最新MCS51单片机的输入输出通道接口
MCS-51单片机输入输出口
MCS-51【1】单片机输入输出口8051有4组8位I/O口：P0、P1、P2和P3口，P1、P2和P3为准双向口，P0口则为双向三态输入输出口，下面我们分别介绍这几个口线：·P0口和P2口：右图为P0口和P2口其中一位的电路图，由图可见，电路中包含一个数据输出锁存器和两个三态数据输入缓冲器，另外还有一个数据输出的驱动和控制电路。
这两组口线用来作为CPU与外部数据存储器、外部程序存储器和I/O扩展口，而不能象P1、P3直接用作输出口。
它们一起可以作为外部地址总线，P0口身兼两职，既可作为地址总线，也可作为数据总线。
参考图2。
P2口作为外部数据存储器或程序存储器的地址总线的高8位输出口AB8-AB15，P0口由ALE选通作为地址总线的低8位输出口AB0-AB7。
外部的程序存储器由PSEN信号选通，数据存储器则由WR和RD读写信号选通，因为216=64k，所以8051最大可外接64kB的程序存储器和数据存储器。
·P1口：右图为P1口其中一位的电路图，P1口为8位准双向口，每一位均可单独定义为输入或输出口，当作为输入口时，1写入锁存器，Q(非)=0，T2截止，内上拉电阻将电位拉至"1"，此时该口输出为1，当0写入锁存器，Q(非)=1,T2导通，输出则为0。
作为输入口时，锁存器置1，Q(非)=0，T2截止，此时该位既可以把外部电路拉成低电平，也可由内部上拉电阻拉成高电平，正因为这个原因，所以P1口常称为准双向口。
需要说明的是，作为输入口使用时，有两种情况，其一是：首先是读锁存器的内容，进行处理后再写到锁存器中，这种操作即读—修改—写操作，象JBC(逻辑判断)、CPL(取反)、INC(递增)、DEC(递减)、ANL(与逻辑)和ORL(逻辑或)指令均属于这类操作。
其二是：读P1口线状态时，打开三态门G2,将外部状态读入CPU。
·P3口：P3口的电路如上图所示，P3口为准双向口，为适应引脚的第二功能的需要，增加了第二功能控制逻辑，在真正的应用电路中，第二功能显得更为重要。
MCS51单片机的结构
MCS51单片机的结构MCS-51单片机是Intel公司设计开发的一种高度集成的8位微控制器（microcontroller），主要应用于嵌入式系统中。
它采用了Harvard 架构，包含一个CPU核心、片内存储器、外围接口和定时器/计数器等功能模块。
在本文中，我将详细介绍MCS-51单片机的结构。
MCS-51单片机的结构主要分为以下几个部分：1.中央处理器（CPU）核心：MCS-51单片机的CPU核心采用了8位的数据总线和地址总线，以及一组功能强大的指令集。
该CPU支持多种指令，包括数据传送指令、算术逻辑指令、位操作指令和条件跳转指令等。
它还包括一个累加寄存器和标志寄存器，用于存储操作数和标志位信息。
2.存储器部分：MCS-51单片机包含片内存储器和片外存储器。
片内存储器主要用于存储程序代码和数据，包括ROM（只读存储器）和RAM（随机存储器）。
ROM用于存储程序代码，RAM用于存储数据和临时变量。
片外存储器通过地址线和数据线与单片机连接，可以扩展存储器容量。
3.输入输出（I/O）接口：MCS-51单片机通过多个I/O口与外部世界进行数据交互。
每个I/O 口包含一组引脚，可以用作输入或输出。
这些引脚可以通过配置寄存器来选择其功能。
MCS-51单片机还支持中断输入，可以用于实现外部设备的中断功能。
4.定时器/计数器（Timer/Counter）：MCS-51单片机内置了多个定时器/计数器模块，用于生成精确的时间延迟或测量外部事件的时间间隔。
定时器可以产生周期性的中断信号，用于实现定时任务。
计数器可以计数外部事件的脉冲数量，用于测量时间间隔。
5.串行通信接口：MCS-51单片机内置了一个串行通信接口，可以用于与其他设备进行数据传输。
