第02章-單片機(jī)輸入輸出端口

第2章單片機(jī)輸入/輸出端口章節(jié)安排：

2.1單片機(jī)時(shí)序簡(jiǎn)介 2.2單片機(jī)外部引腳簡(jiǎn)介 2.3C51語言簡(jiǎn)介 2.4輸入/輸出端口編程實(shí)踐能力要求： 了解單片機(jī)時(shí)序 掌握單片機(jī)端口輸入/輸出操作 掌握編程實(shí)踐環(huán)境與工具的應(yīng)用 2.1單片機(jī)時(shí)序簡(jiǎn)介時(shí)鐘周期概念：?jiǎn)纹瑱C(jī)在工作時(shí)，由內(nèi)部振蕩器產(chǎn)生或由外部直接輸入的送至內(nèi)部控制邏輯單元的時(shí)鐘信號(hào)稱為時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期的大小是時(shí)鐘信號(hào)頻率（常用fosc表示）的倒數(shù)若時(shí)鐘頻率為12MHz，即fosc=12MHz，則時(shí)鐘周期=1/(12*106)狀態(tài)周期概念：一個(gè)狀態(tài)周期S由2個(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成機(jī)器周期一個(gè)機(jī)器周期由6個(gè)狀態(tài)周期或者說由12個(gè)時(shí)鐘周期構(gòu)成2.1單片機(jī)時(shí)序簡(jiǎn)介機(jī)器周期機(jī)器周期是單片機(jī)的基本操作周期每個(gè)機(jī)器周期包含S1、S2、

、S66個(gè)狀態(tài)，每個(gè)狀態(tài)包含2拍P1和P2，每一拍為一個(gè)時(shí)鐘周期（振蕩周期）。因此，一個(gè)機(jī)器周期包含12個(gè)時(shí)鐘周期。依次可表示為S1P1、S1P2、S2P1、S2P2、…、S6P1、S6P2。S1P1P2S2P1P2S3P1P2S4P1P2S5P1P2S6P1P2時(shí)鐘信號(hào)2.1單片機(jī)時(shí)序簡(jiǎn)介指令周期概念：CPU取出一條指令到該指令執(zhí)行結(jié)束后所需要的時(shí)間指令周期是以機(jī)器周期為單位來衡量時(shí)間的長(zhǎng)短不同指令，其指令周期不盡相同MCS-51系列單片機(jī)中，大多數(shù)指令的指令周期由一個(gè)機(jī)器周期或兩個(gè)機(jī)器周期組成，只有乘法、除法指令須要4機(jī)器周期指令。單機(jī)器周期指令的時(shí)序S1S2S3S4S5S6讀操作碼讀無效（丟失）單字節(jié)單機(jī)器周期指令S1S2S3S4S5S6讀操作碼讀第二個(gè)字節(jié)雙字節(jié)單機(jī)器周期指令雙機(jī)器周期指令的時(shí)序S1S2S3S4S5S6讀操作碼S1S2S3S4S5S6三次讀操作無效（丟失）單字節(jié)、雙機(jī)器周期指令的時(shí)序2.2單片機(jī)外部引腳簡(jiǎn)介(以40引腳為例)

2.2單片機(jī)外部引腳簡(jiǎn)介40個(gè)引腳按功能分為3類：電源和時(shí)鐘引腳：Vcc，GND，XTAL1，XTAL2編程控制引腳：RST，，

