51單片機(jī)IO口工作原理——P2、P3
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P2端口的一位結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖：
由圖可見(jiàn)，P2端口在片內(nèi)既有上拉電阻，又有切換開(kāi)關(guān)MUX，所以P2端口在功能上兼有P0端口和P1端口的特點(diǎn)。這主要表現(xiàn)在輸出功能上，當(dāng)切換開(kāi)關(guān)向下接通時(shí)，從內(nèi)部總線輸出的一位數(shù)據(jù)經(jīng)反相器和場(chǎng)效應(yīng)管反相后，輸出在端口引腳線上；當(dāng)多路開(kāi)關(guān)向上時(shí)，輸出的一位地址信號(hào)也經(jīng)反相器和場(chǎng)效應(yīng)管反相后，輸出在端口引腳線上。
對(duì)于8031單片機(jī)必須外接程序存儲(chǔ)器才能構(gòu)成應(yīng)用電路（或者我們的應(yīng)用電路擴(kuò)展了外部存儲(chǔ)器），而P2端口就是用來(lái)周期性地輸出從外存中取指令的地址(高8位地址)，因此，P2端口的多路開(kāi)關(guān)總是在進(jìn)行切換，分時(shí)地輸出從內(nèi)部總線來(lái)的數(shù)據(jù)和從地址信號(hào)線上來(lái)的地址。因此P2端口是動(dòng)態(tài)的I/O端口。輸出數(shù)據(jù)雖被鎖存，但不是穩(wěn)定地出現(xiàn)在端口線上。其實(shí)，這里輸出的數(shù)據(jù)往往也是一種地址，只不過(guò)是外部RAM的高8位地址。
在輸入功能方面，P2端口與P0和H端口相同，有讀引腳和讀鎖存器之分，并且P2端口也是準(zhǔn)雙向口。
可見(jiàn)，P2端口的主要特點(diǎn)包括：
①不能輸出靜態(tài)的數(shù)據(jù)；
②自身輸出外部程序存儲(chǔ)器的高8位地址；
②執(zhí)行MOVX指令時(shí)，還輸出外部RAM的高位地址，故稱P2端口為動(dòng)態(tài)地址端口。
即然P2口可以作為I/O口使用，也可以作為地址總線使用，下面我們就不分析下它的兩種工作狀態(tài)。
1、作為I/O端口使用時(shí)的工作過(guò)程
2、作為地址總線使用時(shí)的工作過(guò)程
四、P3端口的結(jié)構(gòu)及工作原理
P3口是一個(gè)多功能口，它除了可以作為I/O口外，還具有第二功能，P3端口的一位結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。
由上圖可見(jiàn)，P3端口和Pl端口的結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別僅在于P3端口的各端口線有兩種功能選擇。當(dāng)處于第一功能時(shí)，第二輸出功能線為1，此時(shí)，內(nèi)部總線信號(hào)經(jīng)鎖存器和場(chǎng)效應(yīng)管輸入/輸出，其作用與P1端口作用相同，也是靜態(tài)準(zhǔn)雙向I/O端口。當(dāng)處于第二功能時(shí)，鎖存器輸出1，通過(guò)第二輸出功能線輸出特定的內(nèi)含信號(hào)，在輸入方面，即可以通過(guò)緩沖器讀入引腳信號(hào)，還可以通過(guò)替代輸入功能讀入片內(nèi)的特定第二功能信號(hào)。由于輸出信號(hào)鎖存并且有雙重功能，故P3端口為靜態(tài)雙功能端口。
P3口的特殊功能（即第二功能）：
使P3端品各線處于第二功能的條件是:
1、串行I/O處于運(yùn)行狀態(tài)(RXD,TXD);
2、打開(kāi)了處部中斷(INT0,INT1);
3、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器處于外部計(jì)數(shù)狀態(tài)(T0,T1)
4、執(zhí)行讀寫外部RAM的指令(RD,WR)
在應(yīng)用中,如不設(shè)定P3端口各位的第二功能(WR,RD信叼的產(chǎn)生不用設(shè)置),則P3端口線自動(dòng)處于第一功能狀態(tài)，也就是靜態(tài)I／O端口的工作狀態(tài)。在更多的場(chǎng)合是根據(jù)應(yīng)用的需要，把幾條端口線設(shè)置為第二功能，而另外幾條端口線處于第一功能運(yùn)行狀態(tài)。在這種情況下，不宜對(duì)P3端口作字節(jié)操作，需采用位操作的形式。
端口的負(fù)載能力和輸入／輸出操作:
P0端口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。如需增加負(fù)載能力，可在P0總線上增加總線驅(qū)動(dòng)器。P1，P2，P3端口各能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。
前已述及，由于P0-P3端口已映射成特殊功能寄存器中的P0一P3端口寄存器，所以對(duì)這些端口寄存器的讀／寫就實(shí)現(xiàn)了信息從相應(yīng)端口的輸入／輸出。例如：
MOV A， P1 ；把Pl端口線上的信息輸入到A
MoV P1， A ；把A的內(nèi)容由P1端口輸出
MOV P3， #0FFH ；使P3端口線各位置l
思考題：
1、請(qǐng)分析D鎖存器的工作原理？
