51单片机的I/O端口结构及应用特性

1.锁存器加引脚的典型结构
51单片机的I/O端口都有内部总线实现操作控制。P0-P3四个I/O口都可以做普通I/O口，因此，要求具有输出锁存功能。内部总线有事分时操作，因此每个I/O端口都有相应的锁存器。然而I/O端口又是外部的输入/输出通道，必须有相应的引脚，故形成了I/O端口的锁存器加引脚的典型结构。


2.I/O口的复用功能
（1）I/O口的总线复用
80C51在使用并行总线扩展时，P0口可作为数据总 线口和低8位地址总线口，这是，P0为三态双向口。P0口输出总线的地址数据信号，P2口输出高8位地址信号。
（2）I/O口的功能复用
I/O口的P3为功能复用的I/O端口。端口有复用输出的控制端；引脚也有复用输入的控制端。
（3）准双向结构
P0,P1,P2,P3口做普通I/O口使用时，都是准双向口结构。准双向口的典型结构见P1口位结构图。准双向口的输入操作和输出操作本质不同，输入操作时读引脚状态；输出操作时对口锁存器的写入操作。有口锁存器和引脚电路可知：当有内部总线对只1或只0时，锁存器的0、1状态立即反应到引脚上。但是输入操作（读引脚）时，如果口锁存器的状态为0，引脚被嵌位在0状态，导致无法读出引脚的高电平输入。
3.I/O端口的应用特性
（1）引脚的自动识别。无论P0，P2口的总线复用，还是P3口的功能复用，内部资源会自动选择，不需要通过指令的状态选择。
（2）端口锁存器的读、该、写操作。许多涉及到I/O端口的操作，只是涉及口锁存器的读出、修改、写入的操作。这些指令都是一些逻辑运算指令、置位/清除指令、条件转移指令以及将I/O口作为目的地址的操作指令。
（3）读引脚的操作指令。如果某个I/O口被指定为源操作数，则为
读引脚的操作指令。例如，执行MOV A,P1时，P1口的引脚状态传送到累加器中，执行MOV P1，A是，指令则将累加器的内容传送到P1口锁存器中。
（4）准双向口的使用。由准双向口的结构可知，当口锁存器内容为0时Q为1，使输出场效应管导通，I/O引脚被嵌位在低电平，无论引脚输入1电平还是0电平，读引脚操作都是0状态。因此，准双向口作为输入口时，应先使锁存器置1，称之为置输入方式，然后在读引脚。例如，要将P1端口状态读入到累加器A中，应执行以下两条指令：
MOV P1，#0FFH ；P1口置输入方式
MOV A,P1 ；读P1口引脚状态到ACC中
（5）P0口做普通I/O口使用。当不使用并行扩展总线时，P0、P2口都可用作普通I/O口。但P0为开漏结构，作I/O口时必须外加上拉电阻。