第4章并行端口

第4章

AT89S51片內(nèi)并行端口的

原理及編程14個雙向的8位并行I/O端口：P0~P3，它們的輸出鎖存器屬于特殊功能寄存器。4個端口可以按字節(jié)和位尋址。24.1AT89S51的并行I/O端口的結(jié)構(gòu)及工作原理雙功能的8位并行端口，字節(jié)地址為80H，位地址為80H～87H。34.1.1P0口圖4-1P0口某一位的位電路結(jié)構(gòu)1．位電路結(jié)構(gòu)P0口某位的電路包括：（1）一個數(shù)據(jù)輸出鎖存器，用于數(shù)據(jù)位鎖存。（2）兩個三態(tài)數(shù)據(jù)輸入緩沖器，分別是用于讀鎖存器的輸入緩沖器BUF1和讀引腳的輸入緩沖器BUF2。（3）一個多路轉(zhuǎn)接開關(guān)MUX，一個輸入來自鎖存器的端，另一輸入為地址/數(shù)據(jù)信號的反相輸出。MUX由“控制”信號控制，實現(xiàn)鎖存器的輸出和地址/數(shù)據(jù)信號之間的轉(zhuǎn)接。

（4）數(shù)據(jù)輸出的控制和驅(qū)動電路，由兩個場效應管（FET）組成。4（1）P0口用作地址/數(shù)據(jù)總線當外擴存儲器或I/O時，P0口分時復用為地址/數(shù)據(jù)總線使用。當作為地址或數(shù)據(jù)輸出時，“控制”信號為1。52．P0口工作過程分析11110導通截止510001截止導通推挽輸出（1）P0口用作地址/數(shù)據(jù)總線當作為數(shù)據(jù)輸入時，僅從外部讀入信息，“控制”信號為0。62．P0口工作過程分析11110導通截止60CPU自動寫入1000截止截止高阻數(shù)據(jù)輸入（2）P0口用作通用I/O口當作為通用I/O口時，“控制”信號為0，要外接上拉電阻。72．P0口工作過程分析0數(shù)據(jù)寫脈沖0截止數(shù)據(jù)（2）P0口用作通用I/O口輸入時:“讀引腳”和“讀鎖存器”82．P0口工作過程分析0數(shù)據(jù)讀鎖存器0截止0數(shù)據(jù)讀引腳0截止數(shù)據(jù)0截止P0口為雙功能口——地址/數(shù)據(jù)復用口和通用I/O口。當P0口用作地址/數(shù)據(jù)復用口時，是一個真正的雙向口，輸出低8位地址或輸出/輸入8位數(shù)據(jù)。當P0口用作通用I/O口時，是一個準雙向口。用作輸入時，應首先向鎖存器寫1。單片機復位后，鎖存器自動被置1；當P0口由原來的輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檩斎霠顟B(tài)時，應首先置鎖存器為1，方可執(zhí)行輸入操作。93．P0口的特點單功能I/O口，字節(jié)地址為90H，位地址為90H～97H。104.1.2P1口圖4-2P1口某一位的位電路結(jié)構(gòu)2．工作過程分析P1口只能作為通用的I/O口使用。P1口作為輸入口時，分為“讀鎖存器”和“讀引腳”兩種方式。P1口有內(nèi)部上拉電阻，為準雙向口。“讀引腳”輸入時，必須先向鎖存器寫入1。11P2口是一個雙功能口，字節(jié)地址為A0H，位地址為A0H～A7H。124.1.3P2口圖4-3P2口某一位的位電路結(jié)構(gòu)工作過程分析（1）P2口用作地址總線在內(nèi)部控制信號作用下，MUX與“地址”接通。當“地址”線為0時，場效應管導通，P2口引腳輸出0；當“地址”線為1時，場效應管截止，P2口引腳輸出1。（2）P2口用作通用I/O在內(nèi)部控制信號作用下，MUX與鎖存器的Q端接通。CPU輸出1時，Q=1，場效應管截止，P2.x引腳輸出1；CPU輸出0時，Q=0，場效應管導通，P2.x引腳輸出0。輸入時，分為“讀鎖存器”和“讀引腳”兩種方式。133．P2口的特點作為地址輸出線使用時，P2口可以輸出外部存儲器的高8位地址，與P0口輸出的低8位地址一起構(gòu)成16位地址，可以尋址64KB的地址空間。作為通用I/O口使用時，P2口為一個準雙向口。功能與P1口一樣。P2口作為高8位地址總線使用時就不能再作為通用I/O口。14P3口電路中增加了引腳的第二功能，P3口的每一位都可以分別定義為第二輸入功能或第二輸出功能。P3口的字節(jié)地址為B0H，位地址為B0H～B7H。154.1.4P3口圖4-4P3口某一位的位電路結(jié)構(gòu)2．工作過程分析（1）P3口用作第二輸入/輸出功能選擇第二輸出功能時，鎖存器置“1”，“與非門”開啟。當?shù)诙敵鰹?時，場效應管截止，P3.x引腳輸出為1；當?shù)诙敵鰹?時，場效應管導通，P3.x引腳輸出為0。16選擇第二輸入功能時，鎖存器和第二輸出功能端均應置1，保證場效應管截止，P3.x引腳的信息由輸入緩沖器BUF3的輸出獲得。（2）P3口用作第一功能——通用I/O口第二輸出功能端應保持高電平，“與非門”為開啟狀態(tài)。CPU輸出1時，Q=1，場效應管截止，P3.x引腳輸出為1；CPU輸出0時，Q=0，場效應管導通，P3.x引腳輸出為0。用作第一功能通用輸入時，P3.x位的輸出鎖存器和第二輸出功能均應置1，場效應管截止，P3.x引腳信息通過輸入BUF3和BUF2進入內(nèi)部總線，完成“讀引腳”操作。當P3口實現(xiàn)第一功能通用輸入時，也可以執(zhí)行“讀鎖存器”操作，此時Q端信息經(jīng)過緩沖器BUF1進入內(nèi)部總線。173．P3口的特點P3口內(nèi)部有上拉電阻，為準雙向口。P3口作為第二功能的輸出/輸入，或第一功能的通用I/O輸入，均須將相應位的鎖存器置1。、由于復位后P3口鎖存器自動置1，所以不需要任何設(shè)置工作，就可以進入第二功能操作。當某位不作第二功能使用時，可作為第一功能的通用I/O使用。18P0口與P1、P2、P3口相比，P0口的驅(qū)動能力較大，每位可驅(qū)動8個LSTTL輸入，而P1、P2、P3口的每一位的驅(qū)動能力，只有P0口的一半。當P0口的某位為高電平時，可提供400A的電流；當P0口的某位為低電平（0.45V）時，可提供3.2mA的灌電流，如低電平允許提高，灌電流可相應加大。所以，任一個口要想獲得較大的驅(qū)動能力，只能用低電平輸出。194.1.5P1～P3口驅(qū)動LED發(fā)光二極管的問題（a）不恰當?shù)倪B接：高電平驅(qū)動（b）恰當?shù)倪B接：低電平驅(qū)動圖4-5發(fā)光二極管與AT89S51并行口的直接連接上拉電阻限制了拉電流4.2.1從左到右的流水燈的制作【例4-1】

