51單片機(jī)中并行I/O口的使用

韓彩霞

(江漢大學(xué)文理學(xué)院，湖北 武漢 430056)

1.8位并行I/O口P0口的使用

我們通過如下實(shí)例來說明P0口使用中需要注意的問題。

如：在51單片機(jī)的P 0.7上接開關(guān)，P2.3上接LED，開關(guān)控制LED的點(diǎn)亮和熄滅(開關(guān)閉合，LED點(diǎn)亮；開關(guān)斷開，LED熄滅)。電路如圖1所示。主程序如下：

#include

sbit K1=P0^7；

sbit LED=P2^3；

voidmain(void)

{while(1)

{if(K1==0)

{LED=1； //燈亮

}

else{LED=0； //燈滅

}

}

}

圖1 開關(guān)控制LED圖(不接上拉電阻)

把上述程序在KeilC軟件中進(jìn)行編譯沒有錯誤后，生成HEX文件。然后進(jìn)行proteus軟件仿真。仿真結(jié)果如圖2所示。

圖2 開關(guān)控制LED仿真圖(不接上拉電阻)

由圖2(a)可以看出，當(dāng)開關(guān)斷開時P0.7引腳電平為灰色顯示，表示是高阻抗?fàn)顟B(tài)(這里可以把它看作是低電平)。由圖2(b)可知：仿真開始后(開關(guān)從(a)圖變化到(b)圖的狀態(tài))無論開關(guān)斷開或閉合，LED的狀態(tài)都沒有變化，也就是說開關(guān)根本沒有控制LED的點(diǎn)亮或熄滅。

下面我們把圖1改成圖3的形式，即在P0.7引腳上外接一個上拉電阻R1，程序沒有變化，同樣進(jìn)行如上的proteus軟件仿真，仿真結(jié)果如圖3(a)、(b)所示。

圖3 開關(guān)控制LED仿真圖(接上拉電阻)

由圖3(a)可以看出，當(dāng)開關(guān)斷開時P0.7引腳旁電平為紅色顯示，表示為高電平。由圖3(b)可知：仿真開始后(開關(guān)從(a)圖變化到(b)圖的狀態(tài))開關(guān)斷開，LED熄滅；開關(guān)閉合，LED點(diǎn)亮。實(shí)現(xiàn)了開關(guān)閉合或斷開控制LED點(diǎn)亮或熄滅。

出現(xiàn)上面的情況是由于51單片機(jī)P0口內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的。

因?yàn)?1單片機(jī)P0口內(nèi)部沒有上拉電阻，所以圖2(a)中P0.7為高阻抗?fàn)顟B(tài)(低電平)，要使開關(guān)斷開P0.7呈現(xiàn)高電平，須外接上拉電阻，如圖3所示，這樣在P0口才能有真正的高電平輸出。

那么是不是使用P0口時都需要外接上拉電阻呢？通過以下分析來說明這個問題。

我們把圖3改成如圖4所示的形式。同樣進(jìn)行proteus軟件仿真，仿真結(jié)果如圖4所示。

圖4 開關(guān)控制LED 仿真圖

由圖4(a)和(b)可以看出，無論開關(guān)斷開還是閉合，LED的狀態(tài)始終沒有。這是因?yàn)殚_關(guān)斷開或閉合引腳P0.7始終是高電平。我們把圖4中P0.7口上接的電阻去掉，得到圖5的形式。同樣進(jìn)行proteus軟件仿真，仿真結(jié)果如圖5所示。

