51單片機的P1、P2、P3口的工作原理

1、P1口某一位的內(nèi)部電路結構如下圖所示，在51單片機的P0，P1，P2，P3口中，P1口的結構最簡單，用途也最單一。僅僅只作為普通的數(shù)據(jù)輸入/輸出（I/O）端口使用。從圖中可以看出，P0口與P1口的主要差別在于：P1端口用內(nèi)部上拉電阻代替了P0端口的場效應管，并且輸出的信息只有內(nèi)部總線的信息，沒有了數(shù)據(jù)/地址總線的復用。

1）P1口用作輸入端口

如果P1口用作輸入端口，即Q=0,/Q=1；則場效應管導通，引腳被直接連到電源的地GND上，即使引腳輸入的是高電平，被直接拉低為“0“，所以，與P0端口一樣，在將數(shù)據(jù)輸入P1端口之前，先要通過內(nèi)部總線向鎖存器寫”1“，這樣/Q=0，場效應管截止，P1端口輸入的“1”才可以送到三態(tài)緩沖器的輸入端，此時再給三態(tài)門的讀引腳送一個讀控制信號，引腳上的“1”就可以通過三態(tài)緩沖器送到內(nèi)部總線。具有這種操作特點的輸入/輸出端口，一般稱之為準雙向I/O口，51單片機的P1，P2，P3口都是準雙向口。而P0端口由于輸出具有三態(tài)功能（輸出端口的三態(tài)是指：高電平，低電平，高阻態(tài)這三態(tài)），所以在作為輸入端口時，無需先寫“1”然后再進行讀操作。

2）P1口用作輸出端口

如果P1口用作輸出端口，應給鎖存器的寫鎖存CP端輸入寫脈沖信號，內(nèi)部總線送來的數(shù)據(jù)就可以通過D端進入鎖存器并從Q和/Q端輸出，如果D端輸入“1”，則/Q=0，場效應管截止，由于上拉電阻的作用，在P1.X引腳輸出高電平“1”，反之，如果D端輸入“0”，則/Q=1，場效應管導通， P1.X引腳連到地線上，從而在引腳輸出“0”。

2、P2口的內(nèi)部電路結構如下圖所示，可以看出P2口既有片內(nèi)上拉電阻，又有切換開關MUX，所以P2口在功能上兼有P0和P1端口的特點，這主要體現(xiàn)在輸出功能上，當切換開關向下接通時，從內(nèi)部總線輸出的一位數(shù)據(jù)經(jīng)反相器和場效應管反相后，輸出在端口引腳線上；當多路開關向上時，輸出的一位地址信號也經(jīng)反相器和場效應管反相后，輸出在端口引腳線上。
1）P2口用作輸入端口

如果P2口用作輸入端口，即Q=0,/Q=1；則場效應管導通，引腳被直接連到電源的地GND上，即使引腳輸入的是高電平，被直接拉低為“0“，所以，與P0端口一樣，在將數(shù)據(jù)輸入P2端口之前，先要通過內(nèi)部總線向鎖存器寫”1“，這樣/Q=0，場效應管截止，P2端口輸入的“1”才可以送到三態(tài)緩沖器的輸入端，此時再給三態(tài)門的讀引腳送一個讀控制信號，引腳上的“1”就可以通過三態(tài)緩沖器送到內(nèi)部總線。

2）P2口用作輸出端口

如果P2口用作輸出端口，應給鎖存器的寫鎖存CP端輸入寫脈沖信號，內(nèi)部總線送來的數(shù)據(jù)就可以通過D端進入鎖存器并從Q和/Q端輸出，再通過電子開關、非門和場效應管從端口輸出。

3、P3口的內(nèi)部電路結構如下圖所示，可以看出P3口和P1口的結構相似，區(qū)別僅在于P3端口的個端口線有兩種功能選擇，當處于第一功能時，第二輸出功能線為1，此時，內(nèi)部總線信號經(jīng)鎖存器和場效應管輸入/輸出，其作用與P1端口作用相同，當處于第二功能時，鎖存器輸出1，通過第二輸出功能線輸出特定的信號，在輸入方面，既可以通過緩沖器讀入引腳信號。還可以通過替代輸入功能讀入片內(nèi)的特定第二功能信號。

1）P3口用作輸入端口

P3用作輸入端口時，其使用方法與P1和P2類似。

2）P2口用作輸出端口

P3用作輸出端口時，其使用方法與P1和P2類似。

使P3端口各引腳處于第二功能的條件是:

1、串行I/O處于運行狀態(tài)(RXD,TXD);

2、打開了處部中斷(INT0,INT1);

3、定時器/計數(shù)器處于外部計數(shù)狀態(tài)(T0,T1)

4、執(zhí)行讀寫外部RAM的指令(RD,WR)

在應用中,如不設定P3端口各位的第二功能(WR,RD信號的的產(chǎn)生不用設置),則P3端口線自動處于第一功能狀態(tài)，也就是靜態(tài)I／O端口的工作狀態(tài)。在更多的場合是根據(jù)應用的需要，把幾條端口線設置為第二功能，而另外幾條端口線處于第一功能運行狀態(tài)。在這種情況下，不宜對P3端口作字節(jié)操作，需采用位操作的形式。

端口的負載能力和輸入／輸出操作:

P0端口能驅動8個LSTTL負載。如需增加負載能力，可在P0總線上增加總線驅動器。