1 1、P0P0用作通用用作通用I/OI/O时，控制

4、时，控制=0=0：此脚作输出口时，此脚作输出口时，当当P0P0口用作输出口时，因口用作输出口时，因输出输出级处于开漏状态，必须外接上拉电阻。级处于开漏状态，必须外接上拉电阻。V2V1Vcc21DQCK/Q读引脚读引脚=1读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制=0引脚引脚P0.X34Vcc2 2、IOIO输入：输入：与与P0P0用作通用用作通用I/OI/O时输入时情况相同，时输入时情况相同，CPUCPU使使V1V1、V2V2均截止，从引脚上输入的外部数据经均截止，从引脚上输入的外部数据经缓冲器缓冲器U2U2进入内部数据总线。进入内部数据总线。V1V221DQ

5、CK/Q读引脚读引脚=0读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制=1引脚引脚P0.X341011=0导导通通截截止止=0Vcc3 3、P0P0口用作地址口用作地址/数据复用口，控制数据复用口，控制=1#=1#作地址作地址/数据输出：输出地址数据输出：输出地址/数据数据 =0=0 时时V1V221DQCK/Q读引脚读引脚=1读锁存器读锁存器写锁写锁存器存器内部内部总线总线地址地址/数据数据 控制控制引脚引脚P0.X3400100截截止止截截止止=0Vcc二二.使用使用P0口应注意的问题口应注意的问题1.在输入操作前在输入操作前,为了保证输入正确，必须为了保证输

6、入正确，必须先向端口写先向端口写1；V2V12.做通用数据做通用数据I/O端口时端口时,输出级上端的输出级上端的FET处处于截止状态于截止状态,所以与所以与MOS器件连接时器件连接时,必须必须接接“上拉电阻上拉电阻”,否则不能正确的输出高电平；否则不能正确的输出高电平；3.为提高电路可靠性为提高电路可靠性,端口引脚不要直接与三极端口引脚不要直接与三极管一类的器件直接连接管一类的器件直接连接,应加应加隔离电路或与三隔离电路或与三极管之间加一个电阻；极管之间加一个电阻；#负载的接法（负载的接法（增加的内容增加的内容）“拉电流拉电流”还是还是“灌电流灌电流”-与大电与大电流负载连接流负载连接 (我们

7、以美国我们以美国ATMELATMEL公司生产的公司生产的AT8951AT8951为例为例)（1 1）使用灌电流的方式使用灌电流的方式与电流较大的负载与电流较大的负载直接连接时直接连接时,端口可以吸收约端口可以吸收约20mA20mA的电流而保的电流而保证端口电平不高于证端口电平不高于0.45V0.45V（见右上图）。（见右上图）。（2 2）采用拉电流方式采用拉电流方式连接负载时，连接负载时，AT89C51AT89C51所能提供所能提供“拉电流拉电流”仅仅为仅仅为8080A A，否则输出的，否则输出的高电平会急剧下降高电平会急剧下降.如果我们采用右下图的方式，如果我们采用右下图的方式，向端口输出一

8、个高电平去点亮向端口输出一个高电平去点亮LEDLED，会发现，端，会发现，端口输出的电平不是口输出的电平不是“1 1”而是而是“0 0”！Px.yVddPx.yVddVdd灌电流方式灌电流方式输出输出”0”点点亮亮LED拉电流方式拉电流方式输出高电平输出高电平点亮点亮LED返回#单片机与继电器等大电流负载的接口单片机与继电器等大电流负载的接口AT89C51的端口可以吸收约的端口可以吸收约20mA的电流的电流.对于继电器等大于对于继电器等大于20mA的负载的负载,单片机可以采用右单片机可以采用右图的接法图的接法,用一个三极管来承担用一个三极管来承担负载所需的大电流负载所需的大电流.若于若于负载电

9、流易造成干扰单片机负载电流易造成干扰单片机的环境的环境,应采用右下图应采用右下图”光电隔光电隔离离”的方式的方式.其中其中:A、B两处没有两处没有 任何电的联系任何电的联系.JVccVddPx.yAB返回Px.y负载Vcc2.5.2 P1口口#6D Q 锁存器锁存器CL /QP1.x引脚引脚Vcc读锁存器读锁存器读引脚读引脚内部总线内部总线写锁存器写锁存器内部上拉电阻内部上拉电阻上拉电阻上拉电阻三态门三态门 2.5.3 P2口口返回上一次D Q 锁存器锁存器CL /QP2.x引脚引脚Vcc地址地址/数据数据1/0控制控制读锁存器读锁存器读引脚读引脚内部总线内部总线写锁存器写锁存器MUX (地址