圖5 開關(guān)控制LED仿真圖

由圖5我們可以看出，開關(guān)斷開或閉合可以控制LED熄滅或點(diǎn)亮。

從以上分析可知：當(dāng)使用P0口時，如需要在P0口上出現(xiàn)高電平時(如圖3所示)，才需要在P0口上外接上拉電阻。

這一點(diǎn)在使用51單片機(jī)P0口時一定要注意的，否則就會出現(xiàn)問題。

但是，對于51單片機(jī)的其它3個I/O口來說，因?yàn)樗鼈冏陨韮?nèi)部有上拉電阻，所以就不存在以上的情況。

2.并行I/O口P2口作為輸入/輸出口的使用

2.1 并行I/O口P2或作為輸入口使用或作為輸出口使用

我們通過以下實(shí)例來分析問題。如圖6所示，在P2口的P2.0和2.1分別接有開關(guān)K1和K2，在P3口的P3.0和P3.1分別接有LED1和LED2，實(shí)現(xiàn)把開關(guān)K1、K2的四種狀態(tài)(K1、K2全閉合；K1閉合、K2斷開；K1斷開、K2閉合；K1、K2全斷開)反應(yīng)到LED1和LED2上。(即開關(guān)閉合對應(yīng)的LED點(diǎn)亮，開關(guān)斷開對應(yīng)的LED熄滅)程序如下所示。

#include

voidmain(void)

{char a；

a=P2； //把開關(guān)狀態(tài)讀入，送給變量a(P2口作為輸入口使用)

a=a&03； //保留開關(guān)狀態(tài)(P2.0和P2.1)

P3=～a；//開關(guān)狀態(tài)取反后送給LED(P3口作為輸出口使用)}

圖6 兩個開關(guān)控制兩個LED仿真圖

由圖6(在此只給出開關(guān)K1、K2的兩種狀態(tài))可知：開關(guān)K1、K2的閉合斷開可以控制LED1、LED2的點(diǎn)亮和熄滅。

2.2 并行I/O口P2既作輸入口又作輸出口使用

把圖6改成圖7的形式，在P2口的P2.0和2.1分別接有開關(guān)K1和K2，在P2口的P2.2和P2.3分別接有LED1和LED2，同樣完成上述的功能，即把開關(guān)K1、K2的四種狀態(tài)反應(yīng)到LED1和LED2上。同時，程序改成如下的形式。

#include

voidmain(void)

{char a；

a=P2； //把開關(guān)狀態(tài)讀入，送給變量a(P2口作為輸入口使用)

a=a&03； //保留開關(guān)狀態(tài)(P2.0和P2.1)

P2=～a<<2；//開關(guān)狀態(tài)取反，左移兩位送給LED(P2口作為輸出口使用)

}

圖7 兩個開關(guān)控制兩個LED仿真圖

由圖7(在此只給出開關(guān)K1、K2的兩種狀態(tài))可知：開關(guān)K1、K2的閉合斷開不能控制LED1、LED2的點(diǎn)亮和熄滅。

出現(xiàn)以上情況是由于在圖7中P2口既作為輸入口使用又作為輸出口使用時，由于P2口內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定，需要先給P2口輸入“1”，然后才能正確讀入開關(guān)的狀態(tài)。我們把上述程序修改成如下形式：

#include

voidmain(void)

{char a；

P2=0xff；//P2口作為輸入口使用時，先寫1

a=P2； //把開關(guān)狀態(tài)讀入，送給變量a(P2口作為輸入口使用)

a=a&03；//保留開關(guān)狀態(tài)(P2.0和P2.1)

P2=～a<<2；//開關(guān)狀態(tài)取反，左移兩位送給LED(P2口作

為輸出口使用)

}

即在程序開始增加語句：P2=0xff；(P2口作為輸入口使用時，先輸入1)，同樣進(jìn)行仿真后就可以完成上述的要求。

由以上分析可知：當(dāng)并行I/O口P2口同時作為輸入/輸出口使用時，需要先給其寫“1”，但是如只作為輸入或輸出口使用時，不需要這樣的處理。

這里只分析了51單片機(jī)P2口的情況，對于51單片機(jī)其它的I/O口是同樣的，當(dāng)同時作為輸入/輸出口時，需要先給其寫“1”。

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[5]張蕊.C語言程序設(shè)計教程.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2009.