读引脚、读锁存器与读－改－写指令

51 单片机有四个 8 位的并行接口。

因为内部结构的特点，这些接口，在输出 0、1 的时候，能力是不一样的。

输出 0 的时候，能力较强，可以允许灌入十多毫安的电流，能够直接驱动 LED 发光。

但是，这些接口在输出 1 的时候，能力就很差了，特别是 P0 口，它自身根本就不具备输出 1 的能力，总是要借助外接的上拉电阻才能输出 1。

这时如果外接一个小电阻接地，引脚就维持不住高电平了。外接的电路，很容易就可以把引脚的电平拉低。

就是说，输出了 1 之后，接口引脚的电平，就完全取决于外部电路。

正是因为这种特点，所以，就把输出 1，规定为单片机的输入方式。

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因为输出了 1 之后，外接的电路就可以随便的改变引脚电平。

那么，还想要用原来输出的数据，进行计算，比如说加一：INC  P1，数据又被外部电路改变了，这样可不好。

其实，输出的数据(0 或 1)，是先存放在接口寄存器中，再由寄存器输出到引脚。

接口寄存器也就是 P0～P3，它们都属于单片机的特殊功能寄存器，它们之中任意的一个位，都称为锁存器。

引脚的电平，可以受到外部电路的影响，而接口寄存器的内容是不变的。

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针对接口的读出，有读引脚指令，还有一种是读寄存器的读－改－写指令。

读引脚指令，也就是用于输入数据的指令。

凡是以接口为源操作数的传送指令，全都是读引脚指令，如：MOV  A, P1。

而读－改－写指令，是先读出接口寄存器的数据，修改后，再写入接口寄存器。

如 INC  P1，就是先读出 P1 寄存器中内容，加一后，再写入 P1 寄存器。

读－改－写指令和引脚电平无关，这种指令不能输入数据。

属于读－改－写的指令有个特点，就是以接口寄存器为目的操作数，如：

ANL、ORL、XRL、DJNZ、INC、DEC、JBC、CPL、CLR、SETB、MOV  PX.Y, C。
 
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学习汇编语言时，就会学到读引脚、读锁存器的区别。

但是，以 C 语言为主的单片机教材，几乎都没有针对读－改－写指令的特点加以说明。

有很多人，对用 C 语言编程比较热心，也确实能够编写出来一些成功的东西。可是看他们对单片机的理解、对于某些问题的解答，难免贻笑大方。

可以看出，有些编程高手，其实，也并不懂单片机。

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有这样一个问题：

链接：http://zhidao.baidu.com/question/1817571516382978388.html

P2 口外接 4*4 的矩阵键盘，采用反转法来读出按键信息，也就是在高、低四位，分别输出0，再读入另外四位的引脚电平。

错误的程序如下：

/*************键盘扫描******错误*********/
void scan()
{
    unsigned char media;
    P2 = 0x0f;
    P2 = P2 | 0xf0;
    key = P2; 
}
但是，key 并没有反映出按键的信息，为什么错了呢？

做而论道的回答如下：

/*************键盘扫描******错误*********/
void scan()
{
    unsigned char media;
    P2 = 0x0f;        //在P2高四位输出0，将以低四位为输入
    P2 = P2 | 0xf0;   //在P2高四位又输出1

//前面两条，在 P2 的八条线，都输出了1

    key = P2;         //读入的，这是什么呢？
}

P2 口，如果外接的独立按键，这么做，就是对的。

P2 口，如果外接的矩阵按键，这么做，就是错的。因为读入前，并没有输出0。
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追问：

//假设有键按下：
P2 = 0x0f;     //高四位为0第四位为1，因为有键按下，则低四位中有0
P2 = P2 | 0xf0;//将高四位也赋值为1，因为低四位中有0，且有键按下则高四位中也有0
key = P2;      //将P2的键值保存在key中， 不知问题在哪儿

