单片机实用技术讲座(6)第四讲 I／O口的特点及操作
单片机教材_第4章I-O接口及应用
第四章 I/O接口及应用4.1 并行接口概述当单片机用来控制一个设备时，首先要知道设备的状态，其次是要能控制设备运行。
例如用单片机控制自动门。
首先单片机要检测（输入）自动门的开启或关闭命令，当收到开启或关闭命令时，发出（输出）开启或关闭控制指令，在开启或关闭自动门的过程中，要检测门是否开启或关闭到位（输入），到位后要发出停止信号（输出）。
所以单片机必定要有输入与输出引脚。
几乎所有单片机都设计有并行输入、输出接口。
并行输入、输出接口一般为8位。
通过一条输入指令可以一次读取8个引脚的状态，组成一个字节的数据，称为并行输入；通过一条输出指令可以将一个字节的数据送到8个引脚上，称为并行输出。
并行输入接口一般用来采集外部数据；并行输出接口用来输出控制信息。
4.1.1 并行输入工作原理并行输入接口中某一位的简化接口电路如图4-1所示：引脚的状态取决于外部电路，缓ATmega16有四个8位的并行输入/输出接口，分别为PA、PB、PC和PD，对应的引脚是PA0~PA7 、PB0~PB7、PC0~PC7和PD0~PD7。
每一个引脚的简化接口电路如图4-3所示：由输入电路、输出电路及方向选择控制电路组成。
输出锁存器、三态驱动器、三态门1、上拉管组成输出电路（等效为图4-2所示的输出电路）；缓冲器、三态门2组成输入电路（等效为图4-1所示的输入电路）；方向锁存器、三态门3、与非门组成方向控制电路。
当方向锁存器Q端为低电平时，三态驱动器控制为高阻抗状态，输出无效，引脚状态由外部电路及上拉管控制。
输出锁存器Q端为0时，上拉管截止；输出锁存器Q端为1时，上拉管作上拉电阻用。
可通过RP端控制读取引脚信号。
当方向锁存器Q端为高电平时，三态驱动器控制为导通状态，输出引脚状态与输出锁存器的Q端状态相同，电路等效为图4-2所示的输出电路，工作原理同并行输出。
C语言编程时，在头文件<mega16.h>中定义了一些与I/O接口有关的特定变量，每一个特定变量对应单片机内部的一个特殊功能寄存器，用大写字母书写。
《单片机IO口的使》课件
PART 02
单片机IO口的基本概念
IO口ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定义
01
IO口是单片机与外部设备进行信 息交互的接口，具有输入和输出 两种功能。
02
IO口能够读取外部设备的状态信 息，并将单片机的控制信号输出 到外部设备，实现控制功能。
IO口的分类
按功能分类
普通IO口、特殊功能IO口（如PWM、ADC等）。
解决噪声干扰问题的方法包括：增加去耦电容，减少电源和地线的干扰；使用差 分信号线，提高信号的抗干扰能力；对IO口进行适当的滤波和抗干扰处理。
按数据传输方式分类
并行IO口、串行IO口。
按配置方式分类
推挽输出、开漏输出、推挽输入/输出、开漏输入/输出。
IO口的基本操作
设置IO口的工作模式
读写IO口数据
根据实际需求，设置IO口为输入或输 出模式。
通过读写IO口数据寄存器，实现数据 的输入和输出。
配置IO口的寄存器
通过配置寄存器，设置IO口的各种参 数，如数据位、停止位、奇偶校验等 。
详细描述
单片机是一种集成电路芯片，它将中央处理器、存储器、输入输出接口等集成 在一块芯片上，具有微型计算机的基本功能。单片机体积小、功耗低、可靠性 高，广泛应用于各种智能控制、工业自动化等领域。
单片机的应用领域
要点一
总结词
单片机的应用领域非常广泛，包括智能家居、智能仪表、 工业控制、汽车电子等。
要点二
输出数据格式化
根据需要，单片机IO口可以输出不同 格式的数据，如PWM波形、串行数据 等。
双向模式的使用
数据读写切换
在双向模式下，单片机IO口既可以读取数据，也可以写入数据。例如，在串行通 信中，IO口既作为发送数据的输出端，也作为接收数据的输入端。
很全的51单片机IO端口详解(带图)
80C51的I/O端口结构及应用特性一，I/O端口的结构1，锁存器加引脚的典型结构80C51的I/O端口都有内部总线实现操作控制。
P0-P3四个I/O 口都可以做普通I/O口，因此，要求具有输出锁存功能。
内部总线有事分时操作，因此每个I/O端口都有相应的锁存器。
然而I/O端口又是外部的输入/输出通道，必须有相应的引脚，故形成了I/O端口的锁存器加引脚的典型结构。
2，I/O口的复用功能（1）I/O口的总线复用。
80C51在使用并行总线扩展时，P0口可作为数据总线口和低8位地址总线口，这是，P0为三态双向口。
P0口输出总线的地址数据信号，P2口输出高8位地址信号。
（2）I/O口的功能复用。
I/O口的P3为功能复用的I/O端口。
端口有复用输出的控制端；引脚也有复用输入的控制端。
3，准双向结构P0,P1,P2,P3口做普通I/O口使用时，都是准双向口结构。
准双向口的典型结构见P1口位结构图。
准双向口的输入操作和输出操作本质不同，输入操作时读引脚状态；输出操作时对口锁存器的写入操作。