该接口支持异步串行通信协议，如UART（通用异步收发器）或SPI（串行外围接口）等。
它可以通过配置寄存器来设置通信参数，如波特率和数据格式等。
6.时钟电路：MCS-51单片机需要一个精确的时钟源来驱动内部运算和外设操作。
51单片机IO端口的四种输入输出模式知识讲解
51单片机IO端口的四种输入输出模式知识讲解51单片机I O端口的四种输入输出模式51单片机IO端口的四种输入输出模式 (by wuleisly)单片机I O口的使用对所有单片机玩家来说都是“家常便饭”，但是你真的了解I O口吗？你真的能按你的需要配置I O口吗？一、准双向口输出准双向口输出类型可用作输出和输入功能而不需重新配置口线输出状态。
这是因为当口线输出为1时驱动能力很弱，允许外部装置将其拉低。
当引脚输出为低时，它的驱动能力很强，可吸收相当大的电流。
（准双向口有3个上拉晶体管适应不同的需要）准双向口读外部状态前,要先锁存为‘1’,才可读到外部正确的状态.二、强推挽输出推挽输出配置的下拉结构与开漏输出以及准双向口的下拉结构相同，但当锁存器为1时提供持续的强上拉。
推挽模式一般用于需要更大驱动电流的情况。
三、仅为输入（高阻）输入口带有一个施密特触发输入以及一个干扰抑制电路。
四、开漏输出配置(若外加上拉电阻，也可读)当口线锁存器为0时，开漏输出关闭所有上拉晶体管。
当作为一个逻辑输出时，这种配置方式必须有外部上拉，一般通过电阻外接到V cc。
如果外部有上拉电阻，开漏的I/O口还可读外部状态，即此时被配置为开漏模式的I/O口还可作为输入I/O口。
这种方式的下拉与准双向口相同。
开漏端口带有一个施密特触发输入以及一个干扰抑制电路。
关于I/O口应用注意事项：1.有些是I/O口由低变高读外部状态时,读不对,实际没有损坏,软件处理一下即可。
因为1T的8051单片机速度太快了,软件执行由低变高指令后立即读外部状态,此时由于实际输出还没有变高,就有可能读不对,正确的方法是在软件设置由低变高后加1到2个空操作指令延时,再读就对了.有些实际没有损坏,加上拉电阻就O K了有些是外围接的是NP N三极管,没有加上拉电阻,其实基极串多大电阻,I/O口就应该上拉多大的电阻,或者将该I/O口设置为强推挽输出.2.驱动L E D发光二极管没有加限流电阻,建议加1K以上的限流电阻,至少也要加470欧姆以上做行列矩阵按键扫描电路时,实际工作时没有加限流电阻,实际工作时可能出现2个I/O口均输出为低,并且在按键按下时,短接在一起,我们知道一个C MO S电路的2个输出脚不应该直接短接在一起,按键扫描电路中,此时一个口为了读另外一个口的状态,必须先置高才能读另外一个口的状态,而8051单?片机的弱上拉口在由0变为1时,会有2 时钟的强推挽高输出电流输出到另外一个输出为低的I/O口,就有可能造成I/O口损坏.建议在其中的一侧加1K限流电阻,或者在软件处理上,不要出现按键两端的I/O口同时为低.一种典型三极管控制电路:如果用弱上拉控制，建议加上拉电阻R1(3.3K～10K)，如果不加上拉电阻R1(3.3K～10 K)，建议R2的值在15K以上，或用强推挽输出。
51单片机IO(输入输出)口
采用通用TTL芯片的I/O口 扩展
• 在许多情况下，有些开关量或并行数据需 直接输出或输入。 • 可采用8D锁存器和三态驱动门等进行扩展。 （74LS377、74LS273、74LS244等）
25
74LS377作为输出口
U? 3 4 7 8 13 14 17 18 11 1 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 C LK E 7 4 LS3 7 7 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 2 5 6 9 12 15 16 19
地址：8000H Mov dptr,#8000h Mov a,#00h Movx @dptr,a
