姓名：郝津銳??? 學(xué)號(hào)：19020100179??? 學(xué)院：電子工程學(xué)院
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【嵌牛導(dǎo)讀】本文介紹了單片機(jī)中的IO口與其基本組成、工作過(guò)程
【嵌牛鼻子】單片機(jī)IO口
【嵌牛提問(wèn)】單片機(jī)的IO是什么锻梳，都有那些種類(lèi)骇笔、功能
【嵌牛正文】
51單片機(jī)總的io分為：電平可變化的io口和VCC著角、GND兩類(lèi)陨亡，其中電平可變化的io有P0口、P1口趁桃、P2口踊沸、P3口、P4口权纤、P5口钓简。而所謂的P0.0可以理解為屬于P0口，P0.0稱(chēng)為P0.0端口汹想，如果需要定義一個(gè)端口外邓，可使用 sbit Sftclk = P0^0，這樣就申明了一個(gè)端口P1.6為Sftclk古掏，注意這里是端口而不是口损话。使用口時(shí)可用 P0 = 0xFF，這樣就可以讓P0口的所有端口置成1槽唾。
P0端口的結(jié)構(gòu)及工作原理：P0端口由鎖存器丧枪、輸入緩沖器光涂、切換開(kāi)關(guān)、一個(gè)與非門(mén)豪诲、一個(gè)與門(mén)及場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成顶捷。
（1）D鎖存器：構(gòu)成一個(gè)鎖存器，通常要用一個(gè)時(shí)序電路屎篱，時(shí)序的單元電路在學(xué)數(shù)字電路時(shí)我們已知道服赎，一個(gè)觸發(fā)器可以保存一位的二進(jìn)制數(shù)，在51單片機(jī)的32根I/O口線中都是用一個(gè)D觸發(fā)器來(lái)構(gòu)成鎖存器的交播。對(duì)于D觸發(fā)器來(lái)講重虑，當(dāng)D輸入端有一個(gè)輸入信號(hào)，如果這時(shí)控制端CP沒(méi)有信號(hào)（也就是時(shí)序脈沖沒(méi)有到來(lái)）秦士，這時(shí)輸入端D的數(shù)據(jù)是無(wú)法傳輸?shù)捷敵龆薗及反向輸出端Q非的缺厉。如果時(shí)序控制端CP的時(shí)序脈沖一旦到了，這時(shí)D端輸入的數(shù)據(jù)就會(huì)傳輸?shù)絈及Q非端隧土。數(shù)據(jù)傳送過(guò)來(lái)后提针，當(dāng)CP時(shí)序控制端的時(shí)序信號(hào)消失了，這時(shí)曹傀，輸出端還會(huì)保持著上次輸入端D的數(shù)據(jù)辐脖。如果下一個(gè)時(shí)序控制脈沖信號(hào)來(lái)了，這時(shí)D端的數(shù)據(jù)才再次傳送到Q端皆愉，從而改變Q端的狀態(tài)嗜价。
（2）輸入緩沖器：在P0口中，有兩個(gè)三態(tài)的緩沖器幕庐，我們知道三態(tài)門(mén)有三個(gè)狀態(tài)久锥，即在其的輸出端可以是高電平、低電平异剥，同時(shí)還有一種就是高阻狀態(tài)（或稱(chēng)為禁止?fàn)顟B(tài)）瑟由，要讀取D鎖存器輸出端Q的數(shù)據(jù)，那就要使讀鎖存器的這個(gè)緩沖器的三態(tài)控制端有效冤寿。
（3）多路開(kāi)關(guān)：在51單片機(jī)中错妖，當(dāng)內(nèi)部的存儲(chǔ)器夠用（也就是不需要外擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，這里講的存儲(chǔ)器包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器及程序存儲(chǔ)器）時(shí)疚沐，P0口可以作為通用的輸入輸出端口使用，對(duì)于8031（內(nèi)部沒(méi)有ROM）的單片機(jī)或者編寫(xiě)的程序超過(guò)了單片機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器容量潮模，需要外擴(kuò)存儲(chǔ)器時(shí)亮蛔，P0口就作為‘地址/數(shù)據(jù)’總線使用。
