单片机第一章第二章第三章课件.ppt

1、第一章第一章 单片机概述单片机概述 一、何谓单片机一、何谓单片机 能够工作的计算机包含哪几部分？能够工作的计算机包含哪几部分？CPURAM、ROM连接外设的串行、并行连接外设的串行、并行I/O口电路口电路中断系统中断系统定时器定时器/计数器计数器振荡器、时钟电路等振荡器、时钟电路等单片机把计算机单片机把计算机的这些基本部件的这些基本部件集成在一块芯片集成在一块芯片上，上，所以称为单所以称为单片（单芯片）机片（单芯片）机集成在单片机内的这集成在单片机内的这些部件如何连接和进些部件如何连接和进行通信呢行通信呢?由单片机的组成可见：由单片机的组成可见：单片机只需和适当的软件及外设相结合，便可成为一个

2、单片机控制单片机只需和适当的软件及外设相结合，便可成为一个单片机控制系统。系统。单片机片内的各功能部件单片机片内的各功能部件通过内部总线相互连接通过内部总线相互连接，图图1-11-1单片机结构框图单片机结构框图 除了前面看到的资源外，现在有些单片机中还除了前面看到的资源外，现在有些单片机中还集成了集成了A/D、D/A、脉宽调制器、脉宽调制器PWM、计数器捕、计数器捕获比较逻辑获比较逻辑PCA、高速、高速I/O口、看门狗定时器等功口、看门狗定时器等功能部件。能部件。因而，单片机的功能越来越强，使其适因而，单片机的功能越来越强，使其适用范围越来越广。用范围越来越广。现在的单片机已经突破了原来现在的

3、单片机已经突破了原来“single chip microcomputer”的传统内涵，能准确反的传统内涵，能准确反映其设计思想、具有长远技术眼光的称呼应为映其设计思想、具有长远技术眼光的称呼应为“嵌入式微控制器嵌入式微控制器MCU”。二、二、嵌入式系统概念嵌入式系统概念IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是嵌入式系统是“控制、监视或者辅助设备、机器和控制、监视或者辅助设备、机器和车间运行的装置车间运行的装置”国内普遍的定义国内普遍的定义：嵌入式系统是嵌入式系统是“以应用为中心，已计算机技术为基以应用为中心，已计算机技术为基础，软件和硬件可裁

4、减，适应应用系统对功能、可础，软件和硬件可裁减，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统系统”嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起计算机系统。使其紧密耦合在一起计算机系统。前者从技术的角度来定义，后者是从系统的角度来定义。前者从技术的角度来定义，后者是从系统的角度来定义。嵌入式系统是外延性很广的名词，凡是与产品结嵌入式系统是外延性很广的名词，凡是与产品结合在一起具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入合在一起具有嵌入式特点的控制系统都可以叫嵌入式系统。式系

5、统。目前，通常把嵌入式系统概念的重点放在目前，通常把嵌入式系统概念的重点放在“系系统统”（即操作系统）上，（即操作系统）上，把嵌入式系统看作能够运把嵌入式系统看作能够运行操作系统的软件和硬件的综合体行操作系统的软件和硬件的综合体。硬件由高性能。硬件由高性能的微处理器及其外围的接口电路组成，软件由实时的微处理器及其外围的接口电路组成，软件由实时操作系统和运行在其上的应用软件构成。操作系统和运行在其上的应用软件构成。嵌入式系统的核心是嵌入式处理器。嵌入式系统的核心是嵌入式处理器。什么是嵌入式处理器什么是嵌入式处理器？嵌入式处理器是为完成特殊应用而设计的嵌入式处理器是为完成特殊应用而设计的“特殊特殊

6、目的目的”处理器。处理器。嵌入式处理器可分为以下几类：嵌入式处理器可分为以下几类：1、嵌入式微处理器、嵌入式微处理器(EMPU，Embedded Microprocessor Unit)嵌入式微处理器的基础是通用计算机的嵌入式微处理器的基础是通用计算机的CPU，一般，一般都是都是32位以上的处理器，具有较高的性能，价格较高。位以上的处理器，具有较高的性能，价格较高。为满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器与为满足嵌入式应用的特殊要求，嵌入式微处理器与标准标准CPU相比，相比，在工作温度范围、抗干扰能力及可靠在工作温度范围、抗干扰能力及可靠性等方面做了各种增强。性等方面做了各种增强。嵌入式微处

