單片機入門教程第六課-單片機的內外部結構分析（四）

一、第三個實驗
　　上兩次我們做過兩個實驗，都是讓P1.0這個引腳使燈亮，我們可以設想：既然P1.0可以讓燈亮，那么其它的引腳可不可以呢？看一下圖1，它是8031單片機引腳的說明，在P1.0旁邊有P1.1，P1.2….P1.7，它們是否都可以讓燈亮呢？除了以P1開頭的外，還有以P0，P2，P3開頭的，數一下，一共是32個引腳，前面我們以學過7個引腳，加上這32個這39個了。它們都以P字開頭，只是后面的數字不一樣，它們是否有什么聯系呢？它們能不能都讓燈亮呢？在我們的實驗板上，除了P10之外，還有P11��P17都與LED相連，下面讓我們來做一個實驗，程序如下：
MAIN： MOV P1，#0FFH
LCALL DELAY
MOV P1，#00H
LCALL DELAY
LJMP MAIN
DELAY：MOV R7，#250
D1： MOV R6，#250
D2： DJNZ R6，D2
DJNZ R7，D1
RET
END
　　將這段程序轉為機器碼，用編程器寫入芯片中，結果如何？通電以后我們可以看到8只LED全部在閃動。因此，P10��P17是全部可以點亮燈的。事實上，凡以P開頭的這32個引腳都是可以點亮燈的，也就是說：這32個引腳都可以作為輸出使用，如果不用來點亮LED，可以用來控制繼電器，可以用來控制其它的執行機構。
　　程序分析：這段程序和前面做過的程序比較，只有兩處不一樣：第一句：原來是SETB P1.0，現在改為MOV P1，#0FFH，第三句：原來是CLR P1.0，現在改為MOV P1.0，#00H。從中可以看出，P1是P1.0��P1.7的全體的代表，一個P1就表示了所有的這八個管腳了。當然用的指令也不一樣了，是用MOV指令。為什么用這條指令？看圖2，我們把P1作為一個整體，就把它當作是一個存儲器的單元，對一個單元送進一個數可以用MOV指令。
　　二、第四個實驗
　　除了可以作為輸出外，這32個引腳還可以做什么呢？下面再來做一個實驗，程序如下：
MAIN： MOV P3，#0FFH
LOOP： MOV A，P3
MOV P1，A
LJMP LOOP
　　先看一下實驗的結果：所有燈全部不亮，然后我按下一個按鈕，第（）個燈亮了，再按下另一個按鈕，第（）個燈亮了，松開按鈕燈就滅了。從這個實驗現象結合電路來分析一下程序。
　　從硬件電路的連線可以看出，有四個按鈕被接入到P3口的P32，P33，P34，P35。第一條指令的用途我們可以猜到：使P3口全部為高電平。第二條指令是MOV A，P3，其中 MOV已經見，是送數的意思，這條指令的意思就是將P3口的數送到A中去，我們可以把A當成是一個中間單元（看圖3），第三句話是將A中的數又送到P1口去，第四句話是循環，就是不斷地重復這個過程，這我們已見過。當我們按下第一個按鈕時，第（3）只燈亮了，所以P12口應當輸出是低電平，為什么P12口會輸出低電平呢？我們看一下有什么被送到了P1口，只有從P3口進來的數送到A，又被送到了P1口，所以，肯定是P3口進來的數使得P12位輸出電平的。P3口的P32位的按鈕被按下，使得P32位的電平為低，通過程序，又使P12口輸出低電平，所以P3口起來了一個輸入的作用。驗證：按第二、三、四個按鈕，同時按下2個、3個、4個按鈕都可以得到同樣的結論，所以P3口確實起到了輸入作用，這樣，我們可以看到，以P字開頭的管腳，不僅可以用作輸出，還可以用作輸入，其它的管腳是否可以呢？是的，都可以。這32個引腳就稱之為并行口，下面我們就對并行口的結構作一個分析，看一下它是怎樣實現輸入和輸出的。
　　并行口結構分析
　　1、輸出結構
　　先看P1口的一位的結構示意圖（只畫出了輸出部份）：從圖中可以看出，開關的打開和合上代表了引腳輸出的高和低，如果開關合上了，則引腳輸出就是低，如果開關打開了，則輸出高電平，這個開關是由一根線來控制的，這根數據總線是出自于CPU，讓我們回想一下，數據總線是一根大家公用的線，很多的器件和它連在一起，在不同的時候，不同的器件當然需要不同的信號，如某一時刻我們讓這個引腳輸出高電平，并要求保持若干時間，在這段時間里，計算機當然在忙個不停，在與其它器件進行聯絡，這根控制線上的電平未必能保持原來的值不變，輸出就會發生變化了。怎么解決這個問題呢？我們在存儲器一節中學過，存儲器中是可以存放電荷的，我們不妨也加一個小的存儲器的單元，并在它的前面加一個開關，要讓這一位輸出時，就把開關打開，信號就進入存儲器的單元，然后馬上關閉開關，這樣這一位的狀態就被保存下來，直到下一次命令讓它把開關再打開為止。這樣就能使這一位的狀態與別的器件無關了，這么一個小單元，我們給它一個很形象的名字，稱之為“鎖存器”。
　　2、輸入結構
　　這是并行口的一位的輸出結構示意圖，再看，除了輸出之外，還有兩根線，一根從外部引腳接入，另一根從鎖存器的輸出接出，分別標明讀引腳和讀鎖存器。這兩根線是用于從外部接收信號的，為什么要兩根呢？原來，在51單片機中輸入有兩種方式，分別稱為‘讀引腳’和‘讀鎖存器’，第一種方式是將引腳作為輸入，那是真正地從外部引腳讀進輸入的值，第二種方式是該引腳處于輸出狀態時，有時需要改變這一位的狀態，則并不需要真正地讀引腳狀態，而只是讀入鎖存器的狀態，然后作某種變換后再輸出。
　　請注意輸入結構圖，如果將這一根引線作為輸入口使用，我們并不能保證在任何時刻都能得到正確的結果（為什么？）參考圖2輸入示意圖。接在外部的開關如果打開，則應當是輸入1，而如果閉合開關，則輸入0，但是，如果單片機內部的開關是閉合的，那么不管外部的開關是開還是閉，單片機接受到的數據都是0。可見，要讓這一端口作為輸入使用，要先做一個‘準備工作’，就是先讓內部的開關斷開，也就是讓端口輸出‘1’才行。正因為要先做這么一個準備工作，所以我們稱之為“準雙向I/O口”。
　　以上是P1口的一位的結構，P1口其它各位的結構與之相同，而其它三個口：P0、P2、P3則除入作為輸入輸出口之外還有其它用途，所以結構要稍復雜一些，但其用于輸入、輸出的結構是相同的。看圖（）。對我們來說，這些附加的功能不必由我們來控制，所以我們就不去關心它了。