51单片机中并行I/O口的使用

韩彩霞

(江汉大学文理学院，湖北 武汉 430056)

1.8位并行I/O口P0口的使用

我们通过如下实例来说明P0口使用中需要注意的问题。

如：在51单片机的P 0.7上接开关，P2.3上接LED，开关控制LED的点亮和熄灭(开关闭合，LED点亮；开关断开，LED熄灭)。电路如图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； //灯亮

}

else{LED=0； //灯灭

}

}

}

图1 开关控制LED图(不接上拉电阻)

把上述程序在KeilC软件中进行编译没有错误后，生成HEX文件。然后进行proteus软件仿真。仿真结果如图2所示。

图2 开关控制LED仿真图(不接上拉电阻)

由图2(a)可以看出，当开关断开时P0.7引脚电平为灰色显示，表示是高阻抗状态(这里可以把它看作是低电平)。由图2(b)可知：仿真开始后(开关从(a)图变化到(b)图的状态)无论开关断开或闭合，LED的状态都没有变化，也就是说开关根本没有控制LED的点亮或熄灭。

下面我们把图1改成图3的形式，即在P0.7引脚上外接一个上拉电阻R1，程序没有变化，同样进行如上的proteus软件仿真，仿真结果如图3(a)、(b)所示。

图3 开关控制LED仿真图(接上拉电阻)

由图3(a)可以看出，当开关断开时P0.7引脚旁电平为红色显示，表示为高电平。由图3(b)可知：仿真开始后(开关从(a)图变化到(b)图的状态)开关断开，LED熄灭；开关闭合，LED点亮。实现了开关闭合或断开控制LED点亮或熄灭。

出现上面的情况是由于51单片机P0口内部结构决定的。

因为51单片机P0口内部没有上拉电阻，所以图2(a)中P0.7为高阻抗状态(低电平)，要使开关断开P0.7呈现高电平，须外接上拉电阻，如图3所示，这样在P0口才能有真正的高电平输出。

那么是不是使用P0口时都需要外接上拉电阻呢？通过以下分析来说明这个问题。

我们把图3改成如图4所示的形式。同样进行proteus软件仿真，仿真结果如图4所示。

图4 开关控制LED 仿真图

由图4(a)和(b)可以看出，无论开关断开还是闭合，LED的状态始终没有。这是因为开关断开或闭合引脚P0.7始终是高电平。我们把图4中P0.7口上接的电阻去掉，得到图5的形式。同样进行proteus软件仿真，仿真结果如图5所示。

图5 开关控制LED仿真图

由图5我们可以看出，开关断开或闭合可以控制LED熄灭或点亮。

从以上分析可知：当使用P0口时，如需要在P0口上出现高电平时(如图3所示)，才需要在P0口上外接上拉电阻。

这一点在使用51单片机P0口时一定要注意的，否则就会出现问题。

但是，对于51单片机的其它3个I/O口来说，因为它们自身内部有上拉电阻，所以就不存在以上的情况。

2.并行I/O口P2口作为输入/输出口的使用

2.1 并行I/O口P2或作为输入口使用或作为输出口使用

我们通过以下实例来分析问题。如图6所示，在P2口的P2.0和2.1分别接有开关K1和K2，在P3口的P3.0和P3.1分别接有LED1和LED2，实现把开关K1、K2的四种状态(K1、K2全闭合；K1闭合、K2断开；K1断开、K2闭合；K1、K2全断开)反应到LED1和LED2上。(即开关闭合对应的LED点亮，开关断开对应的LED熄灭)程序如下所示。

#include

voidmain(void)

{char a；

a=P2； //把开关状态读入，送给变量a(P2口作为输入口使用)

a=a&03； //保留开关状态(P2.0和P2.1)

P3=～a；//开关状态取反后送给LED(P3口作为输出口使用)}

图6 两个开关控制两个LED仿真图

由图6(在此只给出开关K1、K2的两种状态)可知：开关K1、K2的闭合断开可以控制LED1、LED2的点亮和熄灭。

2.2 并行I/O口P2既作输入口又作输出口使用

把图6改成图7的形式，在P2口的P2.0和2.1分别接有开关K1和K2，在P2口的P2.2和P2.3分别接有LED1和LED2，同样完成上述的功能，即把开关K1、K2的四种状态反应到LED1和LED2上。同时，程序改成如下的形式。

#include

voidmain(void)

{char a；

a=P2； //把开关状态读入，送给变量a(P2口作为输入口使用)

a=a&03； //保留开关状态(P2.0和P2.1)

P2=～a<<2；//开关状态取反，左移两位送给LED(P2口作为输出口使用)

}

图7 两个开关控制两个LED仿真图

由图7(在此只给出开关K1、K2的两种状态)可知：开关K1、K2的闭合断开不能控制LED1、LED2的点亮和熄灭。

出现以上情况是由于在图7中P2口既作为输入口使用又作为输出口使用时，由于P2口内部结构决定，需要先给P2口输入“1”，然后才能正确读入开关的状态。我们把上述程序修改成如下形式：

#include

voidmain(void)

{char a；

P2=0xff；//P2口作为输入口使用时，先写1

a=P2； //把开关状态读入，送给变量a(P2口作为输入口使用)

a=a&03；//保留开关状态(P2.0和P2.1)

P2=～a<<2；//开关状态取反，左移两位送给LED(P2口作

为输出口使用)

}

即在程序开始增加语句：P2=0xff；(P2口作为输入口使用时，先输入1)，同样进行仿真后就可以完成上述的要求。

由以上分析可知：当并行I/O口P2口同时作为输入/输出口使用时，需要先给其写“1”，但是如只作为输入或输出口使用时，不需要这样的处理。

这里只分析了51单片机P2口的情况，对于51单片机其它的I/O口是同样的，当同时作为输入/输出口时，需要先给其写“1”。

[1]彭伟.单片机C语言程序设计实例100例[M].北京：电子工业出版社，2011.

[2]姜志海.单片机的C语言程序设计及应用[M].北京：电子工业出版社，2011.

[3]梅丽凤.单片机原理及接口技术(修订本)[M].北京：清华大学出版社，2011.

[4]邹益民.单片机C语言教程[M].北京：中国石化出版社，2011.

[5]张蕊.C语言程序设计教程.武汉：华中科技大学出版社，2009.