（4）輸出驅(qū)動(dòng)：P0口的輸出是由兩個(gè)MOS管組成的推拉式結(jié)構(gòu)擎厢，也就是說(shuō)究流，這兩個(gè)MOS管一次只能導(dǎo)通一個(gè)辣吃，當(dāng)V1導(dǎo)通時(shí)，V2就截止芬探，當(dāng)V2導(dǎo)通時(shí)神得，V1截止。
1偷仿、作為I/O端口使用時(shí)的工作原理：
P0口作為I/O端口使用時(shí)哩簿，多路開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)為0（低電平），多路開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)同時(shí)與與門(mén)的一個(gè)輸入端是相接的酝静，我們知道與門(mén)的邏輯特點(diǎn)是“全1出1节榜，有0出0”那么控制信號(hào)是0的話，這時(shí)與門(mén)輸出的也是一個(gè)0（低電平）别智，與讓的輸出是0宗苍，V1管就截止，在多路控制開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)是0（低電平）時(shí)薄榛，多路開(kāi)關(guān)是與鎖存器的Q非端相接的（即P0口作為I/O口線使用）讳窟。
2、P0口用作I/O口線敞恋，其由數(shù)據(jù)總線向引腳輸出的工作過(guò)程：
當(dāng)寫(xiě)鎖存器信號(hào)CP 有效丽啡，數(shù)據(jù)總線的信號(hào)→鎖存器的輸入端D→鎖存器的反向輸出Q非端→多路開(kāi)關(guān)→V2管的柵極→V2的漏極到輸出端P0.X。由于當(dāng)多路開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)為低電平0時(shí)耳舅，與門(mén)輸出為低電平碌上，V1管是截止的，所以作為輸出口時(shí)浦徊，P0是漏極開(kāi)路輸出馏予，類(lèi)似于OC門(mén)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)上接電流負(fù)載時(shí)盔性，需要外接上拉電阻霞丧。
3、P0口用作I/O口線冕香，其由引腳向內(nèi)部數(shù)據(jù)總線輸入（即輸入狀態(tài)Input）的工作過(guò)程：
數(shù)據(jù)輸入時(shí)（讀P0口）有兩種情況：（1）讀引腳：讀芯片引腳上的數(shù)據(jù)蛹尝，讀引腳數(shù)時(shí)，讀引腳緩沖器打開(kāi)（即三態(tài)緩沖器的控制端要有效）悉尾，通過(guò)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線輸入突那。（2）讀鎖存器：通過(guò)打開(kāi)讀鎖存器三態(tài)緩沖器讀取鎖存器輸出端Q的狀態(tài)。
在輸入狀態(tài)下构眯，從鎖存器和從引腳上讀來(lái)的信號(hào)一般是一致的愕难，但也有例外。例如，當(dāng)從內(nèi)部總線輸出低電平后猫缭，鎖存器Q＝0葱弟，Q非＝1，場(chǎng)效應(yīng)管T2開(kāi)通猜丹，端口線呈低電平狀態(tài)芝加。此時(shí)無(wú)論端口線上外接的信號(hào)是低電乎還是高電平，從引腳讀入單片機(jī)的信號(hào)都是低電平射窒，因而不能正確地讀入端口引腳上的信號(hào)围橡。又如期奔，當(dāng)從內(nèi)部總線輸出高電平后蟀拷，鎖存器Q＝1志衍，Q非＝0，場(chǎng)效應(yīng)管T2截止弊予。如外接引腳信號(hào)為低電平祥楣，從引腳上讀入的信號(hào)就與從鎖存器讀入的信號(hào)不同。為此汉柒，8051單片機(jī)在對(duì)端口P0一P3的輸入操作上误褪，有如下約定：凡屬于讀-修改-寫(xiě)方式的指令，從鎖存器讀入信號(hào)碾褂，其它指令則從端口引腳線上讀入信號(hào)兽间。讀-修改-寫(xiě)指令的特點(diǎn)是，從端口輸入(讀)信號(hào)正塌，在單片機(jī)內(nèi)加以運(yùn)算(修改)后嘀略，再輸出(寫(xiě))到該端口上。
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