2024/8/171MCS-51系列单片机系列单片机IO口的使用口的使用MCS-51系列封装系列封装概述概述2.1MCS-51系列的系列的IO口口2.2MCS-51的的IO口口控制简单控制简单外设外设2.3MCS-51的的IO口控制口控制程序的编写程序的编写2.42.52.62024/8/172 单片机的学习重点单片机的学习重点 IO口口 定定时器器 中断中断 串口通信串口通信 接口接口2024/8/173 学习单片机，从引脚开始：学习单片机，从引脚开始：引脚是单片引脚是单片机对外数据机对外数据交换的通道交换的通道DIPTQFPPLCC也就是单片也就是单片机的机的IO接口接口2024/8/1742.1 MCS-51单片机系列的封装单片机系列的封装 封装：封装：指将硅片上的电路管脚，用导指将硅片上的电路管脚，用导线接引到外部引脚处，以便与其它器件线接引到外部引脚处，以便与其它器件相连接相连接。 封装形式：封装形式：指安装半导体集成电路芯指安装半导体集成电路芯片用的外壳形式，起着安装、固定、密片用的外壳形式，起着安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等方面的封、保护芯片及增强电热性能等方面的作用。作用。2.1.1 封装简介封装简介2024/8/175 封装技术发展：封装技术发展：结构构方方面面：TODIPPLCCQFPBGA CSP材材料料方方面面：金金属属、陶陶瓷瓷陶陶瓷瓷、塑塑料料塑塑料料引引脚脚形形状状：长引引线直直插插短短引引线或或无无引引线贴装装球状凸点球状凸点装装配配方方式式：通通孔孔插插装装表表面面组装装直直接接安安装装2024/8/1762.1.2 MCS-51系列封装形式系列封装形式 总线型：总线型：引脚多，可引脚多，可引脚多，可引脚多，可进进行行行行总线扩总线扩展展展展2024/8/177 引脚数少、体引脚数少、体积小。小。典型典型产品，如：品，如：AT89S2051/AT89S4051。 非总线型：非总线型：2024/8/1782.2 MCS-51的的IO口结构与操作口结构与操作 MCS-51型型单片机有片机有4个个8位并行位并行IO口，口，P0、P1、P2和和P3；各口均由口；各口均由口锁存器、存器、输出出驱动器、器、输入入缓冲器冲器组成。成。对口口锁存存器器进行行读写就可写就可实现输入入输出操作。出操作。 对单片机的控制，其实就是对对单片机的控制，其实就是对I/O口和口和寄存器的控制。寄存器的控制。2024/8/179P0口作用口作用2.2.1 P0、P2、P1、P3口口1. 作通用作通用IO口口(准双向准双向)2. 系统扩展时作地址总线系统扩展时作地址总线(低低8位位)、数据总线、数据总线P2口作用口作用 2. 系统扩展时作地址总线系统扩展时作地址总线(高高8位位)1. 作通用作通用IO口口(准双向准双向)2024/8/1710P1口作用口作用 1. 通用通用IO口口(准双向准双向)P3口作用口作用 1. 作通用作通用IO口口(准双向准双向)2. 第二功能第二功能2. 定时器定时器/计数器计数器T2的外部信号的外部信号(52单片机单片机)2024/8/1711 P3口第二功能口第二功能 P3.0 ：RXD（串行口输入）（串行口输入） P3.1 ：TXD（串行口输出）（串行口输出） P3.2 ：INT0（外部中断（外部中断0输入）输入） P3.3 ：INT1（外部中断（外部中断1输入）输入） P3.4 ：T0（定时（定时/计数器计数器0的外部输入）的外部输入） P3.5 ：T1（定时（定时/计数器计数器1的外部输入）的外部输入） P3.6 ：WR（片外数据存储器（片外数据存储器“写写”选通控制输选通控制输出）出） P3.7 ：RD （片外数据存储器（片外数据存储器“读读”选通控制输选通控制输出）出） 2024/8/17122.2.2 通用通用IO口口结构示意构示意图灌电流负载灌电流负载拉电流负载拉电流负载2024/8/1713 并行口的带负载能力并行口的带负载能力(AT89S52) 每根引脚最大可吸收每根引脚最大可吸收10mA的（灌）电流的（灌）电流 P0口吸收电流的总和不能超过口吸收电流的总和不能超过26mA P1、P2和和P3每个口吸收电流的总和限制在每个口吸收电流的总和限制在15mA 4个口所有口线的吸收电流总和限制在个口所有口线的吸收电流总和限制在71mA 2024/8/17142.3.1 驱动驱动LED (Light Emitting Diode )LED典型工作点：典型工作点：2V，10mA。