3-1微机的输入输出及应用

CPU与外部设备交换信息通常有以下几种方式：(1)程序控制传送方式，又分为无条件传送方式和查询传送方式。(2)中断传送方式。(3)直接存储器存取(DMA)方式。输入/输出和中断系统★PO～P3端口的功能和内部结构★PO～P3端口的编程★用并行口设计LED数码显示★用并行口设计键盘电路1P0~P3端口的结构和应用1输入、输出接口P0～P3MCS-51单片机有P0、P1、P2、P3四个8位双向I/O口，每个端口可以按字节输入或输出，也可以按位进行输入或输出，四个口共32根口线，用作位控制十分方便。P0口为三态双向口，能带8个TTL电路；P1、P2、P3口为准双向口，负载能力为4个TTL电路。P0口地址数据总线–输出地址/数据–输入数据通用的输入/输出口–输入口–输出口地址/数据控制读锁存器写锁存器DCLQQP0.x锁存器T0T1MUXP0.x引脚内部总线读引脚P0口位结构Vcc11001“读”01100P0口作地址/数据复用总线D0~D7A0~A7P0口作地址/数据复用总线从P0口输出数据或地址信息的过程：控制端高电平MUX接反相器输出端输出级T1连接与门开锁信号驱动T0驱动电路接通P0口输出数据/地址信息从P0口输入数据信息：引脚信号从输入三态缓冲器进入内部总线P0口：作通用I/O口使用地址/数据控制读锁存器写锁存器DCLQQP0.x锁存器T0T1MUXP0.x引脚内部总线读引脚P0口位结构Vcc外接上拉电阻0100读读－修改－写功能1ANLP0，A（P0）^(A)P0“读”Vcc控制端低电平与门输出低电平T0截止输出漏级开路外接上拉电阻MUX接锁存器Q端P0口作通用I/O口使用输出时：P0口作通用I/O口使用输入时：先将锁存器写“1”T0、T1截止读引脚信号P0～P3口线上的“读－修改－写”是通过上面一个三态门实现的。P0的驱动能力:驱动8个TTL门锁存器Q与T1连接（2）P1口：准双向口读锁存器写锁存器内部总线读引脚DCLQQP1.x锁存器TP1.x引脚Vcc内部上拉电阻010101输出输入“读引脚”P1口位结构作通用I/O口输出时：将“1”写入锁存器输出高电平将“0”写入锁存器Q＝1，T导通输出低电平作通用I/O口输入时：口锁存器必须写“1”先将“1”写入锁存器，使T截止，口线上的数据取决于外部输入Q＝0，T截止P1口的驱动能力：驱动4个TTL门内部总线为引脚为“高电平”“低电平”“1”“0”“读”准双向口（3）P2口：准双向口地址控制读锁存器写锁存器内部总线读引脚DCLQQP2.x锁存器TP2.x引脚P2口位结构VccMUX上拉电阻P2口作通用I/O口使用时：准双向口。MUX倒向左边，输出级与锁存器“Q”端接通，P2口I/O操作完全与P1口相同P2口作地址总线高8位使用时：在CPU的控制下，MUX倒向右边，接通内部地址总线，P2口的口线状态取决于片内输出的地址信息应当注意：当P2口的几位作地址线使用时，剩下的P2口线不能作I/O口线使用。P2口的驱动能力：驱动4个TTL门P3口位结构第二输入功能（3）P3口：双功能口读锁存器写锁存器内部总线读引脚DCLQQP3.x锁存器TP3.x引脚Vcc上拉电阻第二输出功能110P3作第一功能口使用时：输出控制线为高电平，与非门的输出取决于锁存器“Q”端的状态，P3口的I/O操作和P1口相同。P3作第二功能口使用时：相应的口线锁存器必须为“1”，与非门的输出取决于第二功能输出线。P3的驱动能力：驱动4个TTL门第二功能输入时,信号取自第一个缓冲器的输出端;第二个缓冲器的输出,仍是第一功能的读引脚信号缓冲器。P3口的第二功能状态P3.0RXD串入（接收端）P3.1TXD串出（发送端）P3.6WR外部RAM写信号P3.3INT1外部中断1输入P3.4T0计数器0输入P3.5T1计数器1输入第二功能作用口线P3.2INT0外部中断0输入P3.7RD外部RAM读信号P3的各位如不设定为第二功能则自动处于第一功能，在更多情况下，根据需要，把几条口线设为第二功能，剩下的口线可作第一功能(I/O)使用，此时，宜采用位操作形式。