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        51單片機IO口工作原理——P0、P1

        作者: 時間:2016-11-23 來源:網絡 收藏

        讀-修改-寫指令的特點是,從端口輸入(讀)信號,在單片機內加以運算(修改)后,再輸出(寫)到該端口上。下面是幾條讀--修改-寫指令的例子。



        這樣安排的原因在于讀-修改-寫指令需要得到端口原輸出的狀態,修改后再輸出,讀鎖存器而不是讀引腳,可以避免因外部電路的原因而使原端口的狀態被讀錯。
        P0端口是8031單片機的總線口,分時出現數據D7一D0、低8位地址A7一AO,以及三態,用來接口存儲器、外部電路與外部設備。P0端口是使用最廣泛的I/O端口。
        2、作為地址/數據復用口使用時的工作原理
        在訪問外部存儲器時P0口作為地址/數據復用口使用。
        這時多路開關‘控制’信號為‘1’,‘與門’解鎖,‘與門’輸出信號電平由“地址/數據”線信號決定;多路開關與反相器的輸出端相連,地址信號經“地址/數據”線→反相器→V2場效應管柵極→V2漏極輸出。
        例如:控制信號為1,地址信號為“0”時,與門輸出低電平,V1管截止;反相器輸出高電平,V2管導通,輸出引腳的地址信號為低電平。請看下圖(蘭色字體為電平):




        反之,控制信號為“1”、地址信號為“1”,“與門”輸出為高電平,V1管導通;反相器輸出低電平,V2管截止,輸出引腳的地址信號為高電平。請看下圖(蘭色字體為電平):




        可見,在輸出“地址/數據”信息時,V1、V2管是交替導通的,負載能力很強,可以直接與外設存儲器相連,無須增加總線驅動器.
        P0口又作為數據總線使用。在訪問外部程序存儲器時,P0口輸出低8位地址信息后,將變為數據總線,以便讀指令碼(輸入)。
        在取指令期間,“控制”信號為“0”,V1管截止,多路開關也跟著轉向鎖存器反相輸出端Q非;CPU自動將0FFH(11111111,即向D鎖存器寫入一個高電平‘1’)寫入P0口鎖存器,使V2管截止,在讀引腳信號控制下,通過讀引腳三態門電路將指令碼讀到內部總線。請看下圖




        如果該指令是輸出數據,如MOVX @DPTR,A(將累加器的內容通過P0口數據總線傳送到外部RAM中),則多路開關“控制”信號為‘1’,“與門”解鎖,與輸出地址信號的工作流程類似,數據據由“地址/數據”線→反相器→V2場效應管柵極→V2漏極輸出。
        如果該指令是輸入數據(讀外部數據存儲器或程序存儲器),如MOVX A,@DPTR(將外部RAM某一存儲單元內容通過P0口數據總線輸入到累加器A中),則輸入的數據仍通過讀引腳三態緩沖器到內部總線,其過程類似于上圖中的讀取指令碼流程圖。
        通過以上的分析可以看出,當P0作為地址/數據總線使用時,在讀指令碼或輸入數據前,CPU自動向P0口鎖存器寫入0FFH,破壞了P0口原來的狀態。因此,不能再作為通用的I/O端口。大家以后在系統設計時務必注意,即程序中不能再含有以P0口作為操作數(包含源操作數和目的操作數)的指令。
        二、P1端口的結構及工作原理
        P1口的結構最簡單,用途也單一,僅作為數據輸入/輸出端口使用。輸出的信息有鎖存,輸入有讀引腳和讀鎖存器之分。P1端口的一位結構見下圖.




        由圖可見,P1端口與P0端口的主要差別在于,P1端口用內部上拉電阻R代替了P0端口的場效應管T1,并且輸出的信息僅來自內部總線。由內部總線輸出的數據經鎖存器反相和場效應管反相后,鎖存在端口線上,所以,P1端口是具有輸出鎖存的靜態口。
        由上圖可見,要正確地從引腳上讀入外部信息,必須先使場效應管關斷,以便由外部輸入的信息確定引腳的狀態。為此,在作引腳讀入前,必須先對該端口寫入l。具有這種操作特點的輸入/輸出端口,稱為準雙向I/O口。8051單片機的P1、P2、P3都是準雙向口。P0端口由于輸出有三態功能,輸入前,端口線已處于高阻態,無需先寫入l后再作讀操作。
        P1口的結構相對簡單,前面我們已詳細的分析了P0口,只要大家認真的分析了P0口的工作原理,P1口我想大家都有能力去分析,這里我就不多論述了。
        單片機復位后,各個端口已自動地被寫入了1,此時,可直接作輸入操作。如果在應用端口的過程中,已向P1一P3端口線輸出過0,則再要輸入時,必須先寫1后再讀引腳,才能得到正確的信息。此外,隨輸入指令的不同,H端口也有讀鎖存器與讀引腳之分。

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        關鍵詞: 51單片機IO口工作原

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