有口锁存器和引脚电路可知：当有内部总线对只1或只0时，锁存器的0、1状态立即反应到引脚上。
但是输入操作（读引脚）时，如果口锁存器的状态为0，引脚被嵌位在0状态，导致无法读出引脚的高电平输入。
二，I/O端口的应用特性1，引脚的自动识别。
无论P0，P2口的总线复用，还是P3口的功能复用，内部资源会自动选择，不需要通过指令的状态选择。
2，口锁存器的读、该、写操作。
许多涉及到I/O端口的操作，只是涉及口锁存器的读出、修改、写入的操作。
这些指令都是一些逻辑运算指令、置位/清除指令、条件转移指令以及将I/O口作为目的地址的操作指令。
3，读引脚的操作指令。
如果某个I/O口被指定为源操作数，则为读引脚的操作指令。
例如，执行MOV A,P1时，P1口的引脚状态传送到累加器中，执行MOV P1，A是，指令则将累加器的内容传送到P1口锁存器中。
4，准双向口的使用。
《单片机IO端口》课件
基于IO端口的按键检测程序
总结词：交互体验
详细描述：利用单片机的IO端口检测外部按键输入，实现按键按下和释放的检测。此案例适用于需要实现人机交互的场合， 如遥控器、游戏手柄等。
基于IO端口的电机控制程序
总结词
控制复杂设备
详细描述
通过单片机IO端口输出PWM信号或数字信 号，实现对电机等复杂设备的控制。此案例 适用于需要精确控制外部设备的场合，如机 器人、自动化生产线等。
02
单片机IO端口基本概念
IO端口的定义与作用
总结词
IO端口是单片机与外部设备进行信息交互的接口，具有输入和输出两种功能。
详细描述
IO端口是单片机的一个重要组成部分，它允许单片机与外部设备进行信息交互。通过IO端口，单片机 可以接收外部设备的数据，也可以向外部设备发送数据。这使得单片机能够与各种外部设备进行通信 和控制。
01
02
03
直接赋值法
输出数据寄存器法
位操作法Βιβλιοθήκη 通过直接给IO端口赋值高低电平 ，实现IO端口的输出控制。
通过设置单片机内部的数据寄存 器，控制IO端口的输出值。
对IO端口的每一位进行单独控制 ，实现IO端口的精细化控制。
IO端口的位操作
位与操作
将IO端口某一位与特定值进行 与操作，实现该位的控制。
单片机的应用领域
要点一
总结词
单片机广泛应用于智能家居、工业控制、智能仪表等领域 。
要点二
详细描述
单片机具有体积小、功耗低、可靠性高等优点，因此在智 能家居、工业控制、智能仪表等领域得到了广泛应用。例 如，在智能家居中，单片机可以用于控制家电、照明、安 防等系统；在工业控制中，单片机可以用于自动化生产线 、机器人等设备的控制；在智能仪表中，单片机可以用于 水表、电表、燃气表等的智能化管理。
第4章单片机的IO口及proteus简介PPT课件
北京航空航天大学出版社
4.2 Proteus简介 24
Proteus ISIS的工作界面
4单片机的I/O口及proteus简介
北京航空航天大学出版社
4.2 Proteus简介 25
Proteus ISIS的基本操作
4单片机的I/O口及proteus简介
图形编辑窗口
坐标系统（CO-ORDINATE SYSTEM） 点状栅格（The Dot Grid）与捕捉栅格（Snapping to a
• 拖ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ标签 • 对象的旋转 • 编辑对象的属性
北京航空航天大学出版社
4.2 Proteus简介 27
Proteus ISIS的原理图绘制和仿真 4单片机的I/O口及proteus简介
原理图的绘制
画导线 画总线 画总线分支线 放置线路节点
一般电路的模拟调试
北京航空航天大学出版社
4.2 Proteus简介 28
口使用，而不作
I/O口线直接与 外部设备连接。
P3口： 准双向口 双功能口
4单片机的I/O口及proteus简介
北京航空航天大学出版社
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P3端口的结构与功能
4单片机的I/O口及proteus简介
P3端口的功能
使用P3口时多数是将8根I/O线单独使用，既可将其 设置为第二功能，也可设置为第一功能。当工作于通用 的I/O功能时，单片机会自动将第二功能输出线置1。与 其他的I/O口一样，在向端口写数据时，锁存器的状态 与输出引脚的状态一致；当读端口的状态时，则需先向 端口写1，再将数据读入内部数据总线，因此是准双向 口。
I/O口功能的自动识别。无论是P0、P2口的总线复用功 能，还是P3口的第二功能复用，单片机会自动选择，不 需要用户通过指令选择。
单片机IO口介绍
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C语言介绍
C语言是一门特别适合初学者学习单片机的语言，它简洁 紧凑、灵活方便，程序书写形式自由，易于理解，读者并不 需要了解硬件部分复杂的结构，也可以对硬件进行操作。在 整个暑假的单片机的编程中，我们采用keil C进行。具体后 面将会提到。 在keil C里面，我们需要掌握以下知识：