U? A 2 C LK 3 1 7 4 LS3 2 V5 RU N U? D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 C LK Vc c 3 4 7 8 13 14 17 18 11 1 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 C LK C LR 7 4 LS2 7 3 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 2 5 6 9 12 15 16 19 UP1 UP2 B EW 1 B EW 2 DW 1 DW 2 BJ RU N BJ V6 CS0 DW 2 1 W R DW 1 3
A1 0 0 1 0 0 1 1 x 1 x A0 0 1 0 0 1 0 1 x 1 x RD 0 0 0 1 1 1 1 x 0 1 WR 1 1 1 0 0 0 0 x 1 1 CS 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 操作 读端口A 读端口B 读端口C 写端口A 写端口B 写端口C 写控制字寄存器 数据总线为三态 非法状态 数据总线为三态
2
3
• 74LS377作为输出 口，试确定其地址， E接P2.7；CLK接 WR，377的输入端 接8031的数据口， 输出端接8个发光 二极管。 地址：7FFFH Mov dptr,#7fffh Mov a,#00h Movx @dptr,a 27
第5章 MCS–51单片机的接口与应用 99页 5.8M
(1) 用键盘连接的I/O线的二进制组合表示键码。例如用4行、
4列线构成的16个键的键盘，可使用一个8位I/O口线的高、低4 位口线的二进制数的组合表示16个键的编码，如图5.4(a)所示。 各键相应的键值为88H、84H、82H、81H、48H、44H、42H、 41H、28H、24H、22H、21H、18H、14H、12H、11H。这种键 值编码软件较为简单直观，但离散性大，不便安排散转程序的 入口地址。
第5章 MCS–51单片机的接口与应用 JNB ACC.2，K2 JNB ACC.3，K3 JNB ACC.4，K4 JNB ACC.5，K5 JNB ACC.6，K6 ；检测2号键是否按下，按下转 ；检测3号键是否按下，按下转 ；检测4号键是否按下，按下转 ；检测5号键是否按下，按下转 ；检测6号键是否按下，按下转
；0号键功能程序
；0号键功能程序执行完返回 ；0号键功能程序
JMP START
……………………… PROM7： ……………………… JMP START …
；1号键功能程序执行完返回
；7号键功能程序 ；7号键功能程序执行完返回
第5章 MCS–51单片机的接口与应用
5.1.4 行列式键盘
行列式键盘又叫矩阵式键盘。用I/O口线组成行、列结构， 按键设置在行列的交点上。例如4×4的行列结构可组成16个键 的键盘。因此，在按键数量较多时，可以节省I/O口线。 1．行列式键盘的接口 行列式键盘的接口方法有许多，例如直接接口于单片机的 I/O口上；利用扩展的并行I/O接口；用串行口扩展并行I/O口接 口；利用一种可编程的键盘、显示接口芯片8279进行接口等。 其中，利用扩展的并行I/O接口方法方便灵活，在单片机应用系
MOVX @DPTR，A
MCS-51单片机IO口详解
单片机IO口结构及上拉电阻MCS-51有4组8位I/O口：P0、P1、P2和P3口，P1、P2和P3为准双向口，P0口则为双向三态输入输出口，下面我们分别介绍这几个口线。
一、P0口和P2口图1和图2为P0口和P2口其中一位的电路图。
由图可见，电路中包含一个数据输出锁存器（D触发器）和两个三态数据输入缓冲器，另外还有一个数据输出的驱动（T1和T2）和控制电路。