7、理器目前主要有嵌入式微处理器目前主要有 Aml8688、386EX、SC400、Power PC、68000、MIPS、ARM系列等系列等 2 、嵌人式微控制器、嵌人式微控制器 (MCU，Microcontroller Unit)嵌入式微控制器嵌入式微控制器又称单片机又称单片机，一般以某一种微，一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成处理器内核为核心，芯片内部集成ROMEPROM、RAM、总线、定时计数器、总线、定时计数器、WatchDog、I0、串行口、脉宽调制输出、串行口、脉宽调制输出、AD、DA、FlashRAM、EEPROM等各种必要功能模块。等各种必要功能模块。和嵌入式微处理器相

8、比，微控制器的和嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。可靠性提高。微控制器的片上资源一般比较丰富，适合于控微控制器的片上资源一般比较丰富，适合于控制，因此称其为微控制器。微控制器是目前嵌入式系制，因此称其为微控制器。微控制器是目前嵌入式系统工业的主流。统工业的主流。嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的包括有代表性的包括 MCS51/96系列、系列、AVR、PIC、MC68系列等。系列等。AVR 8-Bit MCU的最大特点的最大特

9、点与其它与其它8-Bit MCU相比，相比，AVR 8-Bit MCU最大的特点是：最大的特点是：哈佛结构，具备哈佛结构，具备1MIPS/MHz的高速运行处理能力；的高速运行处理能力；超功能精简指令集（超功能精简指令集（RISC），具有），具有32个通用工作寄存器，个通用工作寄存器，克服了如克服了如8051 MCU采用单一采用单一ACC进行处理造成的瓶颈现象；进行处理造成的瓶颈现象；快速的存取寄存器组、单周期指令系统，大大优化了目标代快速的存取寄存器组、单周期指令系统，大大优化了目标代码的大小、执行效率，部分型号码的大小、执行效率，部分型号FLASH非常大，特别适用于使非常大，特别适用于使用高

10、级语言进行开发；用高级语言进行开发；作输出时与作输出时与PIC的的HI/LOW相同，可输出相同，可输出40mA（单一输（单一输出），作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，出），作输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入，具备具备10mA-20mA灌电流的能力；灌电流的能力；片内集成多种频率的片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠；启动延时等功能，外围电路更加简单，系统更加稳定可靠；大部分大部分AVR片上资源丰富：带片上资源丰富：带E2PROM，PWM，RTC，SPI，UART，TWI，I

11、SP，AD，Analog Comparator，WDT等；等；大部分大部分AVR除了有除了有ISP功能外，还有功能外，还有IAP功能，方便升级或功能，方便升级或销毁应用程序。销毁应用程序。3、嵌人式嵌人式DSP处理器处理器 (EDSP，Embedded Digital Signal Processor)DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。速度也较高。在数字滤波、在数字滤波、FFT（快速傅里叶变换）、谱分析等（快速傅里叶变换）、谱分析等方面，方面，D

12、SP算法正在大量进入嵌入式领域，算法正在大量进入嵌入式领域，DSP应用正应用正从在通用单片机中以普通指令实现从在通用单片机中以普通指令实现DSP功能，过渡到采功能，过渡到采用嵌入式用嵌入式DSP处理器。处理器。例如：各种带有智能逻辑的消费类产品、生物信例如：各种带有智能逻辑的消费类产品、生物信息识别终端、带有加解密算法的键盘、息识别终端、带有加解密算法的键盘、ADSL接入、接入、实时语音压解系统、虚拟现实显示等。实时语音压解系统、虚拟现实显示等。推动嵌入式推动嵌入式DSP处理器发展的一个重要因素是嵌处理器发展的一个重要因素是嵌入式系统的智能化。入式系统的智能化。这类智能化算法一般都是运算量较大

13、，特别是这类智能化算法一般都是运算量较大，特别是矢量运算、指针线性寻址等较多，而这些正是矢量运算、指针线性寻址等较多，而这些正是DSP处理器的长处所在。处理器的长处所在。4、片上系统（片上系统（System on Chip,SoC)SoC就是在一个硅片上实现一个更为复杂的系就是在一个硅片上实现一个更为复杂的系统，其最大特点是实现了软统，其最大特点是实现了软/硬件的无逢结合。硬件的无逢结合。SoC称为片上系统，意指它是一个产品，是有专称为片上系统，意指它是一个产品，是有专用目标的集成电路，其中包含完整系统并有嵌入软用目标的集成电路，其中包含完整系统并有嵌入软件的全部内容。除个别无法集成的器件外，

14、整个嵌件的全部内容。除个别无法集成的器件外，整个嵌入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片上，使入式系统大部分均可集成到一块或几块芯片上，使应用系统电路板非常简洁，对减少体积、功耗，提应用系统电路板非常简洁，对减少体积、功耗，提高可靠性等非常有利。高可靠性等非常有利。SoC可分为通用和专用两类可分为通用和专用两类 SoC按指令集来划分主要分为：按指令集来划分主要分为：x86系列系列(如如SiS550)、ARM 系列系列(如如OMAP)、M IPS系列系列(如如Au1500)类指令系列类指令系列(如如M 3Core)等等 每一类各有千秋，国内研制开发主要基于后两者每一类各有千秋，国内研制开发主要基

