平凡單片機(jī)教學(xué) 第五講 單片機(jī)的內(nèi)外部結(jié)構(gòu)分析（四）

上兩次我們做過兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，都是讓P1.0這個(gè)引腳使燈亮，我們可以設(shè)想：既然P1.0可以讓燈亮，那么其它的引腳可不可以呢？看一下圖1，它是8031單片機(jī)引腳的說明，在P1.0旁邊有P1.1，P1.2….P1.7，它們是否都可以讓燈亮呢？除了以P1開頭的外，還有以P0，P2，P3開頭的，數(shù)一下，一共是32個(gè)引腳，前面我們以學(xué)過7個(gè)引腳，加上這32個(gè)這39個(gè)了。它們都以P字開頭，只是后面的數(shù)字不一樣，它們是否有什么聯(lián)系呢？它們能不能都讓燈亮呢？在我們的實(shí)驗(yàn)板上，除了P10之外，還有P11P17都與LED相連，下面讓我們來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，程序如下：

MAIN： MOV P1，#0FFH

LCALL DELAY

MOV P1，#00H

LCALL DELAY

LJMP MAIN

DELAY：MOV R7，#250

D1： MOV R6，#250

D2： DJNZ R6，D2

DJNZ R7，D1

RET

END

將這段程序轉(zhuǎn)為機(jī)器碼，用編程器寫入芯片中，結(jié)果如何？通電以后我們可以看到8只LED全部在閃動(dòng)。因此，P10P17是全部可以點(diǎn)亮燈的。事實(shí)上，凡以P開頭的這32個(gè)引腳都是可以點(diǎn)亮燈的，也就是說：這32個(gè)引腳都可以作為輸出使用，如果不用來點(diǎn)亮LED，可以用來控制繼電器，可以用來控制其它的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

程序分析：這段程序和前面做過的程序比較，只有兩處不一樣：第一句：原來是SETB P1.0，現(xiàn)在改為MOV P1，#0FFH，第三句：原來是CLR P1.0，現(xiàn)在改為MOV P1.0，#00H。從中可以看出，P1是P1.0P1.7的全體的代表，一個(gè)P1就表示了所有的這八個(gè)管腳了。當(dāng)然用的指令也不一樣了，是用MOV指令。為什么用這條指令？看圖2，我們把P1作為一個(gè)整體，就把它當(dāng)作是一個(gè)存儲(chǔ)器的單元，對(duì)一個(gè)單元送進(jìn)一個(gè)數(shù)可以用MOV指令。

2.第四個(gè)實(shí)驗(yàn)

除了可以作為輸出外，這32個(gè)引腳還可以做什么呢？下面再來做一個(gè)實(shí)驗(yàn)，程序如下：

MAIN： MOV P3，#0FFH

LOOP： MOV A，P3

MOV P1，A

LJMP LOOP

先看一下實(shí)驗(yàn)的結(jié)果：所有燈全部不亮，然后我按下一個(gè)按鈕，第（）個(gè)燈亮了，再按下另一個(gè)按鈕，第（）個(gè)燈亮了，松開按鈕燈就滅了。從這個(gè)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)合電路來分析一下程序。

從硬件電路的連線可以看出，有四個(gè)按鈕被接入到P3口的P32，P33，P34，P35。第一條指令的用途我們可以猜到：使P3口全部為高電平。第二條指令是MOV A，P3，其中 MOV已經(jīng)見，是送數(shù)的意思，這條指令的意思就是將P3口的數(shù)送到A中去，我們可以把A當(dāng)成是一個(gè)中間單元（看圖3），第三句話是將A中的數(shù)又送到P1口去，第四句話是循環(huán)，就是不斷地重復(fù)這個(gè)過程，這我們已見過。當(dāng)我們按下第一個(gè)按鈕時(shí)，第（3）只燈亮了，所以P12口應(yīng)當(dāng)輸出是低電平，為什么P12口會(huì)輸出低電平呢？我們看一下有什么被送到了P1口，只有從P3口進(jìn)來的數(shù)送到A，又被送到了P1口，所以，肯定是P3口進(jìn)來的數(shù)使得P12位輸出電平的。P3口的P32位的按鈕被按下，使得P32位的電平為低，通過程序，又使P12口輸出低電平，所以P3口起來了一個(gè)輸入的作用。驗(yàn)證：按第二、三、四個(gè)按鈕，同時(shí)按下2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)按鈕都可以得到同樣的結(jié)論，所以P3口確實(shí)起到了輸入作用，這樣，我們可以看到，以P字開頭的管腳，不僅可以用作輸出，還可以用作輸入，其它的管腳是否可以呢？是的，都可以。這32個(gè)引腳就稱之為并行口，下面我們就對(duì)并行口的結(jié)構(gòu)作一個(gè)分析，看一下它是怎樣實(shí)現(xiàn)輸入和輸出的。