这两组口线用来作为CPU与外部数据存储器、外部程序存储器和I/O扩展口，而不能象P1、P3直接用作输出口。
它们一起可以作为外部地址总线，P0口身兼两职，既可作为地址总线，也可作为数据总线。
图1 单片机P0口内部一位结构图图2 单片机P0口内部一位结构图P2口作为外部数据存储器或程序存储器的地址总线的高8位输出口AB8-AB15，P0口由ALE选通作为地址总线的低8位输出口AB0-AB7。
外部的程序存储器由PSEN信号选通，数据存储器则由WR和RD读写信号选通，因为2^16=64k，所以MCS-51最大可外接64kB的程序存储器和数据存储器。
二、P1口图3为P1口其中一位的电路图，P1口为8位准双向口，每一位均可单独定义为输入或输出口，当作为输入口时，1写入锁存器，Q(非)=0，T2截止，内上拉电阻将电位拉至"1"，此时该口输出为1，当0写入锁存器，Q(非)=1,T2导通，输出则为0。
图3 单片机P2口内部一位结构图作为输入口时，锁存器置1，Q(非)=0，T2截止，此时该位既可以把外部电路拉成低电平，也可由内部上拉电阻拉成高电平，正因为这个原因，所以P1口常称为准双向口。
需要说明的是，作为输入口使用时，有两种情况:1.首先是读锁存器的内容，进行处理后再写到锁存器中，这种操作即读—修改—写操作，象JBC(逻辑判断)、CPL(取反)、INC(递增)、DEC(递减)、ANL(与逻辑)和ORL(逻辑或)指令均属于这类操作。
2.读P1口线状态时，打开三态门G2,将外部状态读入CPU。
MCS51单片机的输入输出通道接口与中断
• 要由编程控制发光二极管发光，ULN2019必须 输出低电平，而ULN2019的输入必须接89S51的P1 口，才能通过软件编程控制二极管发光，所以应借
助短路环将J2中的（1、2）、（4、5）、（7、8）、 （10、11）、（19、20）短接。 • 将J15中的（1、2）、（4、5）用短路环短接。 • 硬件电路检测。线路接好后，用万用表电阻档检 测89S51的P10、P11、P12、P13、P14、P15、P16
13
I/O接口与I/O设备
15
简单的输入接口举例
接口电路图如下：
74LS244
I0 K0
D0-D7
~
DO0
I1
K1
DO7
I2
K2
译码器
I3 K3
IOR
I4
A2
K4
A3 A4
系 统 总
A5 A6
＆
A7
A8
≥1
I5 E1
E2
I6
K5 K6
线
A9
信
A15
83FCH
I7 K7
号
A10
～83FFH
A11
保存外设给CPU和CPU发往外设的数据
⑵ 状态寄存器（端口地址）
保存外设或接口电路的状态
⑶ 控制寄存器（端口地址）
保存CPU给外设或接口电路的命令
(4)接口电路可含有多个端口地址
39
CPU侧引脚信号： 地址信号：选择I/O接口中的不同寄存器；
数据信号：命令或数据写入到相应寄存器，或者从相 关寄存器读取数据或状态；
A12
≥1
A13 A14
+5V 16
简单的输出接口举例
➢ 锁存器：由D触发器构成
51单片机的基本端口
51单片机的基本端口单片机是一种集成电路芯片，具有微处理器核心、存储器、I/O端口和各种外设接口等功能。
其中，基本端口是单片机最常用的功能之一，用于与外部设备进行数据交互和信号传输。
本文将介绍51单片机的基本端口及其使用方法。
一、引脚功能51单片机的引脚一共有40个，其中包括了多个基本端口引脚。
这些引脚的功能可以根据实际需要进行配置，比如作为输入端口、输出端口、中断源等。
以下是常用的几个基本端口引脚和其功能描述：1. P0口：P0.0~P0.7分别对应引脚号32~39，可用作通用I/O端口。
默认情况下，P0口是上拉输入模式，需要通过对应的寄存器设置为输出模式。
2. P1口：P1.0~P1.7分别对应引脚号1~7和40，同样可用作通用I/O端口。
在默认情况下，P1口是上拉输入模式，也需要通过寄存器进行配置。