15、于后两者,如中科院计算所中科如中科院计算所中科SoC(基于龙芯核基于龙芯核,兼容兼容M IPS指令集指令集)、北大众志、北大众志(定义少许特殊指令定义少许特殊指令)、方舟、方舟2号号(自定义指令集自定义指令集)、国芯、国芯C3 Core(继承继承M3 Core)等等 1.单片机的特点单片机的特点（1）性价比高）性价比高（2）控制功能强）控制功能强（3）高集成度、高可靠性、体积小）高集成度、高可靠性、体积小（4）低电压、低功耗）低电压、低功耗 三、三、单片机的特点、分类、及应用单片机的特点、分类、及应用2.单片机的分类单片机的分类（1）按单片机内部程序存储器分类）按单片机内部程序存储器分类 片内

16、片内无无ROMROM型型 片内带片内带掩膜掩膜ROMROM（QTP）型、片内型、片内EPROMEPROM型、型、片内片内一次可编写一次可编写型（型（OTP型）和片内带型）和片内带FlashFlash型等。型等。（2 2）按指令集分类）按指令集分类 CISC CISC(复杂指令集复杂指令集)结构的单片机结构的单片机 RISCRISC（精简指令集）结构的单片机（精简指令集）结构的单片机 采用CISC结构的单片机数据线和指令线分时复用。采用RISC结构的单片机数据线和指令线分离，即所谓哈佛结构。这使得取指令和取数据可同时进行，执行效率更高，速度亦更快。属于属于CISC结构的单片机有结构的单片机有In

17、tel8051系列、系列、Atmel的的AT89系列、系列、Pilips的的PCF80C51系列、系列、Motorola的的M68HC系列和系列和Winbond(华邦华邦)W78系列等。系列等。属于属于RISC结构的有结构的有Microchip公司的公司的PIC系列、系列、Atmel的的AT90S系列、系列、Zilog的的Z86系列、韩国三星系列、韩国三星公司的公司的KS57C系列系列4位单片机、台湾义隆的位单片机、台湾义隆的EM-78系列等。系列等。一般来说，控制关系较简单的小家电，可以采用一般来说，控制关系较简单的小家电，可以采用RISC型单片机；控制关系较复杂的场合，如通讯产型单片机；控

18、制关系较复杂的场合，如通讯产品、工业控制系统应采用品、工业控制系统应采用CISC单片机。单片机。（3 3）按构成单片机芯片的半导体工艺分类）按构成单片机芯片的半导体工艺分类 HMOSHMOS高密度短沟道高密度短沟道MOSMOS（Metal Oxide Metal Oxide SemiconductorSemiconductor）工艺）工艺CHMOSCHMOS（高性能（高性能CMOSCMOS）工艺，）工艺，即互补金属氧化物的即互补金属氧化物的HMOSHMOS（High-Performance MOSHigh-Performance MOS）工艺两大类。工艺两大类。（4 4）按单片机字长分类）按单

19、片机字长分类 4 4位、位、8 8位、位、1616位位、3232位位、和、和6464位机位机 CHMOS是是CMOS和和HMOS的结合，除保持了的结合，除保持了HMOS的高速度和高密度的特点之外，还具有的高速度和高密度的特点之外，还具有CMOS低功耗的特点。芯片型号中带有低功耗的特点。芯片型号中带有C的是采用了的是采用了CHMOS工艺的。工艺的。3.3.单片机的应用单片机的应用 凡是与控制或简单计算有关的应用、电子设备凡是与控制或简单计算有关的应用、电子设备均可用单片机实现均可用单片机实现四、四、MCS-51和和8051、8031、89C51等的关系等的关系 MCS-51是指是指INTEL公司

20、生产的一系列单片机的总称。公司生产的一系列单片机的总称。此系列包括好多品种，如此系列包括好多品种，如8031，8051，8751，8032，8052，8752等等。等等。8051是最早最典型的产品，该系列其它单片机是最早最典型的产品，该系列其它单片机是在是在8051基础上进行功能的增、减、改变而来，人们基础上进行功能的增、减、改变而来，人们习惯用习惯用8051来称呼来称呼MCS51系列单片机。系列单片机。五、五、51子系列和子系列和52子系列子系列 51系列又可分为系列又可分为 51子系列和子系列和52子系列，子系列，前者前者是基本型，后者是强化型，强化体现在片内是基本型，后者是强化型，强化体

