STC51单片机的IO配置问题解决方案.doc
STC51单片机的IO配置问题解决方案我们人类可以通过连接手脚上神经网络，肌腱，控制着我们的肌肉做出各种动作，完成各种造型。那单片机里的肌腱和神经就是今天我们要讲的主角-单片机的IO口。我们学习单片机，到底学什么呢？最终落脚点，就是落在单片机的IO口上，其实最终就是操作单片机的IO口，什么串口通讯，IIC通信协议，中断，定时器，最终在单片机上体现出来的还是我们对单片机IO口的操作。既然那么重要，今天我们就来好好的说一说单片机的IO口。说起单片机的IO口，大家肯定会笑话小编，这么简单的东西，还要你说。对，它是简单，看遍你是个人写的单片机教程，最开始讲编程就是从操作单片机IO口开始，都是从点亮一个LED灯开始，是的点亮一个LED灯，就是对单片机IO的最简单的操作，要么给高电平，要么给低电平，这也是操作IO的唯一的两个方法。怎么说？举个例子：要在某个IO上输出PWM信号，其实就是有规律的在这个IO上交替的给高低电平，给的速度快慢决定了PWM信号的频率，给的高电平的时间所占一个高低电平周期的多少，决定了这个PWM信号的占空比。这么一说，高大上的PWM信号是不是就简单多了。说了这么多，下面我们具体来说STC51单的IO的配置和各个模式的区别。· 正 · 文 · 来 · 啦 ·STC的51单片机为了更多更能的使用和运用于不同场合，STC51单片机设计了4中IO口模式，分别是：准双向IO口模式、推挽输出模式、高阻输入模式和开漏输出模式。每个IO口的模式配置，需要两个寄存器结合起来进行设置。这两个寄存器分别是PnM1和PnM0,（在STC8系列芯片中n=0,1,2,3,4,5,6,7），以P0口为例，配置P0口需要P0M1和P0M0两个寄存器进行配置，具体如下图：即P0M1寄存器的第0位和P0M0寄存器的第0位组合起来配置P0.0位的模式，P0M1寄存器的第1位和P0M0寄存器的第1位组合起来配置P0.1位的模式，P0口的其他位以此类推。具体的PnM1和PnM0寄存器的组合方式如下表所示：1、准双向I/O模式题准双向I/O模式与标准51相比，虽然在内部结构上是不同的，但在用法上类同，比如要作为输入时都必须先写“1”置成高电平，然后才能去读引脚的电平状态。兼容传统的51单片机，在上电复位后，常规的IO都是准双向IO模式。在准双向IO模式下，端口输出1时能力很弱，允许外部将其拉低，输出0时驱动能力很强，可以吸收很大电流（20mA）。从输出示意图可以看出，在此模式下有三个晶体管来适应不同的需求。当端口寄存器输出1且引脚也为1时，晶体管“弱上拉”打开，提供基本的驱动电流，如果引脚输出的1被外部电路拉低时，“极弱上拉”打开，且关闭“弱上拉”，此时外部需要有足够的灌电流来拉低引脚电平；当端口寄存器为1，且引脚悬空时，“极弱上拉”打开，提供微弱的电流来维持引脚的高电平；当端口寄存器由0变到1时，“强上拉”打开来加快引脚上电平从0到1的转换，强上拉打开后，引脚上电平由0到1的转换需要两个时钟周期，所以需要读外部状态的时候，在端口写1后需要加两个空操作来等待引脚电平的转换，完了读取到的状态才是实际引脚状态。准双向IO输出示意图2、推挽输出模式推挽输出的特点是不论输出高电平还是低电平都能驱动较大的电流，比如输出高电平时可以直接点亮LED(要串联几百欧限流电阻)，而在准双向I/O模式下很难办到。推挽输出模式输出示意图3、高阻输入模式此模式下，电流既不能流入也不能流出，这样可以获得比较高的输入阻抗，这在模拟比较器和ADC应用中是必需的。高阻态是数字电路中的术语，它既不是高电平也不是低电平，上一级电路输出到高阻输入接口，此接口不会对上一级电路的状态有影响，和没接一样，不产生电流的衰减，电平也由接入的电平决定，电路分析时高阻态可做开路理解。可以把它看作输出（输入）电阻非常大。这样在做ADC转换的时候是必须要的，我们都知道电压表的内阻我们认为是无穷大的，在此，我们用ADC转换实现电压表的时候，就需要在高阻模式下进行。注意，在此模式下，不提供20mA的灌电流的吸收能力。高阻输入模式示意图4、开漏输出模式开漏输出模式既可读外部状态，又可以对外输出高低电平，但是必须加上拉电阻。当端口锁存器输出0时，内部将关闭所有上拉晶体管，此时可以提供20mA的灌电流吸收能力；当端口寄存器输出1是，外部必须接上拉电阻，这也是此模式下的最大的优点-电气兼容性好，外部上拉电阻接3V电源，就能和3V逻辑器件接口，如果上拉电阻接5V电源，又可以与5V逻辑器件接口。开漏输出模式示意图STC8A特例一 -内部集成了上拉电阻 内部已经集成了3.7K的上拉电阻，可以通过上拉电阻控制寄存器实现禁止和使能。使能上拉电阻控制寄存器相关位后，对应引脚上将接通单片机内部的3.7K电阻，可以省去外部上拉电阻，禁止上拉电阻控制寄存器后将断开内部上拉电阻。官方给出的资料显示，此3.7K上拉电阻实测为4.2K左右，而且在P3.0和P3.1上的上拉电阻可能会略小一些。
