3.2　实例5：将 P1口状态送入P0、P2和P3口

本节通过一个将P1口状态送入P0、P2和P3口的实例，来介绍单片机的输入/输出口（I/O口）的基本结构和使用方法。本例采用的电路原理图如图3-5所示，要求当按下按键S时，发光二极管D0～D3均被点亮；松开按键S时，D0～D3均熄灭。本例的实质是将P1口的状态送到P0、P2和P3口。

3.2.1　实现方法

可以利用单片机工作速度快这个特点，通过编程设置一个无限循环，让单片机不停地把P1口的电平状态送到P0、P2和P3口。在按下按键S时，P1.7引脚的灯被点亮的瞬间，P0.7引脚、P2.7引脚和P3.7引脚的3个灯也接着被点亮。

3.2.2　程序设计

先建立文件夹“ex5”，然后建立“ex5”工程项目，最后建立源程序文件“ex5.c”。输入以下源程序：

3.2.3　用Proteus软件仿真

经Keil软件编译通过后，可利用Proteus软件进行仿真。在Proteus ISIS工作环境中绘制好图 3-5所示仿真原理图，或者打开配套光盘中的“仿真实例\第三章\ ex5”文件夹内的“ex5.DSN”仿真原理图文件。然后用实例 4的方法将编译好的“ex5.hex”文件载入AT89C51中，并将单片机的时钟频率设置为“11.0592MHz”。启动仿真，按下按键S，可以看到D0～D3均被点亮，效果如图3-6所示。结果表明P1口的状态被送到了其他3个口。

注：今后如不特别说明，时钟频率均设置为“11.0592MHz”，后文对此不再赘述。

3.2.4　用实验板实验

程序仿真无误后，将“ex5”文件夹中的“ex5.hex”文件烧录入 AT89S51芯片中。再将烧录好的单片机插入实验板。为实验板通电，可以看到，在按下 P1.7引脚对应的按键时， P0.7引脚、P2.7引脚和P3.7引脚的3个LED被同时点亮。

3.2.5　I/O口功能介绍

实例5表明，单片机的P0、P1、P2和P3口具有输入/输出（I/O）功能。虽然P1.7引脚电平在编程时被置为高电平（P1=0xff），但是当按下按键S时，该引脚被接地，电平也被强制下拉为低电平。此时，低电平“0”通过 P1.7引脚被输入单片机，可见 P1口具有输入功能。在按下按键S时，不仅P1.7引脚LED点亮，而且P0.7引脚LED也被点亮，这表明P1口的状态被送到了P0口，所以P1口还具有输出功能。同样地，P0、P2和P3口也有类似的输入/输出功能。

3.2.6　I/O口的结构分析

要更好地使用单片机的I/O口，必须了解其内部结构。

1.P0口内部结构（外接32～39脚）

P0端口有P0.0～P0.7共8个引脚。图3-7所示为P0口某一引脚的内部电路结构，其他引脚的内部结构都与此相同。图中有1个输出锁存器、2个三态缓冲器、1个输出驱动电路和1个输出控制端。输出驱动电路由一对场效应管组成，其工作状态受输出端的控制，输出控制端由1个与门、1个反相器和1个转换开关MUX组成。应用时，P0口需外接上拉电阻。

1）P0口用作输入端口

如果P0口用作输入端口，则P0端口的输入信号既送到下面的三态缓冲器，又送到V2的漏极。如果锁存器之前锁存为“0”，即 Q =0， =1，则V2导通，通过P0端口的外接上拉电阻，P0端口被钳在“0”电平上，“1”无法送入 P0端口。所以，在数据输入 P0端口前，必须先通过内部总线向锁存器写“1”，即让 Q =1，V2截止，P0端口输入的“1”就可以送到三态门的输入端。此时，再给三态门的读引脚送一个读控制信号（高电平），“1”就可以通过三态门送到内部总线。

2）P0口用作输出端口

如果P0口用作输出端口，则单片机内部的CPU会发出一个“0”到与门的控制端。控制端的“0”一方面关闭与门，使地址/数据总线送来的信号无法通过与门；另一方面控制电子开关，让电子开关与锁存器的 端接通。此时，若给写锁存器端CP送入写脉冲信号，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 端输出，如果D端输入“1”，则 端输出“0”，该“0”使场效应管V2截止，通过P0口的外接上拉电阻，可使P0端口输出高电平“1”。

2.P1口内部结构（外接1～8脚）

P1口的内部电路结构如图 3-8所示。由于其内部与电源之间接了一只上拉电阻，所以P1端口外部不用再接上拉电阻。

1）P1口用作输入端口

如果P1口用作输入端口，即 Q =0， =1，则图3-8中的场效应管导通，通过P1端口的内部上拉电阻，P1端口被钳在“0”电平上，“1”无法送入 P1端口。所以与 P0端口一样，在将数据输入 P1端口前，先要通过内部总线向锁存器写“1”。让 =0，场效应管截止，P1端口输入的“1”就可以送到输入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，“1”就可以通过三态缓冲器送到内部总线。

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器 CP端送写脉冲信号，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 端输出，如果D端输入“1”，则 =0，“0”送到场效应管的栅极，场效应管截止，从P1口输出“1”。

3.P2口内部结构（外接21～28脚 ）

P2口有P2.0～P2.7共8个引脚，其内部电路结构如图3-9所示。

1）P2口用作输入端口

当P2口作通用I/O端口使用时，同样需要先通过内部总线向锁存器写“1”，让 Q =1，场效应管截止，P2口输入的“1”才能送到输入三态门的输入端。此时，再给读引脚送一个读控制信号，“1”就可以通过三态门送到内部总线。

2）P2口用作输出端口

当 P2口用作输出端口时，给锁存器的 CP端送写脉冲信号，内部总线上的数据就被锁存进锁存器并从Q端输出，再通过电子开关、非门和场效应管从P2口输出。

4.P3口内部结构（外接10～17脚）

P3口有P3.0～P3.7共8个引脚，其内部电路结构如图3-10所示。

1）P3口用作I/O接口时

当P3口用作I/O接口时，其使用方法与P1和P2类似。

2）P3口用作第二功能时

P3口的内部电路结构的特殊性决定其还可用作第二功能。每一位功能定义如表 3-1所示。例如，P3.2引脚用作第二功能时，该端口可输入外部设备送到的中断请求信号。

总之，P0、P1、P2和P3口都可以作输入/输出端口；P3口具有第二功能。各端口的用法：P0口使用时需外接上拉电阻；P1～P3口使用时不需外接上拉电阻；在用作输入端口时，都需要先通过内部总线置“1”。 3+uCPs27T7+aWDrPJR5L7fiaLU/s8wj030oO8FpLlXvOSAlBULobhbX4nJnL2QHW