21、现在片内ROM、RAM容量和定时容量和定时/计数器、中断源数量等方面。计数器、中断源数量等方面。INTEL公司将公司将MCS51的核心技术卖给了很多公的核心技术卖给了很多公司，这些公司都做以司，这些公司都做以8051为核心的单片机，功能或为核心的单片机，功能或多或少有些改变，以满足不同的需求。多或少有些改变，以满足不同的需求。六、常用单片机简介六、常用单片机简介AT89C51（52）、）、AT89S51（52）美国）美国ATMEL公公司生产。司生产。目前常用的单片机有目前常用的单片机有STC 89C51（52）深圳宏晶深圳宏晶公司生产。公司生产。PIC 单片机单片机 美国美国Microchip

22、公司生产。公司生产。AVR 高速嵌入式单片机高速嵌入式单片机 美国美国ATMEL公司生产。公司生产。C8051F系列单片机（系列单片机（SoC的典型代表）美国的典型代表）美国Silicon Labs 公司生产。公司生产。ARM系列系列32位单片机（嵌入式的典型代表）英国位单片机（嵌入式的典型代表）英国ARM 公司生产。公司生产。凌阳凌阳 16位单片机位单片机（集成了语音功能（集成了语音功能）台湾凌阳公司）台湾凌阳公司生产。生产。常用的单片机常用的单片机各自特点 AVR产品非常齐全，分低挡的产品非常齐全，分低挡的ATtiny系列、中系列、中档的档的AT90S系列、高档的系列、高档的ATmega系

23、列，系列，都支持都支持ISP在线编程在线编程，可反复擦写。可反复擦写。51单片机有少部分型号支持单片机有少部分型号支持ISP在线编程，如在线编程，如AT89S51、AT89S52等。等。PIC单片机重视产品的性能与价格比，从低到高单片机重视产品的性能与价格比，从低到高有几十个型号，可以满足各种需要。它也是部分支持有几十个型号，可以满足各种需要。它也是部分支持ISP，但很多型号是但很多型号是OPT一次性烧写的一次性烧写的。AVR与与51、PIC单片机相比具有下列优点单片机相比具有下列优点 1、在相同的系统时钟下、在相同的系统时钟下AVR运行速度最快；运行速度最快；2、可以反复烧写、支持在、可以反

24、复烧写、支持在ISP在线编程在线编程(烧写烧写)3、片内集成多种频率的、片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能，使电路设计变得非常简单看门狗、启动延时等功能，使电路设计变得非常简单4、IO口作输出时都可输出很强的高、低电平，作输口作输出时都可输出很强的高、低电平，作输入时可以是高阻抗或者带上拉电阻；入时可以是高阻抗或者带上拉电阻；5、片内具有丰富实用的资源，如、片内具有丰富实用的资源，如A/D、D/A，丰富，丰富的中断源、的中断源、SPI、USART、TWI通信口、通信口、PWM等；等；7、片内、片内FLASH空间大、品种多，引脚少的有空间大、

25、品种多，引脚少的有8脚，脚，多的有多的有64脚等各种封装脚等各种封装8、部分芯片的引脚兼容、部分芯片的引脚兼容51系列，代换容易，如系列，代换容易，如ATtiny2313兼容兼容AT89C2051，ATmega8515/162兼容兼容AT89S51等等6、片内采用了先进的数据加密技术，大大的提高了、片内采用了先进的数据加密技术，大大的提高了破解的难度；破解的难度；PIC 单片机的三个主要特点：单片机的三个主要特点：1、采用了哈佛双总线结构，可以对程序和数据同、采用了哈佛双总线结构，可以对程序和数据同时进行访问时进行访问,提高了数据吞吐率提高了数据吞吐率。程序和数据总线可程序和数据总线可以采用不

26、同的宽度。以采用不同的宽度。2、采用双指令流水线结构、采用双指令流水线结构,当一条指令被执行时当一条指令被执行时,允许允许下一条指令同时被取出下一条指令同时被取出,这样就实现了单周期指令。这样就实现了单周期指令。3、所有寄存器所有寄存器,包括包括I/O口，定时器和程序计数器等口，定时器和程序计数器等都采用都采用RAM结构形式，而且都只需要一个指令周期就结构形式，而且都只需要一个指令周期就可以完成访问和操作可以完成访问和操作。ARM准确来讲不是单片机，是一种处理器的IP核。英国ARM公司开发出处理器结构后向其他芯片厂商授权制造，芯片厂商可以根据自己的需要进行结构与功能的调整，因此实际中使用的AR

