基于proteus的51单片机仿真实例五十、51单片机的P1、P2、P3口的工作原理
2017-05-07 23:10
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1、P1口某一位的内部电路结构如下图所示,在51单片机的P0,P1,P2,P3口中,P1口的结构最简单,用途也最单一。仅仅只作为普通的数据输入/输出(I/O)端口使用。从图中可以看出,P0口与P1口的主要差别在于:P1端口用内部上拉电阻代替了P0端口的场效应管,并且输出的信息只有内部总线的信息,没有了数据/地址总线的复用。
1)P1口用作输入端口
如果P1口用作输入端口,即Q=0,/Q=1;则场效应管导通,引脚被直接连到电源的地GND上,即使引脚输入的是高电平,被直接拉低为“0“,所以,与P0端口一样,在将数据输入P1端口之前,先要通过内部总线向锁存器写”1“,这样/Q=0,场效应管截止,P1端口输入的“1”才可以送到三态缓冲器的输入端,此时再给三态门的读引脚送一个读控制信号,引脚上的“1”就可以通过三态缓冲器送到内部总线。具有这种操作特点的输入/输出端口,一般称之为准双向I/O口,51单片机的P1,P2,P3口都是准双向口。而P0端口由于输出具有三态功能(输出端口的三态是指:高电平,低电平,高阻态这三态),所以在作为输入端口时,无需先写“1”然后再进行读操作。
2)P1口用作输出端口
如果P1口用作输出端口,应给锁存器的写锁存CP端输入写脉冲信号,内部总线送来的数据就可以通过D端进入锁存器并从Q和/Q端输出,如果D端输入“1”,则/Q=0,场效应管截止,由于上拉电阻的作用,在P1.X引脚输出高电平“1”,反之,如果D端输入“0”,则/Q=1,场效应管导通, P1.X引脚连到地线上,从而在引脚输出“0”。
2、P2口的内部电路结构如下图所示,可以看出P2口既有片内上拉电阻,又有切换开关MUX,所以P2口在功能上兼有P0和P1端口的特点,这主要体现在输出功能上,当切换开关向下接通时,从内部总线输出的一位数据经反相器和场效应管反相后,输出在端口引脚线上;当多路开关向上时,输出的一位地址信号也经反相器和场效应管反相后,输出在端口引脚线上。
1)P2口用作输入端口
如果P2口用作输入端口,即Q=0,/Q=1;则场效应管导通,引脚被直接连到电源的地GND上,即使引脚输入的是高电平,被直接拉低为“0“,所以,与P0端口一样,在将数据输入P2端口之前,先要通过内部总线向锁存器写”1“,这样/Q=0,场效应管截止,P2端口输入的“1”才可以送到三态缓冲器的输入端,此时再给三态门的读引脚送一个读控制信号,引脚上的“1”就可以通过三态缓冲器送到内部总线。
2)P2口用作输出端口
如果P2口用作输出端口,应给锁存器的写锁存CP端输入写脉冲信号,内部总线送来的数据就可以通过D端进入锁存器并从Q和/Q端输出,再通过电子开关、非门和场效应管从端口输出。
3、P3口的内部电路结构如下图所示,可以看出P3口和P1口的结构相似,区别仅在于P3端口的个端口线有两种功能选择,当处于第一功能时,第二输出功能线为1,此时,内部总线信号经锁存器和场效应管输入/输出,其作用与P1端口作用相同,当处于第二功能时,锁存器输出1,通过第二输出功能线输出特定的信号,在输入方面,既可以通过缓冲器读入引脚信号。还可以通过替代输入功能读入片内的特定第二功能信号。
1)P3口用作输入端口
P3用作输入端口时,其使用方法与P1和P2类似。
2)P2口用作输出端口
P3用作输出端口时,其使用方法与P1和P2类似。
使P3端口各引脚处于第二功能的条件是:
1、串行I/O处于运行状态(RXD,TXD);
2、打开了处部中断(INT0,INT1);
3、定时器/计数器处于外部计数状态(T0,T1)
4、执行读写外部RAM的指令(RD,WR)
在应用中,如不设定P3端口各位的第二功能(WR,RD信号的的产生不用设置),则P3端口线自动处于第一功能状态,也就是静态I/O端口的工作状态。在更多的场合是根据应用的需要,把几条端口线设置为第二功能,而另外几条端口线处于第一功能运行状态。在这种情况下,不宜对P3端口作字节操作,需采用位操作的形式。