，

(只要求了解這些引腳即可)I/O端口引腳：P0，P1，P2，P3（必須掌握）電源引腳VCC（40腳）：接+5V電源正端。GND（20腳）：接電源地端。時(shí)鐘引腳XTAL1（19腳）：內(nèi)部振蕩電路的輸入端XTAL2（18腳）：內(nèi)部震蕩電路的輸出端8051時(shí)鐘通常采取片內(nèi)時(shí)鐘振蕩方式：兩個(gè)引腳需要外接石英晶體和振蕩電容（該電容取值一般在10pF~30pF之間）2.2單片機(jī)外部引腳簡(jiǎn)介--電源和時(shí)鐘引腳RST（9腳）：RST即為RESET。當(dāng)單片機(jī)振蕩器工作時(shí)，該引腳上出現(xiàn)持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期的高電平，就可實(shí)現(xiàn)復(fù)位操作，使單片機(jī)回復(fù)到初始狀態(tài)。單片機(jī)復(fù)位后，從0000H地址處讀取第一條指令并開始執(zhí)行（29腳）：外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào),低電平有效。在對(duì)外部程序存儲(chǔ)器進(jìn)行讀操作時(shí)，每個(gè)周期出現(xiàn)兩次信號(hào)，連線時(shí)與外部ROM的OE引腳相連在讀取外部的RAM時(shí)，該引腳不會(huì)有輸出單片機(jī)內(nèi)部已經(jīng)有足夠大的ROM，通常不需要外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器，因此該引腳通常不使用2.2單片機(jī)外部引腳簡(jiǎn)介—編程控制引腳ALE/PROG（30腳）：地址鎖存信號(hào)輸出端當(dāng)外接存儲(chǔ)器（ROM或RAM）時(shí)，ALE的輸出用于鎖存地址的低8位，一般ALE接鎖存器的EN端當(dāng)沒有外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE端可用于脈沖信號(hào)輸出，且頻率是石英振蕩頻率的1/6。在燒寫EPROM時(shí)，該引腳用作編程脈沖PROG的輸入端（31腳）：訪問程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)當(dāng)該引腳接低電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作限定于對(duì)外部程序存儲(chǔ)器訪問（內(nèi)部的失效）當(dāng)該引腳接高電平時(shí)，對(duì)ROM的讀操作首先從內(nèi)部ROM開始，內(nèi)部訪問完畢后才訪問外部ROM（內(nèi)部ROM沒有的編織部分）2.2單片機(jī)外部引腳簡(jiǎn)介—編程控制引腳P0口（39~32腳）：P0.0~P0.7統(tǒng)稱為P0口。P0口的每一位端口都可以單獨(dú)控制輸入或者輸出P0口作為I/O口使用時(shí)，必須外接上拉電阻（一般選擇10K左右）。P1口（1~8腳）：P1.0~P1.7統(tǒng)稱為P1口。P1口的每一位端口都可以單獨(dú)控制輸入或者輸出P1口內(nèi)部自帶上拉電阻，使用時(shí)不需要外接P2口（21~28腳）：P2.0~P2.7統(tǒng)稱為P2口同P1口P3口（10~17腳）：P3.0~P3.7統(tǒng)稱為P3口P3口作為普通端口使用時(shí)，同P1口P3口還可以將每一位用于第二功能，而且P3口的每一條引腳均可獨(dú)立定義為第一功能的輸入輸出或第二功能。P0~P3口都是準(zhǔn)雙向口端口在作為輸入使用前，必須先向該口寫1(即輸出1)，然后在執(zhí)行讀取操作，才能獲取正確結(jié)果端口輸出可以直接進(jìn)行2.2單片機(jī)外部引腳簡(jiǎn)介—I/O端口引腳2.2單片機(jī)外部引腳簡(jiǎn)介—I/O端口引腳P3口第二功能P3.0RXD串行口輸入端P3.1TXD串行口輸出端P3.2INT0外部中斷0請(qǐng)求輸入端，低電平有效P3.3INT1外部中斷1請(qǐng)求輸入端，低電平有效P3.4T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端P3.5T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部計(jì)數(shù)脈沖輸入端P3.6WR外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫信號(hào)，低電平有效P3.7RD外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀信號(hào)，低電平有效2.2單片機(jī)外部引腳簡(jiǎn)介—I/O端口引腳強(qiáng)調(diào)51單片機(jī)中4個(gè)8位的并行I/O接口P0，P1，P2，P3：分別對(duì)應(yīng)著1個(gè)特殊功能寄存器，這些寄存器分別稱之為P0，P1，P2，P3口寄存器通過特殊功能寄存器的讀寫完成對(duì)端口的操作每個(gè)端口既可以數(shù)據(jù)輸入，也可以數(shù)據(jù)輸出每個(gè)端口既可以整體8位一起操作，也可以按位操作。2.3C51語言簡(jiǎn)介在C51語言編程中，對(duì)數(shù)據(jù)類型與變量的定義，必須要與單片機(jī)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，否則編譯器不能正確地映射定位。

用C語言編寫單片機(jī)應(yīng)用程序與標(biāo)準(zhǔn)的C語言程序也有相應(yīng)的區(qū)別C語言編寫單片機(jī)應(yīng)用程序時(shí)，需根據(jù)單片機(jī)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及內(nèi)部資源定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型和變量，而標(biāo)準(zhǔn)的C語言程序不需要考慮這些問題；C51包含的數(shù)據(jù)類型、變量存儲(chǔ)模式、輸入輸出處理、函數(shù)等方面與標(biāo)準(zhǔn)的C語言有一定的區(qū)別。其它的語法規(guī)則、程序結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計(jì)方法等與標(biāo)準(zhǔn)的C語言程序設(shè)計(jì)相同。2.3C51語言簡(jiǎn)介2.3.1C51中常用數(shù)據(jù)類型（基本類型）基本數(shù)據(jù)類型長(zhǎng)度取值范圍unsignedchar1字節(jié)0~255signedchar1字節(jié)-128~+127unsignedint2字節(jié)0~65535signedint2字節(jié)-32768~+32767unsignedlong4字節(jié)0~4294967295signedlong4字節(jié)-2147483648~+2147483647float4字節(jié)

