单片机原理及应用——C语言程序设计与实现 教学课件 作者 马斌 韩忠华 王长涛 夏兴华 第3章MCS 51单片机的硬件资源.pptVIP

第3章 MCS-51单片机的硬件资源 3.1 MCS-51单片机并行I/O口 3.2 MCS-51单片机中断系统 3.3 MCS-51单片机定时器/计数器 3.4 MCS-51单片机串行通信 3.1 MCS-51单片机并行I/O口 3.1.1 I/O接口的作用 3.1.2 MCS-51内部并行I/O口 3.1.3 MCS-51内部并行I/O口的应用 3.1.1 I/O接口的作用 I/O接口是CPU与外设进行信息交换的主要通道，其作用主要有： 实现和不同外设的速度匹配 改变数据传送方式 改变信号的性质和电平 CPU和外设之间交换的信息有两类，一类是数据型的，例如程序代码、地址和数据；另一类是状态和命令型的，状态信息包含了外设的工作状态信息，命令信息用于控制外设的工作模式。因此，I/O接口必须能将外设传送过来的状态信息归一化后传递给CPU，又能自动根据要求给外设发送控制命令。 3.1.2 MCS-51内部并行I/O口 MCS-51内部提供了4个并行I/O口，分别为P0、P1、P2和P3端口，其中，P0端口为三态双向端口，负载能力为8个LS型TTL门电路；P1~P3为准双向端口，用作输入时，端口锁存器必须先写“1”， 负载能力为4个LS型TTL门电路。 1、P0口 P0口是一个漏极开路型双向I/O口，每位能驱动8个LS型TTL负载。在访问外存储器时，P0分时提供低8位地址和8位数据的复用总线；当不接片外存储器或不扩展I/O接口时，P0可作为一个通用输入/输出口。当P0作为输入口使用时，应先向口锁存器写“1”，此时P0口的全部引脚浮空，可作为高阻抗输入；当P0口作为输出口使用时，由于输出电路为漏极开路电路，必须外接上拉电阻。 P0口的字节地址为80H，位地址为80H~87H，该口的各位口线具有完全相同但又相互独立的逻辑电路，P0口的位结构电路原理如图3-1 所示。 图3-1 P0口位结构 （1）在实际应用中，P0口在绝大多数的情况下，都是作为单片机系统的地址/数据线使用。 （2）P0口也可以作为通用的I/O使用。 （3）当P0口作为输出口使用时，由锁存器和驱动电路构成数据输出通路。 （4）当P0口作为输入口使用时，应区分读引脚和读端口（或称读锁存器）两种情况，因此，在端口电路中有两个用于读入的三态缓冲器。 2、P1口 P1口是一个有内部上拉电阻的准双向口， P1口的每一位口线能独立用作输入线或输出线。作输出时，如将“0”写入锁存器，场效应管导通，输出线为低电平，即输出为“0”。因此在作输入时，必须先将“1”写入口锁存器，使场效应管截止。该口线由内部上拉电阻提拉成高电平，同时也能被外部输入源拉成低电平，即当外部输入“1”时该口线为高电平，而输入“0”时，该口线为低电平。P1口作输入时，可被任何TTL电路和MOS电路驱动，由于具有内部上拉电阻，也可以直接被集电极度开路和漏极开路电路驱动，不必外加上拉电阻。P1口可驱动4个LSTTL门电路。 P1口的字节地址为90H，位地址为90H~97H，其位结构电路原理如图3-2所示，P1口只能作为通用的I/O使用，所以在电路结构上与P0口有些不同。 图 3-2 P1口位结构 3、P2口 P2口是一个带有内部上拉电阻的8为准双向通用I/O口，每一位口线能驱动4个LS型TTL负载；当系统中接有外部存储器时，P2口用于输出高8位地址A15~A8。 P2口的字节地址为A0H，位地址为A0H~A7H。P2口的位结构电路原理如图3-3所示，引脚上拉电阻同P1口。在结构上，P2口比P1口多一个输出控制部分。 图 3-3 P2口位结构 在实际应用中，P2口用于为系统提供高位地址，因此，同P0口一样，在口电路中有一个多路转向开关（MUX），但MUX的一个输入端不再是“地址/数据”，而是单一的“地址”，这是因为P2口只作为地址线使用，而不是作为数据线使用。当P2口作为高位地址线使用时，多路转向开关应倒向“地址”端。由于P2只作为地址线使用，端口的输出用不着是三态的，因此，P2口也是一个准双向口。 此外，P2口也可以作为通用I/O口使用，这时多路转向开关（MUX）倒向锁存器Q端。 4、P3口 P3口是一个多用途的端口，也是一个准双向口，作为第一功能使用时，其功能同P1口。P3口的字节地址为B0H，位地址为B0H~B7H。P3口的位结构的电路原理如图3-4所示。 虽然，P3口可以作为通用I/O使用，但在实际应用中，常常使用其第二功能，如表3-1所示。 为了适应P3口的需要，在口电路中增加了第二功能控制逻辑。第二功能信号有输入和输出两种情况。 （1）输出的第二功能信号引脚。当作为通用的I/O口使用时，电路中的“第二输出功能”线应保持高电平，与