MCS51计算机单片机并行IO端口.ppt

共103 MCS-51单片机的并行I/O端口 内 容 提 要 概述 内部结构及工作原理 各I/O端口的差异 并行I/O端口的应用 小结 一、概述 功能：单片机内部与外设间交换信息主要通道。 a) 输入端口：从输入设备接收各种输入信号。 一、概述 b) 输出端口：向输出设备发送各种驱动信号等。 二、内部结构及工作原理 （1）数据锁存器——D触发器 （2）数据缓冲器——受控三态门 （3）输出驱动电路 2.2 工作原理——3种基本操作 输出（写）：经端口引脚输出数据（WL） 输入（读）：从端口引脚输入数据（RP） 输入（读）：读取端口数据锁存器（RL） （1）输出（写）操作 （2）输入（读引脚）操作 （3）输入（读锁存器）操作 2.3 并行端口模块的总体结构 三、各并行端口的差异 （1） P0端口  P0端口的工作模式 （2）P1端口 （3）P2端口 P2端口的工作模式 （4）P3端口 P3端口的工作模式 P3端口的第二功能定义 三、并行I/O口的应用 实例1—单片机控制发光二级管 图7 单片机控制发光二极管 （1）控制对象——发光二极管 （2）输出设备——按键 （3）实验电路的设计 （4）发光二极管实验演示 （5）实例1设计分析 实例2—单片机控制步进电机 图8 按键输入控制步进电机 （1）被控对象——步进电机 步进电机的相数 步进电机的外部引脚线 步进电机的通电方式与拍数 （2）设计分析 （3）实验电路的设计 （4）步进电机实验演示 四、小结 并行I/O端口的定义与功能 内部结构和工作原理 1) 总体特点：4个8位I/O端口（P0、P1、P2和P3） 2) 内部结构：位结构、总体结构 3) 工作原理：写操作、读引脚、读锁存器 I/O端口的应用 1) 单片机控制发光二极管 2) 单片机控制步进电机 机械式按键 按键一种是人向机器发出指令、输入信息的必需设备。 K键按下时，引脚Pn.x=0; K键释放时，引脚Pn.x=1。 独立键盘 控制电路 发光二极管控制电路 P1口：输出（写） P3口：输入（读引脚） K1:开启L1闪烁灯 K2:开启自上而下的流水灯 K3:开启自下而上的流水灯 K4:停止 闪烁灯 流水灯 怎样控制P1端口 的输出规律 实验要求： 并行I/O口连接4个独立按键和步进电机。 实现按键对步进电机转向和转速的控制。 步进电机 步进电机是将电脉冲信号转变为机械位移的机电执行元件。 角位移 输入脉冲个数 运行速度 输入脉冲频率 特点：每获得一个电脉冲信号，电机转动一个固定角度（步距角），电机是以步距角一步一步运行的。 四相六线步进电机 图9 四相步进电机示意图 A B C D 相数： 电机内部的线圈组数。 定子 转子 六线步进电机 外部引脚线 线序： 引脚 定义： 拍：步进电机各相通电顺序，即从一种通电状态转到另一种通电状态。一个周期变化的脉冲数为拍数。 （a）单四拍 （b）双四拍 （c）单双八拍 正转：A-B-C-D D-C-B-A 反转： AB-BC-CD-DA AD-DC-CB-BA A-AB-B-BC-C-CD-D-DA A-AD-D-DC-C-CB-B-BA 起停控制： 起动——按相序规律输出电平； 停止——全部输出低电平。 （K3/K4键） （K1键） 方向控制： 改变输出电平的相序次序。 （K2键） 转速控制： 每一拍时间T增大，则减速；T减小，则加速。 独立键盘 控制电路 步进电机 控制电路 * * * 返回目录 * 机电与汽车工程学院 按键 拨码开关 鼠标 发光二极管 数码管 蜂鸣器 电动机 （a）P0口的位结构 （b）P1口的位结构 （c）P2口的位结构 （d）P3口的位结构 图3 MCS-51各端口某位的结构 （a）P0口的位结构 （b）P1口的位结构 （c）P2口的位结构 （d）P3口的位结构 图3 MCS-51各端口某位的结构 数据缓冲器G1、G2 输出 驱动电路 数据 锁存器 3条 控制线 2条 数据线 2.1 端口引脚的内部结构 图4 一条端口引脚内部的基本结构模型 D触发器状态表 D Qn+1 0 1 0 1 图5 D触发器逻辑符号 D CP Q Q CP=0，Q保持不变； CP由0变1时，Qn+1=Dn。 D触发器具有： 接收并记忆信号的功能 控制端EN=1时，Y=A。 控制端EN=0时, Y=Z。 三态： 高电平、低电平和高阻。 受控三态门： 对数据传送起协调和缓冲作用 受控三态门状态表 图6 受控三态门逻辑符号 图7 NMOS管的逻辑 符号及输出驱动电路 输出驱动电路具有：