51，单片机，IO口，电路设计
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2010-06-17
07:51:26
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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/
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