做而论道回答：

P2 = P2 | 0xf0;//将高四位也赋值为1，因为低四位中有0，且有键按下则高四位中也有0

这条语句，并没有读入低四位的0。

P2 | 0xf0;，这里所用的 P2，是原来的 P2 = 0x0f。

而按键产生的《低四位中有0》，并没有发挥作用。
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追问：

首先感谢您的耐心解答，这个问题让我困惑了一天。

P2 = 0x0f; 这条语句在有 media 作为中间变量的时候，就能实现：
【高四位为0第四位为1，因为有键按下，则低四位中有0】的功能。

而没有media时，就不能读入低四位的0呢 ？

做而论道回答：

这个问题，要从汇编语言中，才能找到答案。
使用 C 语言编程，好比是隔靴搔痒。出现了异常，也只能疑惑终身。

看看汇编语言里面《读－改－写》指令吧。
汇编语言里面，有《读引脚》、《读锁存器》的区别。
在 C 语言里面，就葫芦搅茄子的弄不清了。

汇编：
ORL  P2, #0F0H   ;读锁存器
MOV  A,  P2      ;读出引脚

刚才有错误的程序，关键是这条语句：

P2 = P2 | 0xf0;//将高四位也赋值为1，因为低四位中有0，且有键按下则高四位中也有0

表面上看，这是读出了 P2，高四位或上 1111，低四位不变，低四位应该是读出按键的0。

但是，这条指令编译成汇编语言之后，就是：

ORL  P2, #0F0H

这是典型的读－改－写指令。

它读的是接口寄存器，并不是读出引脚，所以反映不出来按键的状态。

读出 4*4 键盘的正确程序，提问者也提供了，做而论道加上了说明，如下：

/*************键盘扫描******正确*********/
void scan()
{
    unsigned char media;

    P2 = 0x0f;         //在P2高四位输出0，将以低四位为输入

    media = P2;        //读入引脚，低四位代表按键信息

//如果有键按下，低四位中，就有0
//那么，media 可能是下列之一：
//XXXX 0111
//XXXX 1011
//XXXX 1101
//XXXX 1110   假如，就是这个吧。

    media | 0xf0;
//那么，media，就是：
//1111 1110   就是这个。

    P2 = media | 0xf0; //以高四位为输入，低四位将输出0

//P2 = 1111 1110

    key = P2;          //读入引脚，高、低四位皆含有按键信息

//key 可能就是下列之一：

//0111 1110
//1011 1110 
//1101 1110
//1110 1110

//key 的内容，就反映出来了按键信息。

//这些，就是正确读出矩阵键盘程序的过程。

}

追问：嗯 非常感谢 我会深入去了解的 谢谢你的耐心解答

2014-01-15 12:36

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后记：

以 C 语言来讲单片机的书，做而论道也看过几本，说实在的，和单片机无关的垃圾太多了，也看不下去。

关于读－改－写的知识，做而论道还是注意找了找，但是，确实没有发现写在何处。

也许，看的书，还不全。

有些同学，碰到难学的课程，考试挂了，也不知道哪里错了，通过了，也不知道怎么过去的。

用 C 语言编程，就和这类似，编成功了，也不知道怎么弄成功的，碰到异常，也不知道有什么毛病。

特别是一些自认是 C 语言的编程高手，针对这个问题，也是瞎说一气，呵呵

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搜集了几个问答，留着参考：

在单片机中，什么叫读引脚，什么叫读端口，它们有什么区别？
http://zhidao.baidu.com/question/86832812.html

在单片机中,当P0口作为输入口使用时,为什么要区分" 读引脚" 和"读锁存器"
http://zhidao.baidu.com/question/88505955.html

单片机的I/O寄存器与I/O引脚有什么区别，也就是说怎么理解P0寄存器与P0引脚？
http://zhidao.baidu.com/question/261150391.html

读引脚和读寄存器有什么区别?为什么要区分?
http://zhidao.baidu.com/question/504937959.html

单片机中的“读-修改-写”和“读引脚”有何不同
http://zhidao.baidu.com/question/512456401.html

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