端口的负载能力和输入/输出操作:
P0端口能驱动8个LSTTL负载。如需增加负载能力,可在P0总线上增加总线驱动器。
P1,P2,P3端口各能驱动4个LSTTL负载。
1)P1口用作输入端口
如果P1口用作输入端口,即Q=0,/Q=1;则场效应管导通,引脚被直接连到电源的地GND上,即使引脚输入的是高电平,被直接拉低为“0“,所以,与P0端口一样,在将数据输入P1端口之前,先要通过内部总线向锁存器写”1“,这样/Q=0,场效应管截止,P1端口输入的“1”才可以送到三态缓冲器的输入端,此时再给三态门的读引脚送一个读控制信号,引脚上的“1”就可以通过三态缓冲器送到内部总线。具有这种操作特点的输入/输出端口,一般称之为准双向I/O口,51单片机的P1,P2,P3口都是准双向口。而P0端口由于输出具有三态功能(输出端口的三态是指:高电平,低电平,高阻态这三态),所以在作为输入端口时,无需先写“1”然后再进行读操作。
2)P1口用作输出端口
如果P1口用作输出端口,应给锁存器的写锁存CP端输入写脉冲信号,内部总线送来的数据就可以通过D端进入锁存器并从Q和/Q端输出,如果D端输入“1”,则/Q=0,场效应管截止,由于上拉电阻的作用,在P1.X引脚输出高电平“1”,反之,如果D端输入“0”,则/Q=1,场效应管导通, P1.X引脚连到地线上,从而在引脚输出“0”。
2、P2口的内部电路结构如下图所示,可以看出P2口既有片内上拉电阻,又有切换开关MUX,所以P2口在功能上兼有P0和P1端口的特点,这主要体现在输出功能上,当切换开关向下接通时,从内部总线输出的一位数据经反相器和场效应管反相后,输出在端口引脚线上;当多路开关向上时,输出的一位地址信号也经反相器和场效应管反相后,输出在端口引脚线上。
1)P2口用作输入端口
如果P2口用作输入端口,即Q=0,/Q=1;则场效应管导通,引脚被直接连到电源的地GND上,即使引脚输入的是高电平,被直接拉低为“0“,所以,与P0端口一样,在将数据输入P2端口之前,先要通过内部总线向锁存器写”1“,这样/Q=0,场效应管截止,P2端口输入的“1”才可以送到三态缓冲器的输入端,此时再给三态门的读引脚送一个读控制信号,引脚上的“1”就可以通过三态缓冲器送到内部总线。
2)P2口用作输出端口
如果P2口用作输出端口,应给锁存器的写锁存CP端输入写脉冲信号,内部总线送来的数据就可以通过D端进入锁存器并从Q和/Q端输出,再通过电子开关、非门和场效应管从端口输出。
3、P3口的内部电路结构如下图所示,可以看出P3口和P1口的结构相似,区别仅在于P3端口的个端口线有两种功能选择,当处于第一功能时,第二输出功能线为1,此时,内部总线信号经锁存器和场效应管输入/输出,其作用与P1端口作用相同,当处于第二功能时,锁存器输出1,通过第二输出功能线输出特定的信号,在输入方面,既可以通过缓冲器读入引脚信号。还可以通过替代输入功能读入片内的特定第二功能信号。
1)P3口用作输入端口
P3用作输入端口时,其使用方法与P1和P2类似。
2)P2口用作输出端口
P3用作输出端口时,其使用方法与P1和P2类似。
使P3端口各引脚处于第二功能的条件是:
1、串行I/O处于运行状态(RXD,TXD);
2、打开了处部中断(INT0,INT1);
3、定时器/计数器处于外部计数状态(T0,T1)
4、执行读写外部RAM的指令(RD,WR)
在应用中,如不设定P3端口各位的第二功能(WR,RD信号的的产生不用设置),则P3端口线自动处于第一功能状态,也就是静态I/O端口的工作状态。在更多的场合是根据应用的需要,把几条端口线设置为第二功能,而另外几条端口线处于第一功能运行状态。在这种情况下,不宜对P3端口作字节操作,需采用位操作的形式。
端口的负载能力和输入/输出操作:
P0端口能驱动8个LSTTL负载。如需增加负载能力,可在P0总线上增加总线驱动器。
P1,P2,P3端口各能驱动4个LSTTL负载。
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