5.5 I/O口结构探密

5.5.1 P1口

如图5-17所示为AT89S51单片机的P1口结构，其中“管脚P1.x”代表P1.0～P1.7中任意一个管脚。P1口主要由D锁存器、两个缓冲器、场效应管、内部上拉电阻等组成。在“写锁存器”信号的控制下，锁存器的输出端 Q 与输入端 D 的信号相同，而输出端 与 D 的信号相反。

当程序让该I/O口输出1时，“内部总线”会出现1，当“写锁存器”信号到来时，输出端 Q 就输出1， 输出0。于是FET（场效应管）截止，于是“管脚P1.x”因电阻的上拉也输出1；当程序让该I/O口输出0时，“内部总线”会出现的0使 ，于是FET导通，“管脚P1.x”接地而呈现0。

如果I/O口作为输入时，与“管脚P1.x”相连的外设使该管脚出现1或0，程序控制“读管脚”使能缓冲器，则“管脚P1.x”的状态就通过缓冲器进入“内部总线”上，指令就可接收到“内部总线”上的数据了。

5.5.2 P3口

P3口结构稍微复杂一些（见图5-18），这是因为它有表5-2所示的第二功能，所以它比P1口多出了“第二功能输入线”和“第二功能输出线”。“第二功能输出线”与锁存器的输出端 Q 通过一个与非门和FET的G极连接。这样，如果“内部总线”=1时，与非门的输出端与“第二功能输出线”相反。比如“第二功能输出线”=1，FET的G极为0，所以FET截止，“管脚P3.x”=1。

当P3口作第二功能输入时，“管脚P3.x”上的信号通过一个缓冲器出现在“第二功能输入线”，程序只要把这个信号读走即得到第二功能的输入数据。

5.5.3 P0口

P0中多出了一个模拟开关，这个开关由一个“内部控制信号”控制，选通P0口所要交换的是一般I/O口数据或是访问外部存储器的地址/数据。由于P0口是没有内部上拉电阻的，所以它作为一般I/O口使用时需要添加外部上拉电阻（见图5-3）。不过在访问外部存储器时上拉FET（受与门控制的FET）会导通而不需要再添加外部上拉电阻。

5.5.4 P2口

P2口由于在访问外部存储器时作为高位地址使用，所以它与P0口结构相似。它也由“内部控制信号”控制模拟开关的切换，从而实现P2口的功能转换。只不过P2口具有内部上拉电阻，在作为一般I/O口使用时不需要外部再添加。

5.5.5 I/O口小结

从以上4个I/O口的结构图中得知，P1、P2、P3具有内部中断上拉电阻，而P0口只有一个开漏结构（场效应管D极（漏极）开路结构）。在应用I/O口需要注意如下4点内容：

· 每一个I/O口都可以独立地作为输入或输出口使用，但P0和P2在访问外部存储器时作为地址/数据总线，此时它们将不能再作为I/O口使用。

· AT89S51单片机复位时每一个I/O口的“内部总线”=1，如果随后程序使“内部总线”=0，那么当I/O口作为输入时，必须通过程序（如程序5-1）通过输出1使FET截止，这样从“管脚Px.x”输入的信号才能在“读管脚”信号的帮助下被正确读走。

· P1、P2、P3因为内部上拉电阻而被称为“准双向口”。在作为输入时，上拉电阻将“管脚Px.x”拉高并在外设输入低电平时向外输出电流。

· P0口没有内部上拉电阻，是一个真正的双向口。作为输入时因开漏结构而浮地。 AnMJW6Xf77DafcOLguQyFDaX4zhkb0ih3XhVotj3gIuxbTvzrdMokzQVwlF8FcDM