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51 单片机 I/O 引脚 IO 口工作原理 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。 输出驱动部份： 从上图中我们已看出， P0 口的输出是由两个 MOS管组成的推拉 式结构，也就是说， 这两个 MOS管一次只能导通一个， 当 V1 导通时，V2 就截止， 当 V2 导通时， V1截止。 与门、与非门：这两个单元电路的逻辑原理我们在第四课数字及常用逻辑电路时 已做过介绍，不明白的同学请回到第四节去看看。 前面我们已将 P0 口的各单元部件进行了一个详细的讲解，下面我们就来研究一 下 P0 口做为 I/O 口及地址/ 数据总线使用时的具体工作过程。 1、作为 I/O 端口使用时的工作原理 P0 口作为 I/O 端口使用时，多路开关的控制信