2、詳細(xì)說(shuō)明P0、P1、P2、P3口的工作原理？
3、P3口有哪些第二功能？實(shí)際應(yīng)用中第二功能是怎樣分配的？
由圖可見(jiàn)，P2端口在片內(nèi)既有上拉電阻，又有切換開(kāi)關(guān)MUX，所以P2端口在功能上兼有P0端口和P1端口的特點(diǎn)。這主要表現(xiàn)在輸出功能上，當(dāng)切換開(kāi)關(guān)向下接通時(shí)，從內(nèi)部總線輸出的一位數(shù)據(jù)經(jīng)反相器和場(chǎng)效應(yīng)管反相后，輸出在端口引腳線上；當(dāng)多路開(kāi)關(guān)向上時(shí)，輸出的一位地址信號(hào)也經(jīng)反相器和場(chǎng)效應(yīng)管反相后，輸出在端口引腳線上。
對(duì)于8031單片機(jī)必須外接程序存儲(chǔ)器才能構(gòu)成應(yīng)用電路（或者我們的應(yīng)用電路擴(kuò)展了外部存儲(chǔ)器），而P2端口就是用來(lái)周期性地輸出從外存中取指令的地址(高8位地址)，因此，P2端口的多路開(kāi)關(guān)總是在進(jìn)行切換，分時(shí)地輸出從內(nèi)部總線來(lái)的數(shù)據(jù)和從地址信號(hào)線上來(lái)的地址。因此P2端口是動(dòng)態(tài)的I/O端口。輸出數(shù)據(jù)雖被鎖存，但不是穩(wěn)定地出現(xiàn)在端口線上。其實(shí)，這里輸出的數(shù)據(jù)往往也是一種地址，只不過(guò)是外部RAM的高8位地址。
在輸入功能方面，P2端口與P0和H端口相同，有讀引腳和讀鎖存器之分，并且P2端口也是準(zhǔn)雙向口。
可見(jiàn)，P2端口的主要特點(diǎn)包括：
①不能輸出靜態(tài)的數(shù)據(jù)；
②自身輸出外部程序存儲(chǔ)器的高8位地址；
②執(zhí)行MOVX指令時(shí)，還輸出外部RAM的高位地址，故稱P2端口為動(dòng)態(tài)地址端口。
即然P2口可以作為I/O口使用，也可以作為地址總線使用，下面我們就不分析下它的兩種工作狀態(tài)。
1、作為I/O端口使用時(shí)的工作過(guò)程
2、作為地址總線使用時(shí)的工作過(guò)程
四、P3端口的結(jié)構(gòu)及工作原理
P3口是一個(gè)多功能口，它除了可以作為I/O口外，還具有第二功能，P3端口的一位結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖。
由上圖可見(jiàn)，P3端口和Pl端口的結(jié)構(gòu)相似，區(qū)別僅在于P3端口的各端口線有兩種功能選擇。當(dāng)處于第一功能時(shí)，第二輸出功能線為1，此時(shí)，內(nèi)部總線信號(hào)經(jīng)鎖存器和場(chǎng)效應(yīng)管輸入/輸出，其作用與P1端口作用相同，也是靜態(tài)準(zhǔn)雙向I/O端口。當(dāng)處于第二功能時(shí)，鎖存器輸出1，通過(guò)第二輸出功能線輸出特定的內(nèi)含信號(hào)，在輸入方面，即可以通過(guò)緩沖器讀入引腳信號(hào)，還可以通過(guò)替代輸入功能讀入片內(nèi)的特定第二功能信號(hào)。由于輸出信號(hào)鎖存并且有雙重功能，故P3端口為靜態(tài)雙功能端口。
P3口的特殊功能（即第二功能）：
使P3端品各線處于第二功能的條件是:
1、串行I/O處于運(yùn)行狀態(tài)(RXD,TXD);
2、打開(kāi)了處部中斷(INT0,INT1);
3、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器處于外部計(jì)數(shù)狀態(tài)(T0,T1)
4、執(zhí)行讀寫外部RAM的指令(RD,WR)
在應(yīng)用中,如不設(shè)定P3端口各位的第二功能(WR,RD信叼的產(chǎn)生不用設(shè)置),則P3端口線自動(dòng)處于第一功能狀態(tài)，也就是靜態(tài)I／O端口的工作狀態(tài)。在更多的場(chǎng)合是根據(jù)應(yīng)用的需要，把幾條端口線設(shè)置為第二功能，而另外幾條端口線處于第一功能運(yùn)行狀態(tài)。在這種情況下，不宜對(duì)P3端口作字節(jié)操作，需采用位操作的形式。
端口的負(fù)載能力和輸入／輸出操作:
P0端口能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。如需增加負(fù)載能力，可在P0總線上增加總線驅(qū)動(dòng)器。P1，P2，P3端口各能驅(qū)動(dòng)4個(gè)LSTTL負(fù)載。
前已述及，由于P0-P3端口已映射成特殊功能寄存器中的P0一P3端口寄存器，所以對(duì)這些端口寄存器的讀／寫就實(shí)現(xiàn)了信息從相應(yīng)端口的輸入／輸出。例如：
MOV A， P1 ；把Pl端口線上的信息輸入到A
MoV P1， A ；把A的內(nèi)容由P1端口輸出
MOV P3， #0FFH ；使P3端口線各位置l
思考題：
1、請(qǐng)分析D鎖存器的工作原理？
2、詳細(xì)說(shuō)明P0、P1、P2、P3口的工作原理？
3、P3口有哪些第二功能？實(shí)際應(yīng)用中第二功能是怎樣分配的？
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