37MCS-51单片机并行输入输出接口.ppt

第七章 MCS-51单片机并行输入输出接口 MCS-51单片机的内部资源主要有并行I/O口、定时器/计数器、串行接口以及中断系统，MCS-51单片机的大部分功能就是通过对这些资源的利用来实现的。下面分别对其介绍，并用C语言分别给出相应例子。 7.1 并行输入/输出接口 MCS-51单片机有四个8位的并行输入输出接口：P0、P1、P2、和P3。这四个口既可以并行输入输出数据，也可以按“位”方式使用，并行端口是MCS-51单片机控制外部设备的主要通道 用C51编写控制程序，对I/O口的内部结构不用了解的太多，只要能正确使用就可以。 7.1.1 P0口的操作 和IBM_PC机不同，MCS-51单片机的程序存储器和数据存储器是分开的，用户程序固化在EEPROM或FLASH为介质的程序存储器中，运行中的数据存放在RAM中，它们各占64K的地址空间，由于访问指令和控制信号不同，对程序存储器和数据存储器的访问地址不会混淆。访问64K的地址空间，地址线必需有16条。MCS-51把P0做为地址总线的低8位（A0~A7），P2做为地址总线的高8位（A8~A15），由于单片机体积小，出线困难，MCS-51把P0也做为8位数据线（D0~D7）。在程序执行过程中，P0上先出现地址线，然后通过一个控制信号（ALE）将此地址总线的低8位（A0~A7）锁存在一个锁存器（74373）中，通过锁存器输出提供给外部地址总线，之后P0上出现的信号就是8位数据线（D0~D7）。 用C51编写控制程序，对这种分时使用P0的细节可不用知道，我们只要正确使用C51语言编写程序，编译器和MCS-51单片机硬件会自动完成这些操作，我们把MCS-51数据线和地址线理解成是和IBM_PC一样也行。 如果嵌入式控制系统很简单，不需要P0参于地址译码，P0口就只用来做数据线。 如图7.1所示液晶显示器T6963C控制电路，T6963C片选用P2.7，P0只做数据线。 还有许多简单场合，嵌入式控制系统不需要地址线和数据线，P0口也可以做8位I/O口使用。此时P0口具有驱动8个TTL门电路的负载能力。 由于P0口的输出是漏电极开路(相当集电极开路)，外输出电路应加上拉电阻。 由于P0口的结构，做输入时应先向P0口写“1”。 P0口在输出时具有锁存功能，输入时具有缓冲功能。 7.1.2 P1口的操作 P1口的操作基本同P0口，但它只能做通用I/O口使用，也是在简单嵌入式控制系统中用的最多的并行口。 它与P0口不同点是内部有上拉电阻，做输出时不用再加上拉电阻，P0口具有驱动4个TTL门电路的负载能力。 由于P1口的结构，做输入时应先向P1口写“1”。 P1口在输出时具有锁存功能，输入时具有缓冲能。 7.1.3 P2口的操作 P2口的操作基本同P0口和P1口，当外围设备、主要是程序存储器或数据存储器需要地址总线高8位时，P2口只能做地址总线使用，否则，它也可以做I/O口，此时，它的用法同P1口。 7.1.4 P3口的操作 P3口除做普通I/O口外，它的每一位还具有第二功能，具体见表7 当系统复位或上电时，P3口处于第二功能状态；当执行I/O操作指令时又变回普通I/O口，此时，它的用法和负载能力同P1口。 7.2.1 光电隔离输入输出 在简单的嵌入式控制系统中，并行口特别是P1口可以直接与外围设备相连做输入和输出。但由于并行口负载能力弱，同时为了保护微处理器，这种连接一般需经光电隔离器件来完成，光电隔离器件如TLP521-4，它的工作电压范围5~50V，工作电流5~50mA，因此除了做光电隔离外，还可以起到功率转换作用。并行口的输入和输出是8位并行的，但实际使用是按“位”的，它的1“位”可以控制1个外围设备或输入1路外部状态信号。 如P1.0经光电隔离器件做输出，控制一个工作电压为24V的中间继电器，具体电路可按图7.2设计，当P1.0输出高电平时，发光二极管有电流流过并发光，三极管側导通并饱和，集电极和发射极接通，集电极输出低电平给中间继电器；当P1.0输出低电平时，光电隔离器件发光二极管无电流流过，集电极和发射极截止，集电极输出高电平给中间继电器。 P1.1经光电隔离器件做输入，输入信号是一个24V的开关量，具体电路可按图7.3设计，原理同上，只是限流电阻不同。 7.2.2 输入输出程序编写 上面已说过，并行口的输入和输出是8位并行的，但实际使用是按“位”的，它的1“位”可以控制1个外围设备或输入1路外部状态信号。因此，在输入和输出时，特别是输出时对一个设备的控制不能影响其它设备的工作，常用的方法是用一个字节的变量记录一个端口的输入输出状态，当某位输出高电平时（1），就用一个相应位为1的字节与这个变量相位“或”，然后把或的结果输