物理與電子工程學院

教案

物理與電子工程學院教案

微機與通佶教研室教師姓名：吳順偉年月日

課程名稱原理及授課專業(yè)和班級2019電子信息科學

娜與技術(shù)本科

授課章節(jié)與第二章單片機的結(jié)構(gòu)及原理

課時2

題目第二節(jié)并行I/O口

教學

目的1、了解單片機的并行I/O口的工作過程和內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2、掌握使用并行I/O口應(yīng)注意的三個重要問題

、采用討論式、啟發(fā)式的教學法，由淺入深的進行教學。

教學1

2、采用多媒體教學手段：制作與教材配套的課件、運用課件、網(wǎng)絡(luò)、

方法

錄像等手段進行教學。

教學

重點重點：使用并行I/O口應(yīng)注意的三個重要問題

難點：使用并行I/O口應(yīng)注意的三個重要問題

與單片機與大電流的負載相連接應(yīng)如何

難點

作業(yè)P12頁2T1

教學通過本節(jié)學習，了解單片機的并行I/O口的工作過程和內(nèi)部

小結(jié)結(jié)構(gòu)；掌握使用并行I/O口應(yīng)注意的三個重要問題

教學過程與內(nèi)容

第2章單片機的結(jié)構(gòu)及原理教學

后記

2.2并行I/O端口

4個雙向的8位并行I/O端口（Port）,記作P0?P3屬于特殊

功能寄存器，還可位尋址。

2.2.1P0端口（講解時強調(diào)端口完成的功能）

P0口某一位的電路包括：

（1）一個數(shù)據(jù)輸出鎖存器，用于數(shù)據(jù)位的鎖存

（2）兩個三態(tài)的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。

（3）一個多路轉(zhuǎn)接開關(guān)MUX,設(shè)置多路轉(zhuǎn)接開關(guān)的目的:P0口既作通用

I/O口，又可作為系統(tǒng)的地址/數(shù)據(jù)線口。

（4）數(shù)據(jù)輸出的驅(qū)動和控制電路，由兩只場效應(yīng)管（FET）組成，上面

的場效應(yīng)管構(gòu)成上拉電路。

P0口傳送地址或數(shù)據(jù)時，CPU發(fā)出控制信號為高電平，打開上面的

與門，使多路轉(zhuǎn)接開關(guān)MUX打向上邊，使內(nèi)部地址/數(shù)據(jù)線與卜面的場

效應(yīng)管處于反相接通狀態(tài)。這時的輸出驅(qū)動電路由于上卜兩個FET處

于反相，形成推拉式電路結(jié)構(gòu)，大大提高負載能力。

P0口作通用的I/O口使用。這時，CPU發(fā)來的“控制”信號為低電

平，上拉場效應(yīng)管截止，多路轉(zhuǎn)接開關(guān)MUX打向下邊，與D鎖存器的

Q*端接通。

（1）作輸出口使用

來自CPU的“寫入”脈沖加在D鎖存器的CP端，內(nèi)部總線上的數(shù)

據(jù)寫入D鎖存器，并向端口引腳PO.x輸出。注意：由于輸出電路是漏

吸開路（因為這時上拉場效應(yīng)管截止），必須外接上拉電阻才能有高

電平輸出。

（2）作輸入口使用

應(yīng)區(qū)分“讀引腳”和“讀端口”（或稱“讀鎖存器”）?！白x引腳”