3.并行口結(jié)構(gòu)分析：

1、輸出結(jié)構(gòu)

先看P1口的一位的結(jié)構(gòu)示意圖（只畫出了輸出部份）：從圖中可以看出，開關(guān)的打開和合上代表了引腳輸出的高和低，如果開關(guān)合上了，則引腳輸出就是低，如果開關(guān)打開了，則輸出高電平，這個(gè)開關(guān)是由一根線來控制的，這根數(shù)據(jù)總線是出自于CPU，讓我們回想一下，數(shù)據(jù)總線是一根大家公用的線，很多的器件和它連在一起，在不同的時(shí)候，不同的器件當(dāng)然需要不同的信號(hào)，如某一時(shí)刻我們讓這個(gè)引腳輸出高電平，并要求保持若干時(shí)間，在這段時(shí)間里，計(jì)算機(jī)當(dāng)然在忙個(gè)不停，在與其它器件進(jìn)行聯(lián)絡(luò)，這根控制線上的電平未必能保持原來的值不變，輸出就會(huì)發(fā)生變化了。怎么解決這個(gè)問題呢？我們?cè)诖鎯?chǔ)器一節(jié)中學(xué)過，存儲(chǔ)器中是可以存放電荷的，我們不妨也加一個(gè)小的存儲(chǔ)器的單元，并在它的前面加一個(gè)開關(guān)，要讓這一位輸出時(shí)，就把開關(guān)打開，信號(hào)就進(jìn)入存儲(chǔ)器的單元，然后馬上關(guān)閉開關(guān)，這樣這一位的狀態(tài)就被保存下來，直到下一次命令讓它把開關(guān)再打開為止。這樣就能使這一位的狀態(tài)與別的器件無關(guān)了，這么一個(gè)小單元，我們給它一個(gè)很形象的名字，稱之為“鎖存器”。

2、輸入結(jié)構(gòu)

這是并行口的一位的輸出結(jié)構(gòu)示意圖，再看，除了輸出之外，還有兩根線，一根從外部引腳接入，另一根從鎖存器的輸出接出，分別標(biāo)明讀引腳和讀鎖存器。這兩根線是用于從外部接收信號(hào)的，為什么要兩根呢？原來，在51單片機(jī)中輸入有兩種方式，分別稱為‘讀引腳’和‘讀鎖存器’，第一種方式是將引腳作為輸入，那是真正地從外部引腳讀進(jìn)輸入的值，第二種方式是該引腳處于輸出狀態(tài)時(shí)，有時(shí)需要改變這一位的狀態(tài)，則并不需要真正地讀引腳狀態(tài)，而只是讀入鎖存器的狀態(tài)，然后作某種變換后再輸出。

請(qǐng)注意輸入結(jié)構(gòu)圖，如果將這一根引線作為輸入口使用，我們并不能保證在任何時(shí)刻都能得到正確的結(jié)果（為什么？）參考圖2輸入示意圖。接在外部的開關(guān)如果打開，則應(yīng)當(dāng)是輸入1，而如果閉合開關(guān)，則輸入0，但是，如果單片機(jī)內(nèi)部的開關(guān)是閉合的，那么不管外部的開關(guān)是開還是閉，單片機(jī)接受到的數(shù)據(jù)都是0?？梢?，要讓這一端口作為輸入使用，要先做一個(gè)‘準(zhǔn)備工作’，就是先讓內(nèi)部的開關(guān)斷開，也就是讓端口輸出‘1’才行。正因?yàn)橐茸鲞@么一個(gè)準(zhǔn)備工作，所以我們稱之為“準(zhǔn)雙向I/O口”。

以上是P1口的一位的結(jié)構(gòu)，P1口其它各位的結(jié)構(gòu)與之相同，而其它三個(gè)口：P0、P2、P3則除入作為輸入輸出口之外還有其它用途，所以結(jié)構(gòu)要稍復(fù)雜一些，但其用于輸入、輸出的結(jié)構(gòu)是相同的?？磮D（）。對(duì)我們來說，這些附加的功能不必由我們來控制，所以我們就不去關(guān)心它了。