單片機(jī)的I/O引腳（輸出篇）
一、I/O引腳的特性
單片機(jī)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(gè)腳是I/O引腳。它們也叫單片機(jī)的并口。
這32個(gè)I/O引腳全是數(shù)字的（即只會(huì)出現(xiàn)或只允許0、1變化）。
這32個(gè)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(biāo)注，每組里的各位用Px．y區(qū)別，如P0口的8位標(biāo)記為P0．0～P0．7（x＝0～3；y＝0～7）。
當(dāng)然，這四個(gè)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(gè)口P0、P1、P2、P3（共32根引線）在內(nèi)部映射有4個(gè)8位專用寄存器，名字也叫P0、P1、P2、P3，對(duì)這4個(gè)寄存器進(jìn)行操作，也就可對(duì)32根引線進(jìn)行操作（它們一一對(duì)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(gè)字節(jié)為8位二進(jìn)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(zhǎng)；若CPU為8位機(jī)，則字長(zhǎng)為8位，正好等于一個(gè)字節(jié)；若CPU為16位機(jī)，則字長(zhǎng)為16位，所以字操作時(shí)，一次就對(duì)兩個(gè)字節(jié)進(jìn)行處理，同理，我們就知道當(dāng)CPU為32位機(jī)、64位機(jī)時(shí)，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(duì)8位二進(jìn)制同時(shí)進(jìn)行操作。說到這里，大家肯定能回答什么叫位操作了，即對(duì)一個(gè)字節(jié)里的某一位進(jìn)行操作。再次強(qiáng)調(diào)一下，以上所講的操作、處理，就是對(duì)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(gè)口P0、P1、P2、P3即可字節(jié)操作，也可位操作。（同學(xué)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(jìn)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(jī)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(jī)根據(jù)設(shè)定、經(jīng)過運(yùn)算、甚至是智能的對(duì)外部世界作出反應(yīng)，進(jìn)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(fù)雜一些，所以，51單片機(jī)的這32個(gè)輸入和輸出口，也叫準(zhǔn)雙向口。我們下邊先講簡(jiǎn)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(gè)口作為輸出口用，很明白，當(dāng)其中的某個(gè)腳為1時(shí)，該腳所接的LED是“滅”的；反之，為0時(shí)，則“亮”。如下圖所示？梢姡@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(huì)顛倒的）。
由此我們也看出，學(xué)習(xí)單片機(jī)，軟、硬件是分不開的，這是它的顯著的特點(diǎn)。
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(biāo)號(hào)：】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(hào)內(nèi)的內(nèi)容可有可無，若要的話，一定注意標(biāo)點(diǎn)符號(hào)不能省略；操作碼必有，它是簡(jiǎn)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(hào)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(xì)的注釋，且不是簡(jiǎn)單的指令說明，而是其物理的、硬件的、實(shí)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(gè)腳（P1.0~P1.7）全部變?yōu)榈碗娖，?dāng)然，P1口的8只發(fā)光管都會(huì)點(diǎn)亮；（指令中的操作數(shù)2也可寫成＃0、＃0H，前者是10進(jìn)制寫法，后者是16進(jìn)制寫法，均可）
Mov P1，＃11111111B ；這條指令相反，8只發(fā)光管都會(huì)滅。
位輸出的指令
Clr P1.0 ；該指令使P1口的0腳變?yōu)榈碗娖剑拥哪侵话l(fā)光管亮，不會(huì)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(zhǔn)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(diǎn)亮，每個(gè)發(fā)光管點(diǎn)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(diǎn)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(fèi)掉200ms的時(shí)間，讓剛亮的兩只發(fā)光管能亮200ms時(shí)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(biāo)號(hào)為main處，繼續(xù)執(zhí)行指令，永遠(yuǎn)往復(fù)。
以下給出延時(shí)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(zhǔn)備工作，使所有LED全滅
Loop: Clr P1.0 ;P1.0腳所接發(fā)光管點(diǎn)亮
Clr P3.0 ;P3.0腳所接發(fā)光管點(diǎn)亮
Lcall ys200ms
Setb P1.0
Setb P3.0 ;在點(diǎn)亮下一只前，關(guān)掉已點(diǎn)亮的
Clr P1.1 ;P1.1腳所接發(fā)光管點(diǎn)亮
Clr P3.1 ;P3.1腳所接發(fā)光管點(diǎn)亮
Lcall ys200ms
Setb P1.1
Setb P3.1 ;在點(diǎn)亮下一只前，關(guān)掉已點(diǎn)亮的
Clr P1.2 ;P1.2腳所接發(fā)光管點(diǎn)亮
Clr P3.2 ;P3.2腳所接發(fā)光管點(diǎn)亮
Lcall ys200ms
Setb P1.2
Setb P3.2 ;在點(diǎn)亮下一只前，關(guān)掉已點(diǎn)亮的
Clr P1.3 ;P1.3腳所接發(fā)光管點(diǎn)亮
Clr P3.3 ;P3.3腳所接發(fā)光管點(diǎn)亮
Lcall ys200ms
Setb P1.3
Setb P3.3 ;在點(diǎn)亮下一只前，關(guān)掉已點(diǎn)亮的
Clr P1.4 ;P1.4腳所接發(fā)光管點(diǎn)亮
Clr P3.4 ;P3.4腳所接發(fā)光管點(diǎn)亮
Lcall ys200ms
Setb P1.4
Setb P3.4 ;在點(diǎn)亮下一只前，關(guān)掉已點(diǎn)亮的
Clr P1.5 ;P1.5腳所接發(fā)光管點(diǎn)亮
Clr P3.5 ;P3.5腳所接發(fā)光管點(diǎn)亮
Lcall ys200ms
Setb P1.5
Setb P3.5 ;在點(diǎn)亮下一只前，關(guān)掉已點(diǎn)亮的
Clr P1.6 ;P1.6腳所接發(fā)光管點(diǎn)亮
Clr P3.6 ;P3.6腳所接發(fā)光管點(diǎn)亮
Lcall ys200ms
Setb P1.6
Setb P3.6 ;在點(diǎn)亮下一只前，關(guān)掉已點(diǎn)亮的
Clr P1.7 ;P1.7腳所接發(fā)光管點(diǎn)亮
Clr P3.7 ;P3.7腳所接發(fā)光管點(diǎn)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(biāo)號(hào)LOOP處繼續(xù)反復(fù)
;***********************************************************
延時(shí)子程序同上，不再重復(fù)。
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(shí)還有更多的方法完成這一任務(wù)。由此，我們的同學(xué)們應(yīng)該領(lǐng)會(huì)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(dá)到目的的。
最后強(qiáng)調(diào)一下，做這些發(fā)光管亮滅實(shí)驗(yàn)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(shí)間控制，就能對(duì)任何其他的外部設(shè)備進(jìn)行控制，如彩燈、電動(dòng)機(jī)、車床等，只是變一變相應(yīng)的電路而已。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2023-04-07