27、M处理器有很多种类，主要有三星、飞利浦、ATMEL、INTEL制造的几大类，功能与使用上均不相同 ARM的速度非常快，它具有比较强的事务管，它具有比较强的事务管理功能，可以用来跑界面以及应用程序等，其优理功能，可以用来跑界面以及应用程序等，其优势主要体现在控制方面，势主要体现在控制方面，ARM处理器核还可以嵌入其他专用芯片中作为中央处理单元使用，例如飞利浦的MP3解码芯片就是采用ARM7核心的。第二章第二章 单片机的内部资源及引脚单片机的内部资源及引脚2.1.1 单片机的引脚及功能单片机的引脚及功能按功能可分为四部分：按功能可分为四部分：1.主电源引脚主电源引脚 Vcc运行和程序校验时接电源正

28、端。运行和程序校验时接电源正端。Vss接地。接地。2.外接晶振引脚外接晶振引脚 XTAL1、XTAL2外接晶振跨接在此两引脚。外接晶振跨接在此两引脚。3.输入输出引脚输入输出引脚 4个个8位双向口共位双向口共32根根I/O线：线：P0.0P0.7,P1.0P1.7,P2.0P2.7,P3.0P3.74.控制线：共控制线：共4根。根。RST复位输入信号。复位输入信号。EA/Vpp片外程序存储器访问控制信号。片外程序存储器访问控制信号。ALE/PROG地址锁存允许信号，输出地址锁存允许信号，输出PSEN片外程序存储器读选通信号。片外程序存储器读选通信号。第二讲第二讲 单片机的内部、外部结构单片机的

29、内部、外部结构 DIP封装的封装的P89C5X系列单片机为系列单片机为40引脚引脚按引脚的功能可分为四部分按引脚的功能可分为四部分：1.主电源引脚主电源引脚2.外接晶振引脚外接晶振引脚XTAL1、XTAL2Vcc、Vss3.输入输出引脚输入输出引脚 4个个8位双向口位双向口,共共32根根I/O线线 4.控制线：共控制线：共4根根RST复位输入信号复位输入信号EA/Vpp ALE/PROG PSEN。要使用一块芯片，首先必须要使用一块芯片，首先必须知道怎样连线，知道怎样连线，89C51芯片芯片连线如右图连线如右图89C511)电源：单片机使用+5V电源，正极接40引脚，负极（地）接20引脚。2)

30、振蒎电路：振蒎电路：单片机是一种单片机是一种时序电路，须提供脉冲信号时序电路，须提供脉冲信号才能正常工作。才能正常工作。单片机内集单片机内集成了构成振荡器的高增益反成了构成振荡器的高增益反向放大器，将晶振和匹配电向放大器，将晶振和匹配电容接容接18、19脚即可脚即可 构成产构成产生固定频率脉冲的振蒎电路。生固定频率脉冲的振蒎电路。震荡频率可在几百千赫震荡频率可在几百千赫24MHZ间选取。晶间选取。晶振频率为振频率为12MHZ时，时，电容选电容选30PF左右左右。3)复位引脚、复位引脚、EA引脚：引脚：按按图中画法连好图中画法连好 通上电，单片机就可工作了通上电，单片机就可工作了!P1口P0口P

31、2口P3口（10-17引脚）引脚）单片机最小系统单片机最小系统扩展系统扩展系统 片内片内RAMRAMP0P0口口P2P2口口片内片内ROMROM(Flash)(Flash)特殊特殊功能功能寄存器寄存器（SFRSFR）中断中断系统系统串串行行口口定时器定时器计数器计数器3 3个个P1P1口口P3P3口口XTAL1XTAL2PSENE EA AP2.0-P2.7P0.0-P0.78 8图图2-2 P89C5X内部结构框图内部结构框图8 88 88 8P3.0-P3.7P3.0-P3.7P1.0-P1.7P1.0-P1.7微处微处理器理器CPUCPU控制控制逻辑逻辑定时定时电路电路ALEALERES

32、ETRESET一、一、P89C5XP89C5X的内部结构的内部结构 2.1.2 单片机的内部资源单片机的内部资源单片机单片机CPUCPU运算器运算器算逻单元算逻单元ALUALU累加器累加器ACCACCB B寄存器寄存器程序状态寄存器程序状态寄存器PSWPSW控制器控制器指令寄存器指令寄存器IRIR、指令译码器及控制逻辑、指令译码器及控制逻辑程序计数器程序计数器PCPC数据指针寄存器数据指针寄存器DPTRDPTRI/OI/O口口4 4个个8 8位并行位并行I/OI/O口口P0P0、P1P1、P2P2、P3P3全双工串行全双工串行I/OI/O口口存储器：存储器：128(128(或或256)256)