如圖4-6所示，8個發(fā)光二極管LED0～LED7經(jīng)限流電阻分別接至P1口的P1.0～P1.7引腳上，陽極共同接高電平。編程來實現(xiàn)發(fā)光二極管的從左到右的流水點亮，即按照LED0→LED1→┉→LED7的順序，每次點亮一個發(fā)光二極管，延時一段時間后熄滅這個發(fā)光二極管，然后點亮下一個發(fā)光二極管，重復循環(huán)。214.2并行I/O端口的C51編程舉例圖4-68個發(fā)光二極管與并行口P1的連接#include<reg51.h>#include<intrins.h> /*包含移位函數(shù)的頭文件*/#defineucharunsignedchar #defineuintunsignedint voiddelay(uinti){ /*延時函數(shù)*/ uchart; while(i--){ for(t=0;t<120;t++); }}voidmain() { /*主程序*/ P1=0xfe; while(1){ P1=_crol_(0,1); /*C51函數(shù)庫中的左移函數(shù)，P1中的數(shù)據(jù)循環(huán)左移1位*/ delay(500);/*500為延時參數(shù)，可根據(jù)實際需要調(diào)整*/ }}Proteus的使用，例4-1244.2.2左右來回循環(huán)的流水燈的制作在【例4-1】的基礎(chǔ)上，增加了從右到左點亮發(fā)光二極管的功能，即制作左右來回循環(huán)的節(jié)日彩燈，顯示規(guī)律如圖4-7所示。具體電路如圖4-6所示。

25圖4-7節(jié)日彩燈的花樣顯示的規(guī)律為了使顯示效果更加絢麗多彩，圖4-6中的P1端口8個引腳分別接有不同顏色的發(fā)光二極管。具體如表4-1所示。

26【例4-2】左右來回循環(huán)的流水燈的電路連接見圖4-6，顯示規(guī)律如圖4-7。實現(xiàn)本任務要求，可以有多種軟件實現(xiàn)方法。下面列出了3種，具體如下。（1）數(shù)組的字節(jié)操作實現(xiàn) 本方法是建立一個字符型數(shù)組，將控制8個LED顯示的8位數(shù)據(jù)作為數(shù)組元素，依次送到P1口來實現(xiàn)。參考程序如下：

