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(多图) 51单片机的P0口工作原理详细讲解

/?? 2013年07月22日 ?? 收藏2
一、P0端口的结构及工作原理

P0端口8位中的一位结构图见下图:

由上图可见,P0端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关、一个与非门、一个与门及场效应管驱动电路构成。再看图的右边,标号为P0.X引脚的图标,也就是说P0.X引脚可以是P0.0到P0.7的任何一位,即在P0口有8个与上图相同的电路组成。

下面,我们先就组成P0口的每个单元部份跟大家介绍一下:

先看输入缓冲器:在P0口中,有两个三态的缓冲器,在学数字电路时,我们已知道,三态门有三个状态,即在其的输出端可以是高电平、低电平,同时还有一种就是高阻状态(或称为禁止状态),大家看上图,上面一个是读锁存器的缓冲器,也就是说,要读取D锁存器输出端Q的数据,那就得使读锁存器的这个缓冲器的三态控制端(上图中标号为‘读锁存器’端)有效。下面一个是读引脚的缓冲器,要读取P0.X引脚上的数据,也要使标号为‘读引脚’的这个三态缓冲器的控制端有效,引脚上的数据才会传输到我们单片机的内部数据总线上。

D锁存器:构成一个锁存器,通常要用一个时序电路,时序的单元电路在学数字电路时我们已知道,一个触发器可以保存一位的二进制数(即具有保持功能),在51单片机的32根I/O口线中都是用一个D触发器来构成锁存器的。大家看上图中的D锁存器,D端是数据输入端,CP是控制端(也就是时序控制信号输入端),Q是输出端,Q非是反向输出端。

对于D触发器来讲,当D输入端有一个输入信号,如果这时控制端CP没有信号(也就是时序脉冲没有到来),这时输入端D的数据是无法传输到输出端Q及反向输出端Q非的。如果时序控制端CP的时序脉冲一旦到了,这时D端输入的数据就会传输到Q及Q非端。数据传送过来后,当CP时序控制端的时序信号消失了,这时,输出端还会保持着上次输入端D的数据(即把上次的数据锁存起来了)。如果下一个时序控制脉冲信号来了,这时D端的数据才再次传送到Q端,从而改变Q端的状态。

多路开关:在51单片机中,当内部的存储器够用(也就是不需要外扩展存储器时,这里讲的存储器包括数据存储器及程序存储器)时,P0口可以作为通用的输入输出端口(即I/O)使用,对于8031(内部没有ROM)的单片机或者编写的程序超过了单片机内部的存储器容量,需要外扩存储器时,P0口就作为‘地址/数据’总线使用。那么这个多路选择开关就是用于选择是做为普通I/O口使用还是作为‘数据/地址’总线使用的选择开关了。大家看上图,当多路开关与下面接通时,P0口是作为普通的I/O口使用的,当多路开关是与上面接通时,P0口是作为‘地址/数据’总线使用的。

输出驱动部份:从上图中我们已看出,P0口的输出是由两个MOS管组成的推拉式结构,也就是说,这两个MOS管一次只能导通一个,当V1导通时,V2就截止,当V2导通时,V1截止。

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第1页:P0端口的结构及工作原理

第2页:作为I/O端口使用时的工作原理

第3页:作为地址/数据复用口使用时的工作原理



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