IO口操作是單片機實踐中最基本最重要的一個知識，本篇花了比較長的篇幅介紹IO口的原理。也是查閱了不少資料，確保內容正確無誤，花了很長時間寫的。IO口原理原本需要涉及很多深入的知識，而這里盡最大可能做了簡化方便理解。這樣對于以后解決各種IO口相關的問題會有很大的幫助。

IO口等效模型是本人獨創(chuàng)的方法，通過此模型，能有效的降低對IO口內部結構理解的難度。并且經(jīng)查閱資料確認，這種模型和實際工作原理基本一致。

==========================================

前面說了很多東西，不少人或許已經(jīng)迫不及待的想要實際操作單片機了。IO口作為單片機與外界通信最主要的手段，是單片機學習最基本也最重要的一個知識。前面我們編程實現(xiàn)了IO口點亮LED的實驗，本篇繼續(xù)對IO口相關知識進行介紹。

為了更好的學習IO口操作，有必要了解一下IO口的內部結構和相關概念。這些知識對于后續(xù)的學習很有幫助，重點是理解，完全不需要刻意去記。不記得就回來再看看就行了，用得多了自然就記住了。

我們說過，要了解一個芯片，最準確有效的方法，是查看官方給出的芯片手冊等資料。但是初學單片機，直接看芯片手冊資料恐怕很難弄明白，尤其是看到一堆英文、陌生的電路、名詞術語，如果是我，一定也會抓狂的。但是這里我還是給出一張從Atmel官方的《Atmel 8051 Microcontrollers Hardware Manual》中截取的圖片。

給出這張圖片并不是為了打擊大家學習熱情，而是希望大家能明白，我們所見過的各種單片機資料到底是怎么來的，到底是否準確，這一切都可以通過官方資料弄清楚，對于大家以后深入學習一些東西有一定的幫助。

上圖正是官方給出的權威的51單片機IO口結構圖?？梢钥闯?，單片機的四組IO口內部結構各不相同，原因是有些IO口有第二功能，入門篇里面提到過。

還記得這張管腳圖嗎？括號中標注的就是IO口的第二功能名稱。除了P1以外，每個接口都有第二功能。介紹單片機系統(tǒng)模塊時，我提到51單片機有預留擴展存儲器的接口，正是圖中的P0和P1的第二功能（同時還要用到29、30等管腳）。因為用的不多，涉及知識也比較深入，就不做具體研究了。順便一提，其實這里我們看到的AD0~AD7，就是用于并行口的。而P3口的第二功能，就包括串口等，后面學到了還會具體介紹。

由于深入理解IO口的原理涉及到很多電路甚至微機原理相關知識，這里只做簡化介紹，能滿足絕大多數(shù)情況下的需要。作為普通IO口使用時，四個IO口的工作原理基本一致。

下面的圖是從前面圖中的P1電路中裁剪出來的，也是我們需要理解的關鍵。

右邊的P1.X表示P1的一個IO口，如P1.0；電阻右邊寫的英文是內部上拉電阻的意思，之所以叫上拉電阻，是因為電阻的一端接在VCC上。下面的三角形表示接地，相當于GND。除此之外，最關鍵的一個器件是下面這個。

這個器件的本質是晶體管，起到電子開關的作用（如果想深入了解，可以學習模擬電路相關的知識，或者等到原理篇中介紹）。上面的電路可以大致等效成下圖。注意，這樣的結構只是一個IO口，整個單片機中有32個這種結構。

圖中的R為阻值10k的上拉電阻，S是由前面的晶體管等效的電子開關。藍色框中的部分在單片機內部。

S的開關狀態(tài)由CPU控制。當用程序設置P1.0管腳為低電平時，電子開關S閉合。實際上電子開關S閉合時，兩端還有很小的電阻。根據(jù)分壓原理，P1.0上會有一個很低的電壓，近似0V，已經(jīng)可以視為低電平了。當設置管腳為高電平時S斷開，P1.0通過10k上拉電阻接到VCC上。如果用電壓表測量，因為電壓表內阻很大，所以可以得出其電壓值為高電平。

前面介紹了點亮第一個LED的程序和電路。程序如下：

#include

sbit LED = P1^0;

void main()

{

LED = 0;

while(1);

}