33、字节字节RAMRAM、字节、字节 ROMROM定时定时/计数器计数器 T0T0、T1 T1、T2T2堆栈指针寄存器堆栈指针寄存器SPSP、暂存器、暂存器振荡与定时控制电路振荡与定时控制电路中断控制系统中断控制系统1、P0 (P0.0P0.7)漏极开路的三态双向漏极开路的三态双向I/O口。口。1）P0口根据使用情况有两种工作方式：口根据使用情况有两种工作方式：在系统要扩展使用片外存储器时，在系统要扩展使用片外存储器时，P0口被分口被分时复用作为低时复用作为低8位地址和数据总线使用，位地址和数据总线使用，此时，该口此时，该口不再用做不再用做I/O口口。作为作为I/O端口，能以吸收电流的方式驱动端口

34、，能以吸收电流的方式驱动8个个TTL负载负载一、四个一、四个8位位并行双向并行双向I/O口口 做做I/O口输入口使用时，必须先向口锁存器写口输入口使用时，必须先向口锁存器写“1”。通常外接通常外接5K左右的上拉电阻，若太小则会造左右的上拉电阻，若太小则会造成晶体管导通时流过电流过大。当负载电阻很成晶体管导通时流过电流过大。当负载电阻很大时，上拉电阻可大一点，但负载电阻很小时大时，上拉电阻可大一点，但负载电阻很小时则不可太大，否则，获得的输出电压很小则不可太大，否则，获得的输出电压很小2）P0口做口做I/O口使用时应注意的问题口使用时应注意的问题：在做在做I/O口使用时口使用时，必须外接上拉电阻

35、必须外接上拉电阻，才有高才有高电平。电平。1 1）P1口口 在在4 4个个I/OI/O口中结构和功能最简单，是单片口中结构和功能最简单，是单片机的主要机的主要I/OI/O口，能以吸收或输出电流的方式驱动口，能以吸收或输出电流的方式驱动4 4个个TTLTTL负载负载。2 2、P1口口(P1.0P1.7）带内部上拉电阻的准双向带内部上拉电阻的准双向I/O 口口2 2）对于）对于P89C5XP89C5X单片机单片机,P1.0P1.0可复用作为可复用作为T2T2的外部计的外部计数输入端数输入端，P1.1P1.1可复用作为可复用作为T2T2重载重载/捕捉捕捉/方向控制方向控制3 3）P1P1口使用时无须

36、外接上拉电阻，口使用时无须外接上拉电阻，做输入做输入口时，必须先向口锁存器写口时，必须先向口锁存器写“1”为什么什么P0P0口在做口在做I/OI/O口时需口时需要外接上拉电阻而要外接上拉电阻而P1P1口却不口却不要接？为什么两个口在做输要接？为什么两个口在做输入口时必须先写入入口时必须先写入“1 1”？这是由它们的组成电路决定的，这是由它们的组成电路决定的，由于它们在由于它们在结构上的一些差异，故各口的性质和功能也有些结构上的一些差异，故各口的性质和功能也有些差异差异。5151的的4 4个并行个并行I/OI/O口的口的每一位均由每一位均由锁存器锁存器、输出驱动输出驱动器器和和输入缓冲器输入缓冲

37、器所组成。所组成。P1口位结构原理图口位结构原理图P0口位结口位结构构原理图原理图无上拉无上拉电阻电阻P1口位结构口位结构原理图原理图输出驱动输出驱动输出驱动输出驱动输入缓冲输入缓冲输入缓冲输入缓冲多路开关的两个输入多路开关的两个输入地址数据输出；地址数据输出；输出锁存器的输出锁存器的Q多路开关的切换由多路开关的切换由CPU控制，为控制，为1时接地址数时接地址数据据,为为0时接时接Q1.P0口P0P0口某一位的结构图如下图所示，它由一个口某一位的结构图如下图所示，它由一个输出锁存器输出锁存器、两个两个三态输入缓冲器三态输入缓冲器、一个、一个转换开关转换开关MUXMUX、一个、一个输出驱动电输出

38、驱动电路路(T1(T1和和T2)T2)和一个和一个与门与门及一个及一个非门非门组成。组成。1 D CP Q Q M UX&T1 T2 锁 存 器 地 址/数 据 控 制 信 号C VCC 内 部 总 线 写 锁 存 器 读 锁 存 器 读 引 脚 P0.X引 脚 1 2(2)P0口用作地址/数据总线 MUXMUX将地址将地址/数据线与数据线与T2T2接通，同时与门输出有效。接通，同时与门输出有效。若地址若地址/数据线为数据线为1 1，则，则T1T1导通，导通，T2T2截止，截止，P0P0口输出为口输出为1 1；反；反之之T1T1截止，截止，T2T2导通，导通，P0P0口输出为口输出为0 0。当