#include<reg51.h> #defineucharunsignedchar uchartab[]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f,0xbf,0xdf,0xef,0xff7,0xf7,0xfb,0xfe,0xff};/*前8個數(shù)據(jù)為左移點亮數(shù)據(jù)，后8個為右移點亮數(shù)據(jù)*/27voiddelay(){ uchari,j; for(i=0;i<255;i++); for(j=0;j<255;j++);}voidmain() /*主函數(shù)*/{ uchari while(1) { for(i=0;i<15;i++); { P1=tab[i]; delay(); } }}28（2）移位運算符實現(xiàn)本方法是使用移位運算符“>>”“<<”來把送到P1口的顯示控制數(shù)據(jù)進行移位，從而實現(xiàn)發(fā)光二極管依次點亮。參考程序如下：

#include<reg51.h> #defineucharunsignedchar voiddelay(){ uchari,j; for(i=0;i<255;i++) for(j=0;j<255;j++); } voidmain(){ /*主函數(shù)*/ uchari,temp; while(1){ temp=0x01; /*左移初值賦給temp*/ for(i=0;i<8;i++){29 P1=～temp; /*temp取反后送P1口*/ delay(); temp=temp<<1; /*temp中數(shù)據(jù)左移一位*/ } temp=0x80; /*賦右移初值給temp*/ for(i=0;i<8;i++){ P1=～temp; /*temp取反后送P1口*/ delay(); temp=temp>>1; /*temp中數(shù)據(jù)右移一位*/ } }}30（3）用移位函數(shù)實現(xiàn)#include<reg51.h>#include<intrins.h> /*包含左、右移位函數(shù)的頭文件*/#defineucharunsignedchar voiddelay(){ uchari,j; for(i=0;i<255;i++) for(j=0;j<255;j++);}voidmain() { /*主函數(shù)*/ uchari,temp; while(1){ temp=0xfe; /*初值為0x11111110*/31 for(i=0;i<7;i++){ P1=temp; /*temp值送入P1口*/ delay(); /*延時*/ temp=_crol_(temp,1); /*執(zhí)行左移函數(shù)，temp中的數(shù)據(jù)循環(huán)左移1位*/ } for(i=0;i<7;i++){ P1=temp; /*temp值送入P1口*/ delay(); /*延時*/ temp=_cror_(temp,1); /*執(zhí)行右移函數(shù)，temp中的數(shù)據(jù)循環(huán)右移1位*/ } }}324.2.3開關(guān)量檢測指示器1I/O端口另一應用是作為輸入端口來檢測開關(guān)的狀態(tài)。【例4-3】AT89S51單片機的P1.4～P1.7接4個開關(guān)S0～S3，P1.0～P1.3接4個發(fā)光二極管LED0～LED3。編寫程序，將P1.4～P1.7上的4個開關(guān)的狀態(tài)反映在P1.0～P1.3引腳控制的4個發(fā)光二極管上。1個發(fā)光二極管的狀態(tài)，對應一個開關(guān)的狀態(tài)，例如P1.4引腳上開關(guān)S0的狀態(tài)，由P1.0腳上的LED0顯示，P1.6引腳上開關(guān)S2的狀態(tài)，由P1.2腳上的LED2顯示。凡是開關(guān)閉合的引腳，對應的LED發(fā)光二極管點亮。接口電路見圖4-8。3334圖4-8開關(guān)、LED發(fā)光二極管與并行口P1的連接參考程序如下：

#include<reg51.h> voidmain(){/*主函數(shù)*/ while(1){ unsignedchartemp;/*定義臨時變量temp*/ P1=0xff; /*P1口低4位置1，作為輸入；高4位置1，發(fā)光二極管熄滅*/ temp=P1&0xf0; /*讀P1口并屏蔽低4位，送臨時變量temp*/ temp=temp>>4；

/*temp的內(nèi)容右移4位，P1口高4位狀態(tài)移至低4位*/ P1=temp； /*臨時變量值寫入P1口輸出*/ } }354.2.4開關(guān)量檢測指示器2【例4-4】如圖4-9所示，AT89S51單片機P1.0和P1.1引腳接有兩只開關(guān)S0和S1，兩只引腳上的高低電平共有4種組合，這4種組合分別點亮P2.0～P2.3引腳控制的4只LED：LED0～LED3(高電平點亮)，編程實現(xiàn)此功能。3637圖4-9開關(guān)檢測指示器2的接口電路參考程序如