单个单个LED驱动特性如下图：驱动特性如下图：2.3 MCS-51的的IO口控制简单外设口控制简单外设2024/8/1715多个多个LED驱动驱动共阳极共阳极 共阴极共阴极(245：单根线：单根线25mA,总和总和75mA)并口直接驱动并口直接驱动 经缓冲器驱动经缓冲器驱动 （亮度不理想）（亮度不理想）2024/8/17162.3.2 驱动驱动LED数码管数码管公共电阻限流公共电阻限流 各路分别限流各路分别限流2024/8/1717dpgfedcba00000110共阴极共阴极字形字形“1”编码示例：编码示例：06H2024/8/17182.3.3 驱动蜂鸣器驱动蜂鸣器有源有源蜂鸣器：接额定电压就可连续发声蜂鸣器：接额定电压就可连续发声 无源无源蜂鸣器：接入变频方波，可得到不同音调的声音蜂鸣器：接入变频方波，可得到不同音调的声音 两种蜂鸣器驱动电路相同，仅程序不同两种蜂鸣器驱动电路相同，仅程序不同 蜂鸣器需要较大电流蜂鸣器需要较大电流2050mA，需要驱动电路，需要驱动电路 2024/8/1719 简单开关及输入接口简单开关及输入接口2.3.4 驱动开关驱动开关2024/8/1720 开关闭合与断开时的抖动及去抖电路开关闭合与断开时的抖动及去抖电路 按键较少时：去抖电路按键较少时：去抖电路 按键较多时：软件延时按键较多时：软件延时, ,通常为通常为10ms10ms2024/8/1721 继电器：当输入量继电器：当输入量( (如电压、电流、温度如电压、电流、温度等等) )达到规定值时，使被控制的输出电路导通达到规定值时，使被控制的输出电路导通或断开的电器。可分为电气量或断开的电器。可分为电气量( (如电流、电压、如电流、电压、频率、功率等频率、功率等) )继电器及非电气量继电器及非电气量( (如温度、如温度、压力、速度等压力、速度等) )继电器两大类。具有动作快、继电器两大类。具有动作快、工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。工作稳定、使用寿命长、体积小等优点。2.3.5 驱动继电器驱动继电器2024/8/17222.4 MCS-51的的IO口程序的编写口程序的编写对对IO口操作：通过口操作：通过C语句控制寄存器，寄存语句控制寄存器，寄存器映射到端口器映射到端口2024/8/17232.4 MCS-51的的IO口驱动程序的编写口驱动程序的编写2.4.1 单个引脚的控制个引脚的控制2. 位运算符：位运算符：&、|、1. 单个位变量操作：单个位变量操作：sbit2.4.2 IO口并行控制口并行控制通过对寄存器操作映射：通过对寄存器操作映射：P1=0x0F2024/8/17242.4 MCS-51的的IO口驱动程序的编写口驱动程序的编写2.4.3 流水灯的流水灯的设计1. 任务分析：设计任务分析：设计8个灯循环闪烁个灯循环闪烁2. 方案设计：使用单片机方案设计：使用单片机IO口控制口控制LED3. 元件选型：元件选型：AT89S52、LED4. 电路图绘制：电路图绘制：Protel5. 元件购买、元件购买、PCB制作、器件焊接：制作、器件焊接：6. 软件编写、仿真：软件编写、仿真：Keil、Proteus7. 系统调试：系统调试：2024/8/17252.4.4 硬件硬件设计考考虑的的问题2. LED的接法：共阴、共阳、哪个口的接法：共阴、共阳、哪个口3. 限流电阻的选择限流电阻的选择1. 单片机最小系统的构成单片机最小系统的构成4. P0口的考虑：输出高电平需上拉电阻口的考虑：输出高电平需上拉电阻晶振晶振复位复位电源电源计算方法计算方法碳膜碳膜 金属膜金属膜 1/4w单个电阻单个电阻 排阻排阻2.4 MCS-51的的IO口驱动程序的编写口驱动程序的编写2024/8/17262.4.5 软件件设计考考虑的的问题1. 软件在软件在LED亮灭、延时这两个状态循环亮灭、延时这两个状态循环2. 软件流程图：软件流程图：3. 点亮点亮LED：位操作、并行操作：位操作、并行操作4. 延时的实现：延时的实现：for、while5. 循环的实现：循环的实现：for、while2.4 MCS-51的的IO口驱动程序的编写口驱动程序的编写2024/8/17272.4.6 硬件硬件优化化1. 驱动能力：拉电流驱动能力：拉电流(100uA)、灌电流、灌电流(10mA)3. 锁定输出锁定输出(锁存器锁存器)：74LS373、74LS5734. 节约引脚节约引脚(串入并出串入并出)：74LS164、74LS5952.4 MCS-51的的IO口驱动程序的编写口驱动程序的编写2. 电流放大电流放大(驱动器驱动器)：三极管、缓冲器：三极管、缓冲器(74LS245)2024/8/17282.3.7 软件件优化化2. 循环的使用循环的使用3. LED变换规律变换规律 1. 共阴共阳码转换共阴共阳码转换4. 使用变量、宏明确操作意义使用变量、宏明确操作意义2.4 MCS-51的的IO口驱动程序的编写口驱动程序的编写5. 使用函数封装使用函数封装有规律：数学计算有规律：数学计算无规律：数组存储无规律：数组存储2024/8/1729 思考练习：使用思考练习：使用LED设计设计二进制秒计数器，要求计数二进制秒计数器，要求计数大于大于255后有一进位标志。后有一进位标志。