归纳四个并行口使用的注意事项如下：如果单片机内部有程序存贮器，不需要扩展外部存贮器和I/O接口，单片机的四个口均可作I/O口使用。四个口在作输入口使用时，均应先对其写“1”，以避免误读。P0口作I/O口使用时应外接10K的上拉电阻，其它口则可不必。P2可某几根线作地址使用时，剩下的线不能作I/O口线使用。P3口的某些口线作第二功能时，剩下的口线可以单独作I/O口线使用。2编程举例下面举例说明端口的输入、输出功能。例1.设计一电路，监视某开关K，用发光二极管LED显示开关状态，如果开关合上，LED亮、开关打开，LED熄灭。分析：设计电路如图2开关接在P1.1口线，LED接P1.0口线，当开关断开时，P1.1为+5V，对应数字量为“1”，开关合上时P1.1电平为0V，对应数字量为“0”，这样就可以用JB指令对开关状态进行检测。LED正偏时才能发亮，按电路接法，当P1.0输出“1”，LED正偏而发亮，当P1.0输出“0”，LED的两端电压为0而熄灭。LED+5VVcc--EARST10uF1KP1.089S51P1.11K30P30PXTAL1XTAL2GND89C51+5VVcc--EARST10uF1KP1.089S51+5VP1.11K30P30PXTAL1XTAL2GND89C51K编程如下：CLRP1.0；AGA:SETBP1.1；先对P1口写入“1JBP1.1，LIG；开关开，转LIGSETBP1.0；SJMPAGALIG:CLRP1.0；SJMPAGA+5VP1.0LED在上述电路图中二极管亮度不够，按下面两种电路接法，增加了驱动能力，二极管更亮些。接成灌电流形式：P1.0+5VLED1加驱动电路：例2.在图中P1.4～P1.7接四个发光二极管LED,P1.0～P1.3接四个开关，编程将开关的状态反映到发光二极管上。89C51P1.0P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7+5V+5V1K×4330×4EA用汇编语言编程ORG0000HMOVP1,#0FFH;高四位的LED全灭，低四位输入线送“1”，ABC:MOVA,P1;读P1口引脚开关状态，并送入ASWAPA;低四位开关状态换到高四位ANLA,#0F0H;保留高四位MOVP1,A;从P1口输出ORLP1,#0FH;高四位不变，低四位送“1”，准备下一轮读开关SJMPABC;循环执行，方便反复调整开关状态观察执行结果上述程序中每次读开关之前，输入位都先置“1”，保证了开关状态的正确读入。例3.用P1.0输出1KHz和500Hz的音频信号驱动扬声器，作报警信号，要求1KHz信号响100ms，500Hz信号响200ms，交替进行，P1.7接一开关进行控制，当开关合上响报警信号，当开关断开告警信号停止，编出程序。分析：500Hz信号周期为2ms，信号电平为每1ms变反1次。1KHz的信号周期为1ms，信号电平每500µS变反1次，编一个延时500µS子程序，延时1ms只需调用2次。用R2控制音响时间长短，A作音响频率的交换控制的标志。A=FF时产生1KHz信号，A=0时产生500Hz信号。P1.0波形图1ms1ms100个T(变反200次即200ms)。。。。500µS500µS100个T(变反200次即100ms)。。。。TTORG0000HCLRA；A作1KHz，500Hz转换控制BEG:JBP1.7,＄；检测P1.7的开关状态MOVR2,#200；开关闭合报警，R2控制音响时间DV：CPLP1.0CJNEA,#0FFH,N1；A≠FFH，延时500µSACALLD500；A=FFH;延时1msP1.0变反N1：ACALLD500DJNZR2，DVCPLASJMPBEGD500:MOVR7,#250；延时500µS子程序DJNZR7,＄RETENDP1.0开关接5V时，右转弯灯闪亮，P1.1开关接5V时左转弯灯闪亮，P1.0、P1.1开关同时接5V或接地时，转弯灯均不闪亮。实验