《单片机原理及应用》项目3 IO口应用设计与调试.pptx

项目三 I/O口应用设计与调试项目三 I/O口应用设计与调试●项目背景单片机的I/O口主要承担了单片机系统与和外部电路及设备打交道的任务。单片机之所以能够完成各种测量与控制功能，主要是由于I/O口能按照要求做出输入和输出。换言之，对单片机的应用开发，很大程度上是对于I/O口的操作。也就是说，不管单片机系统多么庞大、运算操作多么复杂，其目的都是对其I/O口的操作。要使用单片机就必须对单片机的I/O口的内部结构、接口电路、工作方式有明确的认识。项目三 I/O口应用设计与调试项目目标◆掌握51单片机并行I/O端口结构与应用特点◆掌握点阵LED显示器结构和工作原理◆掌握LED数码管显示器结构和工作原理◆掌握中断系统应用知识和应用编程方法●项目任务◆并行I/O端口应用：发光二极管跑灯控制电路设计与调试◆单片机LED点阵显示器设计、编程调试◆单片机LED数码管显示器设计、编程调试◆中断系统应用设计、编程调试学习任务1 认知并行I/O端口结构与特点●学习内容◆并行I/O口P0～P3的结构、功能与应用特点●学习目标◆了解51单片机并行I/O口P0～P3的结构、功能◆掌握I/O口有应用特点51单片机设有四个8位双向I/O端口（P0、P1、P2、P3），各端口均由端口锁存器、输出驱动器和输入缓冲器组成，除了可以用作字节输入/输出外，它们的每一位口也可以单独用作输入输出口线。各端口的地址映像均在特殊功能寄存器中，既有字节地址，又有位地址。对端口锁存器的读写，就可以实现端口的输入输出操作。每一个I/O口的结构和使用方法均有所不同。一、P0口（P0.0～P0.7、32～39脚）1．结构P0口的结构如图3-1所示，包括1个输出锁存器，2个三态缓冲器，1个输出驱动电路和1个输出控制端。输出驱动电路由一对场效应管组成，其工作状态受输出端的控制，输出控制端由1个与门、1个反相器和1个转换开关MUX组成。P0口既可作为输入输出口，又可作为地址（低8位）/数据总线使用。1．结构2．端口功能1）P0口作通用I/O端口使用P0口可以作通用I/O，此时控制端为低电平，转换开关把输出级与锁存器的Q端接通，同时因与门输出为低电平，输出级V1管处于截止状态，输出级为漏极开路电路，作为输出口驱动NMOS电路时应外接上拉电阻；作为输入口使用时，应先将锁存器写“1”，这时输出级两个场效应管均截止，可作高阻抗输入，通过三态输入缓冲器读取引脚信号，从而完成输入操作。2．端口功能2）P0口作地址/数据复用总线使用若从P0口输出地址或数据信息，此时控制端应为高电平，转换开关MUX将反相器输出端与输出级场效应管V2接通，同时与门开锁，内部总线上的地址或数据信号通过与门去驱动V1管，又通过反相器去驱动V2管，这时内部总线上的地址或数据信号就传送到P0口的引脚上。工作时低8位地址与数据线分时使用P0口。低8位地址由ALE信号的负跳变使它锁存到外部地址锁存器中，而高8位地址由P2口输出（P0口和P2口的地址/数据总线功能，请参阅其他书籍）。2．端口功能P0口作为地址/数据总线口时，地址信号是没有锁存的，需外加锁存器将地址加以锁存，常用芯片74LS373来完成这一功能。。锁存器74LS373的引脚和真值表见图3-2。作为输出口时，需接上拉电阻，电阻典型值为4.7K。P0口的驱动能力为可带8个LSTTL电路输入。3. P0口的应用特点●P0口可作通用I / O口使用，又可作地址/数据总线口；●P0既可按字节寻址，又可按位寻址；●P0作为输入口使用时：是准双向口，先写“1”，再使用读入指令读入数据；●作为通用I / O 口输出时：是漏极开路输出，需接上拉电阻；●作为地址/数据总线口时，P0是一真正双向口，而作通用I / O口时，只是一个准双向口。二、P1口（P1.0～P1.7、1～8脚)1．结构P1端口（P1.0-P1.7，1-8脚）是一个内部带上拉电阻的8位I/O端口，P1端口的每一位可以驱动4个LS型TTL负载，内部电路如图3-3所示。P1端口只能作I / O口用，且是一个准双向口。内部已有上拉电阻，不是漏极开路输出口。1．结构2．功能单一功能的准双向口。?P1口为8位准双向口，每一位均可单独定义为输入或输出口，当作为输入口时，1写入锁存器，Q(非)=0，T2截止，内上拉电阻将电位拉至1，此时该口输出为1，当0写入锁存器，Q(非)=1,T2导通，输出则为0。作为输入口时，锁存器置1，Q(非)=0，T2截止，此时该位既可以把外部电路拉成低电平，也可由内部上拉电阻拉成高电平，正因为这个原因，所以P1口常称为准双向口。P1口应用注意事项：在51单片机的4 个并行8位I/O口中，只有P1口是单一功能的准双向口。P1口作为输出口，执行指令：MOV P1，A 功能是将累加器A中的数送至P1口。2．功