單片機的I/O引腳（輸出篇）

一、I/O引腳的特性

單片機的外部屬性就是它有眾多的I/O引腳，如40腳封裝的51系列，就有32個腳是I/O引腳。它們也叫單片機的并口。

這32個I/O引腳全是數(shù)字的（即只會出現(xiàn)或只允許0、1變化）。

這32個I/O引腳分成4組，每組8位（即8根I/O引腳），用P0、P1、P2、P3標注，每組里的各位用Px．y區(qū)別，如P0口的8位標記為P0．0～P0．7（x＝0～3；y＝0～7）。

當然，這四個口P0、P1、P2、P3是有區(qū)別的，它們都有另外的功能；若只做一般的I/O引腳用，可視它們是一樣的（我們這一講只考慮做一般的I/O引腳用）。

二、I/O引腳的尋址

這四個口P0、P1、P2、P3（共32根引線）在內(nèi)部映射有4個8位專用寄存器，名字也叫P0、P1、P2、P3，對這4個寄存器進行操作，也就可對32根引線進行操作（它們一一對應(yīng)），很方便。

這里介紹一下字操作、字節(jié)操作、位操作的概念：字是由字節(jié)組成的，一個字節(jié)為8位二進制。字的位數(shù)由CPU的位數(shù)（或CPU里寄存器的位數(shù)）決定，即字長；若CPU為8位機，則字長為8位，正好等于一個字節(jié)；若CPU為16位機，則字長為16位，所以字操作時，一次就對兩個字節(jié)進行處理，同理，我們就知道當CPU為32位機、64位機時，字操作所處理的字節(jié)數(shù)了。所謂字節(jié)操作，就是一次對8位二進制同時進行操作。說到這里，大家肯定能回答什么叫位操作了，即對一個字節(jié)里的某一位進行操作。再次強調(diào)一下，以上所講的操作、處理，就是對I/O引腳的尋址、就是執(zhí)行指令的過程，執(zhí)行的結(jié)果就是各位變0或1。

有了以上概念，我們就可以告訴大家，這四個口P0、P1、P2、P3即可字節(jié)操作，也可位操作。（同學們好好想一想，拿P1口做例，字節(jié)操作是怎么回事？位操作又是怎么回事？）再進一步，操作的含義是什么呢？答：輸入和輸出，即I/O。這32根線，每一根都可以輸入和輸出，輸入是單片機從外部接收數(shù)據(jù)和命令、感知外部世界的過程；輸出是單片機根據(jù)設(shè)定、經(jīng)過運算、甚至是智能的對外部世界作出反應(yīng)，進行控制的過程。從指令的角度看，輸入和輸出稍有不同，輸入稍復雜一些，所以，51單片機的這32個輸入和輸出口，也叫準雙向口。我們下邊先講簡單的輸出過程，而把輸入過程放在后邊的講座里。

三、I/O引腳的輸出

在第一講里，在最小系統(tǒng)的電路圖里，大家已知P1口和P3口接了16只發(fā)光二極管，現(xiàn)在我們將這兩個口作為輸出口用，很明白，當其中的某個腳為1時，該腳所接的LED是“滅”的；反之，為0時，則“亮”。如下圖所示。可見，這里的亮或滅是由硬件的接法決定的（若換一種接法，亮滅的電平會顛倒的）。

由此我們也看出，學習單片機，軟、硬件是分不開的，這是它的顯著的特點。

下面給大家介紹幾條I/O引腳輸出的指令：

先介紹指令格式

【標號：】操作碼操作數(shù)1，操作數(shù)2 【，操作數(shù)n】【；注釋】

以上的指令格式中，方括號內(nèi)的內(nèi)容可有可無，若要的話，一定注意標點符號不能省略；操作碼必有，它是簡單的英語單詞以助記符形式出現(xiàn)，便于記憶，它說明了操作的性質(zhì)；操作數(shù)可有可無，可多可少，中間以逗號分隔，它和操作碼之間至少空一格，它說明了操作的具體內(nèi)容；注釋也是可有可無，但規(guī)范和專業(yè)的做法是要有詳細的注釋，且不是簡單的指令說明，而是其物理的、硬件的、實質(zhì)性的解釋。

字節(jié)輸出的指令

Mov  P1，＃00000000B   ；該指令可使P1口的8個腳（P1.0~P1.7）全部變?yōu)榈碗娖?，當然，P1口的8只發(fā)光管都會點亮；（指令中的操作數(shù)2也可寫成＃0、＃0H，前者是10進制寫法，后者是16進制寫法，均可）