信號把下方緩沖器打開，引腳上的狀態(tài)經(jīng)緩沖器讀入內(nèi)部總線；“讀

鎖存器”信號打開上面的緩沖器把鎖存器Q端的狀態(tài)讀入內(nèi)部總線。

2.2.2P1端口

字節(jié)地址90H,位地址90H?97H。P1口只作為通用的I/O口使用，在

電路結(jié)構(gòu)上與P0口有兩點區(qū)別：

（1）因為P1口只傳送數(shù)據(jù)，不再需要多路轉(zhuǎn)接開關(guān)MUX。

（2）由于P1口用來傳送數(shù)據(jù)，因此輸出電路中有上拉電阻，這樣電

路的輸出不是三態(tài)的，所以P1口是準雙向口。

因此：

（1）P1口作為輸出口使用時，外電路無需再接上拉電阻。

（2）P1口作為輸入口使用時;應(yīng)先向其鎖存器先寫入“1”，使輸出

驅(qū)動電路的FET截止。

2.2.3P2端口

字節(jié)地址為A0H,位地址A0H?A7H。

在實際應(yīng)用中，因為P2口用于為系統(tǒng)提供高位地址，有一個多路

轉(zhuǎn)接開關(guān)MUX。但MUX的一個輸入端不再是“地址/數(shù)據(jù)”，而是單一

的“地址”，因為P2口只作為地址線使用。當P2口用作為高位地址

線使用時，多路轉(zhuǎn)接開關(guān)應(yīng)接向“地址”端。正因為只作為地址線使

用，口的輸出用不著是三態(tài)的，所以，P2口也是一個準雙向口。P2□

也可以作為通用I/O口使用，這時，多路轉(zhuǎn)接開關(guān)接向鎖存器Q端。

2.2.4P3端口

P3口的字節(jié)地址為B0H,位地址為B0H?B7H。

P3口的第二功能定義，應(yīng)熟記。P3口的第二功能定義：

2.2.5P0?P3端口功能總結(jié)

思政教育主題：從細微的工作認真做起，培養(yǎng)工匠精神

通過單片機的內(nèi)部輸入輸出接出的使用接口應(yīng)該注意的問題等內(nèi)

容過程中。尤其是注意的三個問題中，如果使用中不注意這些問題，

就會造成產(chǎn)品不合格，最后設(shè)計的產(chǎn)品也不能出現(xiàn)實際的結(jié)果，會給

公司或者企.業(yè)的生產(chǎn)帶來嚴重的經(jīng)濟損失。比如以單片機控制智能車

為例，如果設(shè)計者沒有考慮注意問題中“單片機接口與大電流的負載

相接需要加隔離電路”,那他設(shè)計出來的智能車產(chǎn)品就會出現(xiàn)工作不

穩(wěn)定和不可靠的情況發(fā)生，就不能通過產(chǎn)品合格驗收，無法投放市場C

需要重新修改方案和做電路板等工作。嚴重影響了生產(chǎn)進度，給企業(yè)

造成極大的經(jīng)濟損失。因此教育學生一定從細微的工作認真做起，培

養(yǎng)扎實細致的工作作風，把自己逐漸培養(yǎng)成大國工匠。

使用中應(yīng)注意的問題：

(1)P0-P3口都是并行I/O口，都可用于數(shù)據(jù)的輸入和輸出，

P0口和P2口除了可進行數(shù)據(jù)的輸入/輸出外，通常用來構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)

據(jù)總線和地址總線，所以在電路中有一個多路轉(zhuǎn)接開關(guān)MUX,以便進行

兩種用途的轉(zhuǎn)換。而P1口和P3口沒有構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線和地址總

線的功能，因此，在電路中沒有多路轉(zhuǎn)接開關(guān)MUX。由于P0口可作為

地址/數(shù)據(jù)復用線使用，需傳送系統(tǒng)的低8位地址和8位數(shù)據(jù)，因此MUX

的一個輸入端為“地址/數(shù)據(jù)”信號。而P2口僅作為高位地址線使用，

不涉及數(shù)據(jù)，所以MUX的一個輸入信號為“地址”。

(2)在4個口中只有P0口是一個真正的雙向口，P1?P3口都是

準雙向口。原因:P0口作為系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線使用時，為保證數(shù)據(jù)的正確

芍送，需要解決芯片內(nèi)外的隔離問題，即只有在數(shù)據(jù)傳送時芯片內(nèi)外

才接通；不進行數(shù)據(jù)傳送時，芯片內(nèi)外應(yīng)處于隔離狀態(tài)。為此，要求

P0口的輸出緩沖器是一個三態(tài)門。

在P0口中輸出三態(tài)門是由兩只場效應(yīng)管(FET)組成，所以是一個真

正的雙向口。而