1.175494E-38~

3.402823E+382.3C51語言簡(jiǎn)介2.3.1C51中常用數(shù)據(jù)類型（擴(kuò)充類型）基本數(shù)據(jù)類型長(zhǎng)度取值范圍bit1位0或1sbit1位0或1sfr1字節(jié)0~255sfr162字節(jié)0~65535bit：位變量聲明例如：bitflag=0; //聲明一個(gè)變量flag，只占據(jù)一個(gè)二進(jìn)制位sbit：特殊功能位聲明，即聲明一個(gè)特殊功能寄存器中的某一位例如：sbitEA=IE^7;//EA是IE寄存器中的最高一位，該定義之后，可直接用EA對(duì)此位操作:EA=1或者EA=0；2.3C51語言簡(jiǎn)介2.3.1C51中常用數(shù)據(jù)類型（擴(kuò)充類型）基本數(shù)據(jù)類型長(zhǎng)度取值范圍bit1位0或1sbit1位0或1sfr1字節(jié)0~255sfr162字節(jié)0~65535sfr：8位特殊功能寄存器聲明例如：sfrP0=0x80；//P0是P0端口寄存器，它在存儲(chǔ)器中的地址是0x80，此定義之后，可以通過該變量符號(hào)對(duì)P0端口直接操作（即告知編譯器，程序要操作的是地址為0x80地址處的寄存器）。當(dāng)然，我們可以定義其它的名字。換種角度：通過sfr關(guān)鍵詞，讓keil編譯器在單片機(jī)與人之間搭建一條溝通的渠道，我們對(duì)P0符號(hào)操作，單片機(jī)雖不知道P0是什么，但是它知道他的內(nèi)部地址0x80是什么，從而完成操作。sfr16:16位特殊功能寄存器聲明2.3C51語言簡(jiǎn)介2.3.2C51中常用庫(kù)函數(shù)reg51.h：特殊功能寄存器和特殊功能位的聲明absacc.h:絕對(duì)地址的聲明（系統(tǒng)擴(kuò)展一章時(shí)才用到）math.h:定義常用數(shù)學(xué)運(yùn)算的2.4輸入/輸出端口編程實(shí)踐2.4.1keil軟件的使用（詳見教材P274）2.4.2USBISP下載線的使用首先插入U(xiǎn)SBISP下載線，安裝驅(qū)動(dòng)（在16上網(wǎng)下載）將“配套軟件”中的progisp.exe

發(fā)送到桌面快捷方式雙擊運(yùn)行progisp.exe

，“選擇芯片”中選擇AT89S52將ISP下載線接頭插入電路板點(diǎn)擊按鈕“調(diào)入Flash”,選擇要運(yùn)行程序的.hex文件點(diǎn)擊按鈕“自動(dòng)”開始下載程序電路板復(fù)位，運(yùn)行程序2.4輸入/輸出端口編程實(shí)踐2.4.3端口基本輸入/輸出操作端口輸出操作（以P1口為例）位操作： P1^0=1;//從P1.0口輸出數(shù)據(jù)1或者：

sbit P1.1=P1^1; P1.1=1;P1端口整體操作：

P1=0x55；//通過P1口輸出數(shù)據(jù)0x552.4輸入/輸出端口編程實(shí)踐2.4.3端口基本輸入輸出操作端口輸入操作（以P1口為例）位操作：bittemp;P1^0=1;//必須先讓該端口輸出1,temp=P1^0;//再?gòu)脑摱丝谳斎霐?shù)據(jù)，賦值給變量tempP1端口整體操作：

unsignedchartemp;P1=0xFF；temp=P1；2.4輸入/輸出端口編程實(shí)踐2.4.4實(shí)踐項(xiàng)目：流水燈硬件連線：使單片機(jī)的P1、P2或者P3端口與發(fā)光二極管相連（以P2口為例）電路原理分析單片機(jī)P2口通過連線與JP14相接，從而控制發(fā)光二極管的陰極。當(dāng)P2端口輸出1時(shí)（二極管陰極呈現(xiàn)高電平），發(fā)光二極管不能導(dǎo)通，不發(fā)光；輸出0時(shí)發(fā)光。2.4輸入/輸出端口編程實(shí)踐2.4.4實(shí)踐項(xiàng)目：流水燈軟件流程分析點(diǎn)亮一個(gè)發(fā)光二極管，并延遲一段時(shí)間，然后選中下一個(gè)點(diǎn)亮，如此循環(huán)。流水燈參考代碼一#include<reg51.h>sbitled1=P2^0;sbitled2=P2^1;sbitled3=P2^2;sbitled4=P2^3;sbitled5=P2^4;sbitled6=P2^5;sbitled7=P2^6;sbitled8=P2^7;voiddelayms(unsigned

inti);/*延時(shí)函數(shù)*/main(){ while(1) { led1=0; delayms(100); led1=1; led2=0; delayms(100); led2=1; led3=0; delayms(100); led3=1; led4=0; delayms(100); led4=1; led5=0; delayms(100); led5=1; led6=0; delayms(100); led6=1; led7=0; delayms(100); led7=1; led8=0; delayms(100); led8=1; led1=0; delayms(100); }}voiddelayms(unsigned

inti)//延遲函數(shù){unsignedintj;

for(;i>0;i--)

for(j=100;j>0;j--);}流水燈參考代碼二#include<reg