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5. 单片机的时钟
• • 机器周期和指令周期 （1） 振荡周期: 也称时钟周期, 是指为单片机提供时钟脉冲 信号的振荡源的周期，TX实验板上为11.0592MHZ。 • （2） 状态周期: 每个状态周期为时钟周期的 2 倍, 是振荡 周期经二分频后得到的。 • （3） 机器周期: 一个机器周期包含 6 个状态周期S1~S6, 也 就是 12 个时钟周期。 在一个机器周期内, CPU可以完成一个独立 的操作。 • （4） 指令周期: 它是指CPU完成一条操作所需的全部时间。 每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期组成。MCS - 51 系统 中, 有单周期指令、双周期指令和四周期指令。
4.二极管
二极管有单向导通作用， 有保护、稳压、发光、大功 率等类型，二极管分正负极。 主要型号1N系列 二极管正负识别与耐压
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5.三极管
三极管主要用于放大，， 当然它还有一些作用，这里不 过多叙述。三极管有三个极， 及集电极（c）、基极（b）、 发射极（e）。常见型号有 90XX系列和8050、8550
数据类型 常用语句 头文件及扩充
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1.数据类型
上表为keil C和C 通用的数据类型， 下表为keil C特 有的数据类型。
《单片机的IO接口》课件
中断处理：处理 IO接口的中断事 件
延时操作：通过 延时函数来实现 IO接口的延时操 作
IO接口的编程示例
输入输出操 作
延时函数
寄存器配置
按键检测函 数
单片机的IO接口发展趋势
IO接口的智能化发展
智能化接口电路：具备自诊断、 自适应、自保护等功能
接口模块化：将多个接口功能集 成到一个模块中
添加标题
单片机的IO接口
汇报人：PPT
单击输入目录标题 单片机的基本概念 单片机的IO接口概述 单片机的IO接口结构 单片机的IO接口应用 单片机的IO接口编程
添加章节标题
单片机的基本概念
单片机的定义
单片机是一种集 成电路芯片
集成了计算机的 CPU、内存、 I/O接口等核心 部件
具有体积小、功 耗低、可靠性高 等优点
THANK YOU
汇报人：PPT
按键接口的基本 原理
按键接口的电路 设计
按键接口的软件 编程
按键接口的应用 案例
LED接口的应用
LED灯的连 接方式
LED灯的闪 烁效果
LED灯的控 制方式
LED灯的应 用场景
传感器接口的应用
传感器类型：温 度、湿度、压力、 光照等
传感器与单片机 的连接方式：模 拟接口、数字接 口、I2C接口等
传感器数据采集与 处理：数据采集电 路、信号处理电路 、数据传输协议等
传感器接口应用 实例：智能家居 、环境监测、医 疗设备等
通信接口的应用
RS-485接口：用于单片机 与远程设备之间的通信
RS-232接口：用于单片机 与计算机之间的通信
I2C接口：用于单片机与外 部器件之间的通信
SPI接口：用于单片机与外 部器件之间的通信
单片机应用之单片机并行IO端口课件
并行IO端口具有速度快、数据传 输量大、实时性高等优点，适用 于需要大量数据传输和控制的应 用场景。
并行IO端口的种类
独立并行IO端口
每个端口独立控制，可以同时进行多 个输入输出操作。
共享并行IO端口
多个端口共享一组数据线，需要通过 分时复用的方式进行数据传输。
并行IO端口的应用场景
工业控制
并行IO端口的配置与优化
配置IO端口中断
根据需要配置IO端口的中断功能，以 便在特定事件发生时产生中断。
优化IO端口性能
根据实际应用需求，优化IO端口的性 能，如调整数据传输速率、降低功耗 等。
04
单片机并行IO端口的使用 注意事项
并行IO端口的兼容性问题
总结词
在单片机并行IO端口的应用中，兼容性是一个重要的问 题。
总结词
了解并遵循相关技术规范和标准，如SPI、I2C等，有助于 提高并行IO端口的兼容性。
详细描述
不同厂商生产的单片机可能具有不同的并行IO端口协议 ，因此在设计或选择单片机时，需要确保所选的单片机与 目标系统或应用兼容。
详细描述
遵循标准协议可以确保不同厂商生产的设备之间的互操作 性，从而简化系统集成和降低开发成本。
单片机应用之单片 机并行IO端口课件
目录
• 单片机并行IO端口概述 • 单片机并行IO端口的工作原理 • 单片机并行IO端口的编程方法 • 单片机并行IO端口的使用注意事项 • 单片机并行IO端口的应用实例
01
单片机并行IO端口概述
定义与特点
定义
并行IO端口是单片机上的一种接 口，可以同时进行输入和输出操 作。
并行IO端口的抗干扰能力
• 总结词：并行IO端口的抗干扰能力对于其稳定性和可靠性至关重要。