3. P2口：P2.0~P2.7分别对应引脚号21~28，是可编程的8位I/O端口。
与P0和P1不同，P2口默认是输出模式，不需要进行配置。
二、使用方法在使用51单片机的基本端口之前，需要理解相关的寄存器和位控制。
以下是基本的使用方法：1. 配置端口模式：通过相应的寄存器设置，将需要使用的引脚设置为输入模式或输出模式。
2. 引脚输入：通过读取相应端口的寄存器，可以获取引脚的输入状态。
3. 引脚输出：通过写入相应端口的寄存器，可以控制引脚的输出状态。
4. 端口中断：通过对应的中断使能设置，可以使端口引脚成为一个中断源，触发中断服务程序。
需要注意的是，在编写代码时，应根据实际需要选择合适的端口和引脚进行配置和操作，以达到所需的功能。
三、示例代码下面是一个简单的示例代码，演示了如何使用51单片机的基本端口来控制LED灯的亮灭：```c#include <reg52.h>sbit LED = P1^0; // 将P1.0引脚定义为LEDvoid delay(unsigned int count){unsigned int i, j;for(i = 0; i < count; i++)for(j = 0; j < 1000; j++);}void main(){while(1){LED = 0; // LED亮delay(1000); // 延时LED = 1; // LED灭delay(1000); // 延时}}```通过以上示例代码，可以看到将P1.0引脚定义为LED，并通过改变LED引脚的输出状态来控制LED的亮灭。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在某些要求输入和输出电路彼此隔离的情况下，必须使 用隔离放大器。常用隔离放大器有变压器耦合隔离放大器和 光耦合隔离放大器两种。
5.2 D/A转换器及接口技术
D/A转换器（Digit to Analog Converter）：将数字量转换 成模拟量的器件称为D/A转换器，通常用DAC表示。 D/A转换接口器设计中主要考虑的问题：D/A转换芯片的选择、 数字量的码输入、精度、输出模拟量的类型与范围、转换时 间、与CPU的接口方式等。
（3）线性误差：D/A的实际转换特性（各数字输入值所对应的 各模拟输出值之间的连线）与理想的转换特性（始、终点连 线）之间是有偏差的，这个偏差就是D/A的线性误差。即两 个相邻的数字码所对应的模拟输出值（之差）与一个LSB所 对应的模拟值之差。常以LSB：从D/A转换器输入的数字量发 生变化开始，到其输出模拟量达到相应的稳定值所需要的时 间称为转换时间。
（1）开关量输入
被控对象的一些开关状态可以经开关量输入通道输入到 单片机系统，这些开关信号根据实际情况需要经过电平匹配、 电气隔离或互感器后才能够通过单片机接口，接入到单片机 系统。
（2）小信号放大技术
输入通道中，对小信号需要经过测量放大器、可编程增 益放大器及带有放大器的小信号双线发送器等电路进行放大 调节。
方案设计； （3）一般是模拟、数字等混杂电路； （4）常需要放大电路； （5）抗干扰设计非常重要。 输入通道的结构类型：
输入通道结构形式取决于被测对象的环境、输出信号的 类型、数量、大小等。其结构如下页图所示。
2．输出通道 特点:
（1）小信号输出，大功率控制； （2）输出伺服驱动控制信号； （3）电磁和机械干扰较为严重。 通道结构：
5.2.1 D/A转换器的性能指标
（1）分辨率：指D/A转换器能分辨的最小输出模拟增量，即相 邻两个二进制码对应的输出电压之差称为D/A转换器的分辨率。 可用最低位（LSB）表示。如，n位D/A转换器的分辨率为 1/2n。
（2）精度：精度是指D/A转换器的实际输出与理论值之间的误 差，它是以满量程VFS的百分数或最低有效位（LSB）的分 数形式表示。
