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单片机IO端口原理[归纳].pdf
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2021-10-12
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单片机IO端口原理[归纳].pdf
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一、 P0 端口的结构及工作原理
P0 端口 8 位中的一位结构图见下图:
由上图可见, P0 端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关、一个与非门、一个与门及场效应管驱动电路构成。
再看图的右边,标号为 P0.X 引脚的 图标 ,也就是说 P0.X 引脚可以是 P0.0 到 P0.7 的任何一位,即在 P0 口有 8
个与上图相同的电路组成。
下面,我们先就组成 P0 口的每个单元部份跟大家介绍一下:
先看输入缓冲器: 在 P0 口中,有两个三态的缓冲器,在学数字电路时,我们已知道,三态门有三个状态,即在
其的输出端可以是高电平、低电平,同时还有一种就是高阻状态(或称为禁止状态),大家看上图,上面一个是
读锁存器的缓冲器,也就是说,要读取 D 锁存器输出端 Q 的数据,那就得使读锁存器的这个缓冲器的三态控制
端(上图中标号为 ,读锁存器 ?端)有效。下面一个是读引脚的缓冲器,要读取 P0.X 引脚上的数据,也要使标号为
,读引脚 ?的这个三态缓冲器的控制端有效,引脚上的数据才会传输到我们 单片机 的内部数据总线上。
D 锁存器: 构成一个锁存器,通常要用一个时序电路,时序的单元电路在学数字电路时我们已知道,一个触发器
可以保存一位的二进制数 (即具有保持功能) ,在 51 单片机的 32 根 I/O 口线中都是用一个 D 触发器来构成锁存
器的。大家看上图中的 D 锁存器, D 端是数据输入端, CP 是控制端(也就是时序控制信号输入端), Q 是输出
端, Q 非是反向输出端。
对于 D 触发器来讲,当 D 输入端有一个输入信号,如果这时控制端 CP 没有信号(也就是时序脉冲没有到来),
这时输入端 D 的数据是无法传输到输出端 Q 及反向输出端 Q 非的。如果时序控制端 CP 的时序脉冲一旦到了,
这时 D 端输入的数据就会传输到 Q 及 Q 非端。数据传送过来后,当 CP 时序控制端的时序信号消失了,这时,
输出端还会保持着上次输入端 D 的数据(即把上次的数据锁存起来了)。如果下一个时序控制脉冲信号来了,这
时 D 端的数据才再次传送到 Q 端,从而改变 Q 端的状态。
多路开关: 在 51 单片机中,当内部的存储器够用(也就是不需要外扩展存储器时,这里讲的存储器包括数据存
储器及程序存储器)时, P0 口可以作为通用的输入输出端口(即 I/O )使用,对于 8031 (内部没有 ROM )的单
片机或者编写的程序超过了单片机内部的存储器容量,需要外扩存储器时, P0 口就作为 ,地址 /数据 ?总线使用。那
么这个多路选择开关就是用于选择是做为普通 I/O 口使用还是作为 ,数据 /地址 ?总线使用的选择开关了。大家看上
图,当多路开关与下面接通时, P0 口是作为普通的 I/O 口使用的,当多路开关是与上面接通时, P0 口是作为 ,地
址/数据 ?总线使用的。
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