39、数据从当数据从P0P0口输入时，读引脚使三态缓冲器口输入时，读引脚使三态缓冲器2 2打开，端口上打开，端口上的数据经缓冲器的数据经缓冲器2 2送到内部总线。送到内部总线。（3）P0口小结 P0 P0口既可作地址口既可作地址/数据总线使用，也可作通用数据总线使用，也可作通用I/OI/O口使用。口使用。当当P0P0口作地址口作地址/数据总线使用时，就不能再作通用数据总线使用时，就不能再作通用I/OI/O口使口使用了。用了。P0P0口作输出口使用时，输出级属漏极开路，必须外接上口作输出口使用时，输出级属漏极开路，必须外接上拉电阻，才有高电平输出。拉电阻，才有高电平输出。P0P0口作输入口读引脚时，应

40、先向锁存器写口作输入口读引脚时，应先向锁存器写1 1，使，使T2T2截止，截止，不影响输入电平。不影响输入电平。P1口P1口是唯一的单功能口，仅能作为通用口是唯一的单功能口，仅能作为通用I/O口使用。由于在口使用。由于在其输出端接有上拉电阻，故可以直接输出而无需外接上拉其输出端接有上拉电阻，故可以直接输出而无需外接上拉电阻。电阻。同同P0口一样，当作输入口时，必须先向锁存器写口一样，当作输入口时，必须先向锁存器写“1”，使，使场效应管场效应管T截止。截止。D CP Q Q T 锁存器 VCC 内部总线 写锁存器 读锁存器 读引脚 P1.X 引脚 1 2 P0、P1（P2，P3）口的输出级）口的

41、输出级P1口外接负载的等效电口外接负载的等效电路路一般数字电路的输入阻抗较大，一般数字电路的输入阻抗较大，RX(几百几百K兆兆)P0口不外接上拉电阻时接负载的等效电路口不外接上拉电阻时接负载的等效电路P0口外接上拉电阻后接负载的等效电路口外接上拉电阻后接负载的等效电路由于由于P0做做I/O口时口时,D0始终是截止的始终是截止的,当向当向P0口输出口输出”1”时此时时此时P0口不能输出高电口不能输出高电平平3、P2口口(P2.0P2.7）带内部上拉电阻的准双向带内部上拉电阻的准双向I/O 口口 1）P2口根据使用情况有两种工作方式口根据使用情况有两种工作方式：在系统要扩展使用片外存储器时，在系统

42、要扩展使用片外存储器时，P2口作为口作为高高8位地址输出线使用，位地址输出线使用，此时，该口不再用做此时，该口不再用做I/O口。口。作为作为I/O端口，能以吸收或输出电流的方式驱动端口，能以吸收或输出电流的方式驱动4个个TTL负载。负载。2）P2口使用时无须外接上拉电阻，口使用时无须外接上拉电阻，做输入口时，做输入口时，必须先向口锁存器写必须先向口锁存器写“1”控制信号控制信号C C决定转换开关决定转换开关MUXMUX的位置：的位置：C=0C=0时，时，MUXMUX拨拨向下方，向下方，P2P2口为通用口为通用I/OI/O口；口；C=1C=1时，时，MUXMUX拨向上方，拨向上方，P2P2口作为

43、地址总线使用。口作为地址总线使用。实际应用中，实际应用中，P2P2口通常作为高口通常作为高8 8位地址总线使用位地址总线使用。D CP Q Q M U X 1 锁 存 器 地 址 控 制 信 号C 内 部 总 线 写 锁 存 器 读 锁 存 器 读 引 脚 T VCC P2.X引 脚 1 2 4、P3口口(P3.0P3.7)带内部上拉电阻的准双向带内部上拉电阻的准双向I/O 口口 1）P3口根据使用情况有两种工作方式：口根据使用情况有两种工作方式：作第作第2功能使用，做片内功能模块的功能使用，做片内功能模块的I/O或提供控或提供控制信号制信号作为作为I/O端口，能以吸收电流的方式驱动端口，能以

44、吸收电流的方式驱动4个个TTL负载负载3）P3口使用时无须外接上拉电阻，口使用时无须外接上拉电阻，做输入口时，做输入口时，必须先向口锁存器写必须先向口锁存器写“1”P3P3口用作通用口用作通用I/OI/O口时，第二输出功能信号口时，第二输出功能信号W=1W=1，P3P3口的每一位都可定义为输入或输出，其工作原理同口的每一位都可定义为输入或输出，其工作原理同P1P1口类似。口类似。实际应用电路中，实际应用电路中，P3P3口的第二功能显得更为重要口的第二功能显得更为重要。D CP Q Q&锁存器 第二输出功能 内部总线 写锁存器 读锁存器 读引脚 T VCC P3.X引脚 第二输入功能 1 2 W