Mov   P1，＃11111111B   ；這條指令相反，8只發(fā)光管都會滅。

位輸出的指令

Clr   P1.0   ；該指令使P1口的0腳變?yōu)榈碗娖?，它所接的那只發(fā)光管亮，不會影響其他。

而  Setb   P1.0  這條指令就使P1口的0腳變?yōu)楦唠娖健?/p>

有了以上這些準備，下面我們就來編一段程序，讓P1口和P3口的發(fā)光管輪流點亮，每個發(fā)光管點亮200ms，輪流不息，俗稱“流水燈”。

四、流水燈編程

1．字節(jié)方式處理

;****************************************
           Org    0000H
;org為偽指令，告訴匯編程序，下面的指令從ROM的0000H處開始放
  Main:    Mov    P1,#11111110B
           Mov    P3,#11111110B
;可見，以上兩條指令使P1口的P1.0腳和P3口的P3.0腳所接發(fā)光管點亮
           Lcall    ys200ms
;上面是一條調(diào)用子程序指令，用意是讓CPU執(zhí)行一些其他無關(guān)的指令，耗費掉200ms的時間，讓剛亮的兩只發(fā)光管能亮200ms時間，否則，由于CPU執(zhí)行指令太快，我們將無法分清哪只發(fā)光管亮了。
           Mov    P1,#11111101B
           Mov    P3,#11111101B    ;很顯然，換了兩只發(fā)光管亮
           Lcall    ys200ms
           Mov    P1,#11111011B
           Mov    P3,#11111011B    ;很顯然，又換了兩只發(fā)光管亮
           Lcall    ys200ms
           Mov    P1,#11110111B
           Mov    P3,#11110111B    ;很顯然，又換了兩只發(fā)光管亮
           Lcall    ys200ms
           Mov    P1,#11101111B
           Mov    P3,#11101111B    ;很顯然，又換了兩只發(fā)光管亮
           Lcall    ys200ms
           Mov    P1,#11011111B
           Mov    P3,#11011111B    ;很顯然，又換了兩只發(fā)光管亮
           Lcall    ys200ms
           Mov    P1,#10111111B
           Mov    P3,#10111111B    ;很顯然，又換了兩只發(fā)光管亮
           Lcall    ys200ms
           Mov    P1,#01111111B
           Mov    P3,#01111111B    ;很顯然，又換了兩只發(fā)光管亮
           Lcall    ys200ms       
;到此為止，P1口和P3口的發(fā)光管輪流亮了一遍
           Ljmp    main
;我們應(yīng)該讓CPU返回開始處，再次開始亮燈循環(huán)，上邊這條指令就是無條件跳轉(zhuǎn)指令，命令CPU跳回標號為main處，繼續(xù)執(zhí)行指令，永遠往復。
以下給出延時子程序，以保持程序的完整性，但不講解，以后再說。
Ys200ms:   Mov    r7,#4
Ys0:       Mov    r6,#100
Ys1:       Mov    r5,#250
           Djnz    r5,$
           Djnz    r6,ys1
           Djnz    r7,ys0
           Ret
           End
;************************************************************
位處理方式
;**************************************************
           Org     0000H
Main:      Mov     P1,#0FFH
           Mov     P3,#0FFH   ;先做準備工作，使所有LED全滅
Loop:      Clr       P1.0       ;P1.0腳所接發(fā)光管點亮
           Clr       P3.0       ;P3.0腳所接發(fā)光管點亮
           Lcall     ys200ms
           Setb      P1.0
           Setb      P3.0       ;在點亮下一只前，關(guān)掉已點亮的
           Clr       P1.1       ;P1.1腳所接發(fā)光管點亮
           Clr       P3.1       ;P3.1腳所接發(fā)光管點亮
           Lcall     ys200ms
           Setb      P1.1
           Setb      P3.1       ;在點亮下一只前，關(guān)掉已點亮的
           Clr       P1.2       ;P1.2腳所接發(fā)光管點亮
           Clr       P3.2       ;P3.2腳所接發(fā)光管點亮
           Lcall     ys200ms
           Setb      P1.2
           Setb      P3.2       ;在點亮下一只前，關(guān)掉已點亮的
           Clr       P1.3       ;P1.3腳所接發(fā)光管點亮
           Clr       P3.3       ;P3.3腳所接發(fā)光管點亮
           Lcall     ys200ms
           Setb      P1.3
           Setb      P3.3       ;在點亮下一只前，關(guān)掉已點亮的
           Clr       P1.4       ;P1.4腳所接發(fā)光管點亮
           Clr       P3.4       ;P3.4腳所接發(fā)光管點亮
           Lcall     ys200ms
           Setb      P1.4
           Setb      P3.4       ;在點亮下一只前，關(guān)掉已點亮的
           Clr       P1.5       ;P1.5腳所接發(fā)光管點亮
           Clr       P3.5       ;P3.5腳所接發(fā)光管點亮
           Lcall     ys200ms
           Setb      P1.5
           Setb      P3.5       ;在點亮下一只前，關(guān)掉已點亮的
           Clr       P1.6       ;P1.6腳所接發(fā)光管點亮
           Clr       P3.6       ;P3.6腳所接發(fā)光管點亮
           Lcall     ys200ms
           Setb      P1.6
           Setb      P3.6       ;在點亮下一只前，關(guān)掉已點亮的
           Clr       P1.7       ;P1.7腳所接發(fā)光管點亮
           Clr       P3.7       ;P3.7腳所接發(fā)光管點亮
           Lcall     ys200ms
           Setb      P1.7       ;P1.7腳所接發(fā)光管滅
           Setb      P3.7       ;P3.7腳所接發(fā)光管滅    
           Ljmp     Loop       ;跳至標號LOOP處繼續(xù)反復
;***********************************************************
延時子程序同上，不再重復。

以上我們可看出，完成相同的任務(wù)，但編寫程序的方法卻不一樣，其實還有更多的方法完成這一任務(wù)。由此，我們的同學們應(yīng)該領(lǐng)會到，“指令是死的，人是活的”，“條條大道通北京”，只要發(fā)揮我們的聰明才智，總是可以達到目的的。

最后強調(diào)一下，做這些發(fā)光管亮滅實驗的意義何在？它的意義就在于：我們能使發(fā)光管隨心所欲的亮和滅，且有精確的時間控制，就能對任何其他的外部設(shè)備進行控制，如彩燈、電動機、車床等，只是變一變相應(yīng)的電路而已。

編輯：admin  最后修改時間：2023-04-07