例如：我们用电视机的遥控器作为单片机的键盘使用，通过红外线遥 控装置来代替在单片机实验板上的键盘（复位键除外），这样设计 的键盘又多又好。
万能红外线接收模块
; [例题]红外遥控实验程序如下:
;;yaokong.asm 遥控器测试程序
; 按任意键试验板数码管指示灯闪烁。任意遥控器均可！
;
万能红外接收头0038 1-GND 2-VCC 3-(P3.7)
（5）偏移量误差：偏移量误差是指输入数字量为零时，输出模
拟量对零的偏移值。
ORG 0000H
START:MOV P0,#0FFH ;开机初始化
MOV P1,#0FFH
MOV P2,#0FFH
MOV P3,#0FFH
JB P3.7,$ ;等待遥控信号出现
MOV P1,#0F0H
MOV p2,#0F0H
MOV P0,#0F0H
JNB P3.7,$ ;如果是低电平就原地等待，高电平就退出
在输出通道中，单片机完成控制处理后的输出，总是以数 字信号或模拟信号的形式，通过I/O口或者数据总线传送给被控 对象。输出通道的结构如下页图所示。
3．信号处理电路
输入通道中，信号处理的任务是可由硬件实现能够完成小 信号放大，信号变换，滤波、零点校正、线性化处理、温度补 偿、误差修正和量程切换等任务。可由硬件实现，有些也可由 软件实现。
适合自己的经济的测温系统。
DS18B20外形和封装如图： 18B20演示 程序设计由A0315班余锡钱同学完成。
2、红外线传感器
家中许多的电器产品都有遥控的功能，例如电视机、录像机、 VCD、空调等家电产品，它们都是以红外遥控的方式进行遥控。
（一）、 红外遥控系统
通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成，应用编/解码专 用集成电路芯片来进行控制操作，如图1所示。发射部分包括键 盘矩阵、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括光、电转换 放大器、解调、解码电路。
•常用传感器的简介：
1、温度传感器DS18B20特性介绍 DS18B20是DALLAS公司的最新单线数字温度传感器。 ·是世界上第一片支持“一线总线”接口的温度传感器，仅需要一个 端 口引脚就可以与单片机进行通信。无须别的外围器件。 ·多个18B20可以并联在唯一的三线上，实现多点组网功能。 ·测量温度范围为-55～+125℃，在-10～+85℃范围内，精度为±0.5℃。 ·可通过数据线供电，电压范围为3.0～5.5伏。 ·可以程序设定9～12位的分辨率，精度为±0.5℃。 ·用户设定的报警温度存储在E2PROM中，掉电后依然保存。 ·负电压特性，电源极性接反时，温度计不会烧毁，但不能正常工作。 DS18B20的性能是新一代产品中最好的，性能价格比也非常出色， 继“一线总线”的早期产品后，DS18B20开辟了温度传感器技术的 新概念，18B20使电压、特性及封装有更多的选择，让我们可以构建
MCS51单片机的输入输出通道 接口
传感器的发展方向：
传感器已经成为现代信息技术系统三大支柱之一，在工 业、农业、航空航天、军事国防等领域得到了日益广泛的应 用。其发展方向主要有以下几个方面： （1）利用新的物理现象、化学反应、生物效应设计传感器。 （2）引入数据融合技术。 （3）使用新型材料，向微功耗、集成化及无源化发展。 （4）采用新的加工技术。 （5）向微型化发展。 （6）向高可靠性、宽温度范围发展等。 ( 7）器件自身是数字化的，不需要再经过数/模、模/数变换。
AJMP START
END
5.1.2 单片机应用系统的输入/输出通道
过程I/O通道：单片机系统和被控对象之间信息的交互通道（输 入通道、输出通道）称为过程I/O通道，过程I/O通道的一般结构 如下图所示。
1．输入通道
特点： （1）要靠近拾取对象采集信息； （2）传感器、变送器的性能和工作环境因素严重影响通道的