45、 3 P30 RXD，串行口输入。，串行口输入。P3l TXD，串行口输出。，串行口输出。P32 INT0外部中断外部中断0输入。输入。P33 INT1外部中断外部中断1输入。输入。P34 T0定时器计数器定时器计数器0外部计数脉冲输入。外部计数脉冲输入。P35 T1定时器计数器定时器计数器1外部计数脉冲输入。外部计数脉冲输入。P36 WR外部数据存储器写选通，输出。外部数据存储器写选通，输出。P37 RD外部数据存储器读选通，输出。外部数据存储器读选通，输出。3）P3口作为第二功能使用时各引脚的功能为：口作为第二功能使用时各引脚的功能为：5 5、I/OI/O口的读写操作特点口的读写操作特点

46、1 1）可以直接对可以直接对I/OI/O口进行口进行字节操作，也可以字节操作，也可以进行进行位操作位操作。2 2）I/OI/O口读口读(输入输入)有两种操作：有两种操作：读引脚操作读引脚操作：仅作输入操作的指令对：仅作输入操作的指令对I/OI/O口的读属于口的读属于读读引脚操作引脚操作。如：如：MOV CMOV C，P0.0P0.0读锁存器操作：读锁存器操作：对对I/OI/O口进行运算操作的指令实际上口进行运算操作的指令实际上是对是对I/OI/O口进行口进行“读读修改修改写写”，它们对，它们对I/OI/O口的读口的读属于属于读锁存器操作读锁存器操作。如：如：ANL P0ANL P0，A A D

47、EC 80H DEC 80H ；DEC P0DEC P06、I/OI/O口使用中注意的问题口使用中注意的问题1）P1、P2、P3口输出高电平时负载能力较差，拉口输出高电平时负载能力较差，拉电流一般为几十电流一般为几十A，输出低电平时负载能力较强，输出低电平时负载能力较强，每个引脚灌电流一般为几每个引脚灌电流一般为几mA，最大可达，最大可达10mA，但，但每个口所有引脚吸收电流的总和只能为每个口所有引脚吸收电流的总和只能为15mA。一位。一位端口可直接驱动一个超高亮端口可直接驱动一个超高亮LED。注意：使用注意：使用I/O口时要合理设计电路才能发挥端口时要合理设计电路才能发挥端口有限的负载能力。

48、若负载要求有较强驱动能力，口有限的负载能力。若负载要求有较强驱动能力，需要加一级驱动门电路，如需要加一级驱动门电路，如7404（反向器）、（反向器）、7407（能带（能带40m负载），可以直接驱动负载电负载），可以直接驱动负载电流为流为20mA的蜂鸣器。的蜂鸣器。3.作作I/O口输入时口输入时,应先将该口的锁存器的值置高应先将该口的锁存器的值置高,然后再从口输入然后再从口输入。4.要注意那些指令是读引脚要注意那些指令是读引脚,那些指令是读锁存那些指令是读锁存器器,以免读错数。以免读错数。5.若系统需要扩展若系统需要扩展RAM、ROM或或I/O口，则口，则P0、P2口要作地址或数据线口要作地址或

49、数据线,P3.6和和P3.7 作读、写控作读、写控制线使用制线使用,此时，它们不宜作此时，它们不宜作I/O口使用。口使用。2。P0口当口当I/O口输出使用时口输出使用时,一定要外接上拉电阻。一定要外接上拉电阻。其引脚灌电流一般为其引脚灌电流一般为3mA左右，最大可达左右，最大可达10mA，但每个口所有引脚吸收电流的总和只能为但每个口所有引脚吸收电流的总和只能为26mA。给给89C51一个任务：一个任务：点亮发点亮发光二极管光二极管LED。这样连接这样连接,单片机就单片机就可控制这可控制这些些LED的的亮灭了亮灭了P1口P0口P2口P3口（10-17引脚）引脚）LOOP：SETB P10；（）；

50、（）LCALL DELAY；（）；（）CLR P10；（）；（）LCALL DELAY；（）；（）AJMP LOOP；（）；（）；以下延时子程序；以下延时子程序DELAY：MOV R7，#250；（）；（）D1：MOV R6，#250；（）；（）D2：DJNZ R6，D2；（）；（）DJNZ R7，D1；（）；（）RET；（）；（）END；（）；（）让让8个个LED同时闪烁同时闪烁LOOP：MOV P1,#0FFH ；（）；（）LCALL DELAY ；（）；（）MOV P1,#00H；（）；（）LCALL DELAY；（）；（）AJMP LOOP；（）；（）要让要让8个个LED轮流点亮呢轮流