10、地址/数据数据=0)内部上拉电阻内部上拉电阻应当注意的是：仅使用外部数据存储器时，应当注意的是：仅使用外部数据存储器时，P2口分两种情口分两种情况：况：（1）仅仅使用仅仅使用256B的外部的外部RAM时，既使用时，既使用movx a,r0指令访问外部指令访问外部RAM，此时用，此时用8位的寄存器位的寄存器R0或或R1作间址寄存器，这时作间址寄存器，这时P2口无用，所以在这种情况下，口无用，所以在这种情况下，P2口仍然可以做通用口仍然可以做通用I/O端口。端口。（2）如果访问外部如果访问外部ROM或使用大于或使用大于256BRAM时，时，P2口必须作为外存储器的高八位地址总线。口必须作为外存储器

11、的高八位地址总线。如：如：movx a，DPTR；访问外部数据存储器；访问外部数据存储器 movc a，A+DPTR；访问外部程序存储器；访问外部程序存储器上一页返回 2.5.4 P3 口口返回D Q 锁存器锁存器CL /QP3.x引脚引脚替代输出功能替代输出功能读锁存器读锁存器读引脚读引脚内部总线内部总线写锁存器写锁存器MUX (地址地址/数据数据=0)Vcc上拉电阻上拉电阻5151单片机的单片机的8 8个特殊引脚个特殊引脚Vcc,GND:Vcc,GND:电源端电源端XTAL1,XTAL2:XTAL1,XTAL2:片内振荡电路输入、输出端片内振荡电路输入、输出端RESET:RESET:复位端

12、复位端 正脉冲有效（宽度正脉冲有效（宽度 8 mS8 mS）EA/Vpp:EA/Vpp:寻址外部寻址外部ROMROM控制端。低有效控制端。低有效 片内有片内有ROMROM时应当接高电平。时应当接高电平。ALE/PROG:ALE/PROG:地址锁存允许控制端。地址锁存允许控制端。PSENPSEN：选通外部：选通外部ROMROM的读的读(OE)(OE)控制端。控制端。低有效低有效 小结小结5151单片机的单片机的4 4个个8 8位的位的I/OI/O口口P0.0P0.0P0.7:8P0.7:8位数据口和输出低位数据口和输出低8 8位地址复用口位地址复用口 (复用时是双向口；不复用时也是准双向口复用时

13、是双向口；不复用时也是准双向口)P1.0P1.0P1.7:P1.7:通用通用I/OI/O口（准双向口）口（准双向口）P2.0P2.0P2.7:P2.7:输出高输出高8 8位地址位地址（用于寻址时是输出口；不寻址时是准双向口）（用于寻址时是输出口；不寻址时是准双向口）P3.0P3.0P3.7:P3.7:具有特定的第二功能（准双向口）具有特定的第二功能（准双向口）注意：注意：在不外扩在不外扩ROM/RAMROM/RAM时，时，P0P0P3P3均可作通用均可作通用I/OI/O口使用，而且口使用，而且都是准都是准双向双向I/OI/O口口(例如例如:AT89C51AT89C51)！小结小结P3P3口第二

14、功能表口第二功能表 （P.26 P.26 表表2 23 3）引引 脚脚第第 二二 功功 能能 P3.0P3.0RxD:RxD:串行口接收数据输入端串行口接收数据输入端P3.1P3.1TxD:TxD:串行口发送数据输出端串行口发送数据输出端P3.2P3.2INT0:INT0:外部中断申请输入端外部中断申请输入端 0 0P3.3P3.3INT1:INT1:外部中断申请输入端外部中断申请输入端 1 1P3.4P3.4T0:T0:外部计数脉冲输入端外部计数脉冲输入端 0 0P3.5P3.5T1:T1:外部计数脉冲输入端外部计数脉冲输入端 1 1P3.6P3.6WR:WR:写外设控制信号输出端写外设控制信号输出端P3.7P3.7RD:RD:读外设控制信号输出端读外设控制信号输出端 小结小结Thank you!