80c51单片机通用I/O口

80C51单片机并行输入/输出口
       80C51单片机含有4 个8位并行I/O口P0、P1、P2和P3。每个口有8个引脚，如图2-1所示，共有32个I/O引脚，每一个并行I/O口都能用作输入或输出。各口的第
一、第二功能如下：
       I/O口   引脚      第一功能      第二功能
       P0口   P0.0~P0.7 输入与输出    分时的传送地址低8位与数据线
       P1口   P1.0~P0.7 输入与输出    无第二功能
       P2口   P2.0~P2.7 输入与输出    传送地址的高8位
       P3口   P3.0~P3.7 输入与输出    P3.0——RXD：串行口输入端

P3.1——TXD：串行口输出端

P3.2—— ：外部中断0中断请求输入端

P3.3—— ：外部中断1中断请求输入端

P3.4——T0：定时器/计数器0外部输入端

P3.5——T1：定时器/计数器1外部输入端

P3.6—— ：外部数据存储器写选通信号

P3.7—— ：外部数据存储器读选通信号

四个通道口都有一种特殊的线路结构，每个口都包含一个锁存器，即特殊功能寄存器P0~P3，一个输出驱动器和两个（P3口有三个）三态缓冲器。这种结构在数据
输出时，可以锁存，即在重新输出新的数据之前，口上的数据一直保持不变。但对于输入信号是不锁存的，所以外设欲输入的数据必须保持到取数指令执行（把数据读取
后）为止。
       下面分别叙述各个端口的结构、功能和使用方法。
       （1）P0口的组成与功能
       1）位结构
       在访问外部存储器时，P0口是一个真正的双向数据总线口，并分时送出地址的低8位。图2-4所示的是P0口的一位结构图。它包含两个输入缓冲器、一个输出锁存器以及输出驱动电路、输出控制电路。输出驱动电路由两只场效应管V1和V2组成，其工作状态受输出控制电路的控制。输出控制电路包括与门、反相器和多路模拟开关MUX。P0口既能用作通用I/O口，又能用作地址/数据总线。
2）作为通用I/O口
       P0口作为通用I/O口使用时，CPU令控制信号为低电平。这时多路开关MUX接通B端即输出锁存器的端，同时使与门输出低电平，场效应管V1截止，因而输出级为开漏输出电路。

       ①作为输出口
       当用P0口输出数据时，写信号加在锁存器的时钟端CL上，此时与内部总线相连的D端其数据经反相后出现的端上，再经V2管反相，于是在P0口引脚上出现的数据正好是内部总线上的数据。由于输出级为开漏电路，所以用作输出口时应外接上拉电阻。
       ②作为输入口
       当P0口用于输入数据时，要使用端口中的两个三态输入缓冲器之一。这时有两种工作方式：读引脚和读锁存器。
       当CPU执行一般的端口输入指令时，“读引脚”信号使图2-4中下面一个缓冲器开通，于是端口引脚上的数据经过缓冲器输入到内部总线上。
       当CPU执行“读一修改一写”一类指令时，“读锁存器”信号使图2-4上面一个缓冲器开通，锁存器Ｑ端的数据经缓冲器输入内部数据总线。
       在P0口作为输入口使用时，必须首先向端口锁存器写入“1”。这是因为当进行读引脚操作时，如果V2是导通的，那么不论引脚上的输入状态如何，都会变为低电平。为了正确读入引脚上的逻辑电平，先要向锁存器写1，使其端为0，V2截止。该引脚成为高阻抗的输入端。
       3）作为地址/数据总线
       P0口还能作为地址总线低8位或数据总线，供系统扩展时使用。这时控制信号为高电平，多路开关MUX接通A端。有两种工作情况：一种是总线输出，另一种是外部
数据输入。作为总线输出时，从“地址/数据”端输入的地址或数据信号通过与门驱动V2，同时通过非门驱动V2，结果在引脚上得到地址或数据输出信号。
       作为数据总线输入数据时，从引脚上输入的外部数据经过读引脚缓冲器进入内部数据总线。对于80C51、87C51单片机，P0口能作为I/O口或地址/数据总线使用。对于80C31单片机，P0口只能用作地址/数据总线。
       综上所述，P0口既可以作为地址/数据总线口，这时它是真正的双向口，也可作通用的I/O口，但只是一个准双向口。准双向口的特点是：复位时，口锁存器均置“1”，8根引脚可当一般输入线使用，而在某引脚由原输出状态变成输入状态时，则应先写入“1”，以免错读引脚上的信息。一般情况下，P0口已当作地址/数据总线口使用时，就不能再作通用I/O口使用。

       （2）P1口组成与功能
       P1口只用作通用I/O口，其一位结构图如图所示。与P0口相比，P1口的位结构图中少了地址/数据的传送电路和多路开关，上面一只MOS管改为上拉电阻。
       P1口作为一般I/O的功能和使用方法与P0口相似。当输入数据时，应先向端口写“1”。它也有读引脚和读锁存器两种方式。所不同的是当输出数据时，由于内部有了上拉电阻，所以不需要再外接上拉电阻。
      （3）P2口的组成与功能
       当系统中接有外部存储器时，P2口可用于输出高8位地址，若当作通用I/O口用，P2口则是一个准双向口。因此说P2口能用作通用I/O口或地址总线，其一位的结构如图所示。
       ①作为通用I/O口
       当控制信号为低电平时，多路开关接到B端，P2口作为通用I/O口使用，其功能和使用方法与P1口相同。
       ②作为地址总线
       当控制端输出高电平时，多路开关接到A端，地址信号经反相器、V从引脚输出。这时P2口输出地址总线高8位，供系统扩展使用。
       对80C51、87C51单片机，P2口能作为I/O口或地址总线作用。对于80C31单片机，P2口只能用作地址总线。
       （4）P3口组成与功能
       P3口能作通用I/O口，同时每一引脚还有第二功能。P3口的一位结构如图2-7所示。
       作为通用I/O口：当“第二功能输出”端为高电平时，P3口用作通用I/O口。这时与非门对于输入端Q来说相当于非门，位结构与P2口完全相同，因此P3口用作通用I/O口时的功能和使用方法与P2口、P1口相同。
       用作第二功能：当P3口的某一位作为第二功能输出使用时，应将该位的锁存器置“1”，使与非门的输出状态只受“第二功能输出”端的控制。“第二功能输出”端的状态经与非门和驱动管V输出到该位引脚上。
       当P3口的某一位作为第二功能输入使用时，该位的锁存器和“第二功能输出”端都应为“1”，这样，该位引脚上的输入信号经缓冲器送入“第二功能输入”端。

       至此，可以对组成一般单片机应用系统时各个并行口的分工小结如下：
       P0口：分时的用作地址低8位与数据线，低8位地址由PC低8位或DPL提供。
       P1口：按位可编址的输入输出口。
       P2口：地址线的高8位，高8位地址由PC高8位或DPH提供。
       P3口：双功能口，若不用第二功能，可作为一般的I/O口

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