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51单片机IO口工作原理——P2、P3

时间:11-23 来源:互联网 点击:
三、P2端口的结构及工作原理:

P2端口的一位结构见下图:


由图可见,P2端口在片内既有上拉电阻,又有切换开关MUX,所以P2端口在功能上兼有P0端口和P1端口的特点。这主要表现在输出功能上,当切换开关向下接通时,从内部总线输出的一位数据经反相器和场效应管反相后,输出在端口引脚线上;当多路开关向上时,输出的一位地址信号也经反相器和场效应管反相后,输出在端口引脚线上。
对于8031单片机必须外接程序存储器才能构成应用电路(或者我们的应用电路扩展了外部存储器),而P2端口就是用来周期性地输出从外存中取指令的地址(高8位地址),因此,P2端口的多路开关总是在进行切换,分时地输出从内部总线来的数据和从地址信号线上来的地址。因此P2端口是动态的I/O端口。输出数据虽被锁存,但不是稳定地出现在端口线上。其实,这里输出的数据往往也是一种地址,只不过是外部RAM的高8位地址。
在输入功能方面,P2端口与P0和H端口相同,有读引脚和读锁存器之分,并且P2端口也是准双向口。
可见,P2端口的主要特点包括:
①不能输出静态的数据;
②自身输出外部程序存储器的高8位地址;
②执行MOVX指令时,还输出外部RAM的高位地址,故称P2端口为动态地址端口。
即然P2口可以作为I/O口使用,也可以作为地址总线使用,下面我们就不分析下它的两种工作状态。
1、作为I/O端口使用时的工作过程
当没有外部程序存储器或虽然有外部数据存储器,但容易不大于256B,即不需要高8位地址时(在这种情况下,不能通过数据地址寄存器DPTR读写外部数据存储器),P2口可以I/O口使用。这时,“控制”信号为“0”,多路开关转向锁存器同相输出端Q,输出信号经内部总线→锁存器同相输出端Q→反相器→V2管极→V2管9漏极输出。
由于V2漏极带有上拉电阻,可以提供一定的上拉电流,负载能力约为8个TTL与非门;作为输出口前,同样需要向锁存器写入“1”,使反相器输出低电平,V2管截止,即引脚悬空时为高电平,防止引脚被钳位在低电平。读引脚有效后,输入信息经读引脚三态门电路到内部数据总线。
2、作为地址总线使用时的工作过程
P2口作为地址总线时,“控制”信号为‘ 1’,多路开关车向地址线(即向上接通),地址信息经反相器→V2管栅极→漏极输出。由于P2口输出高8位地址,与P0口不同,无须分时使用,因此P2口上的地址信息(程序存储器上的A15~A8)功数据地址寄存器高8位DPH保存时间长,无须锁存。
 
四、P3端口的结构及工作原理
P3口是一个多功能口,它除了可以作为I/O口外,还具有第二功能,P3端口的一位结构见下图。



由上图可见,P3端口和Pl端口的结构相似,区别仅在于P3端口的各端口线有两种功能选择。当处于第一功能时,第二输出功能线为1,此时,内部总线信号经锁存器和场效应管输入/输出,其作用与P1端口作用相同,也是静态准双向I/O端口。当处于第二功能时,锁存器输出1,通过第二输出功能线输出特定的内含信号,在输入方面,即可以通过缓冲器读入引脚信号,还可以通过替代输入功能读入片内的特定第二功能信号。由于输出信号锁存并且有双重功能,故P3端口为静态双功能端口。
P3口的特殊功能(即第二功能):



使P3端品各线处于第二功能的条件是:
1、串行I/O处于运行状态(RXD,TXD);
2、打开了处部中断(INT0,INT1);
3、定时器/计数器处于外部计数状态(T0,T1)
4、执行读写外部RAM的指令(RD,WR)
在应用中,如不设定P3端口各位的第二功能(WR,RD信叼的产生不用设置),则P3端口线自动处于第一功能状态,也就是静态I/O端口的工作状态。在更多的场合是根据应用的需要,把几条端口线设置为第二功能,而另外几条端口线处于第一功能运行状态。在这种情况下,不宜对P3端口作字节操作,需采用位操作的形式。
 
端口的负载能力和输入/输出操作:
P0端口能驱动8个LSTTL负载。如需增加负载能力,可在P0总线上增加总线驱动器。P1,P2,P3端口各能驱动4个LSTTL负载。
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,所以对这些端口寄存器的读/写就实现了信息从相应端口的输入/输出。例如:
MOV A, P1 ;把Pl端口线上的信息输入到A
MoV P1, A ;把A的内容由P1端口输出
MOV P3, #0FFH ;使P3端口线各位置l
思考题:
1、请分析D锁存器的工作原理?
2、详细说明P0、P1、P2、P3口的工作原理?
3、P3口有哪些第二功能?实际应用中第二功能是怎样分配的?

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