51单片机的C51基础知识
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51单片机C语言编程入门(详讲版)
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3秒自动关闭窗口& & 一、P0端口的结构及工作原理
& & P0端口8位中的一位结构图见下图：
& & 由上图可见，P0端口由锁存器、输入缓冲器、切换开关、一个、一个与门及场效应管驱动构成。再看图的右边，标号为P0.X引脚的图标，也就是说P0.X引脚可以是P0.0到P0.7的任何一位，即在P0口有8个与上图相同的电路组成。
& & 下面，我们先就组成P0口的每个单元部份跟大家介绍一下：
& & 先看输入缓冲器：在P0口中，有两个三态的缓冲器，在学数字电路时，我们已知道，三态门有三个状态，即在其的输出端可以是高电平、低电平，同时还有一种就是高阻状态(或称为禁止状态)，大家看上图，上面一个是读锁存器的缓冲器，也就是说，要读取D锁存器输出端Q的数据，那就得使读锁存器的这个缓冲器的三态控制端(上图中标号为&读锁存器&端)有效。下面一个是读引脚的缓冲器，要读取P0.X引脚上的数据，也要使标号为&读引脚&的这个三态缓冲器的控制端有效，引脚上的数据才会传输到我们单片机的内部数据总线上。
& & D锁存器：构成一个锁存器，通常要用一个时序电路，时序的单元电路在学数字电路时我们已知道，一个可以保存一位的数(即具有保持功能)，在51单片机的32根I/O口线中都是用一个D触发器来构成锁存器的。大家看上图中的D锁存器，D端是数据输入端，CP是控制端(也就是时序控制信号输入端)，Q是输出端，Q非是反向输出端。
& & 对于D触发器来讲，当D输入端有一个输入信号，如果这时控制端CP没有信号(也就是时序脉冲没有到来)，这时输入端D的数据是无法传输到输出端Q及反向输出端Q非的。如果时序控制端CP的时序脉冲一旦到了，这时D端输入的数据就会传输到Q及Q非端。数据传送过来后，当CP时序控制端的时序信号消失了，这时，输出端还会保持着上次输入端D的数据(即把上次的数据锁存起来了)。如果下一个时序控制脉冲信号来了，这时D端的数据才再次传送到Q端，从而改变Q端的状态。
& & 多路开关：在51单片机中，当内部的够用(也就是不需要外扩展存储器时，这里讲的存储器包括数据存储器及程序存储器)时，P0口可以作为通用的输入输出端口(即I/O)使用，对于8031(内部没有ROM)的单片机或者编写的程序超过了单片机内部的存储器容量，需要外扩存储器时，P0口就作为&地址/数据&总线使用。那么这个多路选择开关就是用于选择是做为普通I/O口使用还是作为&数据/地址&总线使用的选择开关了。大家看上图，当多路开关与下面接通时，P0口是作为普通的I/O口使用的，当多路开关是与上面接通时，P0口是作为&地址/数据&总线使用的。
& & 输出驱动部份：从上图中我们已看出，P0口的输出是由两个MOS管组成的推拉式结构，也就是说，这两个MOS管一次只能导通一个，当V1导通时，V2就截止，当V2导通时，V1截止。
& & 与门、与：这两个单元电路的逻辑原理我们在第四课数字及常用逻辑电路时已做过介绍，不明白的同学请回到第四节去看看。
& & 前面我们已将P0口的各单元部件进行了一个详细的讲解，下面我们就来研究一下P0口做为I/O口及地址/数据总线使用时的具体工作过程。
& & 1、作为I/O端口使用时的工作原理
& & P0口作为I/O端口使用时，多路开关的控制信号为0(低电平)，看上图中的线线部份，多路开关的控制信号同时与与门的一个输入端是相接的，我们知道与门的逻辑特点是&全1出1，有0出0&那么控制信号是0的话，这时与门输出的也是一个0(低电平)，与让的输出是0，V1管就截止，在多路控制开关的控制信号是0(低电平)时，多路开关是与锁存器的Q非端相接的(即P0口作为I/O口线使用)。
& & P0口用作I/O口线，其由数据总线向引脚输出(即输出状态Output)的工作过程：当写锁存器信号CP 有效，数据总线的信号&锁存器的输入端D&锁存器的反向输出Q非端&多路开关&V2管的栅极&V2的漏极到输出端P0.X。前面我们已讲了，当多路开关的控制信号为低电平0时，与门输出为低电平，V1管是截止的，所以作为输出口时，P0是漏极开路输出，类似于OC门，当驱动上接时，需要外接上拉。
& & 下图就是由内部数据总线向P0口输出数据的流程图(红色箭头)。
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地址： 电话：(86)774-2826670&关于对51单片机端口上拉电阻的讨论　
前一段时间,看到实验室有个学弟设计了一个电路,其中还有一个键盘电路,取其原理是这样子的:
据这位师弟的意思是:在没有按下按键的时候,端口上是低电平,按下按键的时候端口上接上了高电平.
事实上,电路是不工作的.
问题比较多:
首先,将电源直接接到端口上是绝对不可以的.当按下按键的时候,会有很大的电流进入单片机.在工程上,这种往往应该加限流电阻的.一般选择1K的就可以.如果选择太大的电阻也不好,因为电阻上面压降太大,造成输入比应有的高电平低,造成错误.
其次,就算加了限流,这个电路也是不能工作的.检查AT89C51的DataSheet就会发现.技术手册中说:P0口是没有上拉电阻的端口;P1,P2,P3口带有上拉电阻.问题就出在这里,什么是上拉电阻,来看看图:
上面这个图,是红外线接收的电路图,看上面的这个电阻,就是上拉电阻.我们可以试图理解一下51单片机P2口的这个上拉电阻为这种形式:
其中的R就是上拉电阻.如果像我的那个师弟那样设计电路,电路就成了以下这种形式了:
看,从这个电路上,我们可以清晰的看出,不管你按键是否按下,IO端口上都是高电平.问题就在这里,我让我的这个师弟测测IO端口的电平在按下按键前后的变化,结果果然不出所料:不管他是否按下按键,都是高电平!!
从这里我们可以看出:DataSheet还是有用的,在设计的时候,有很多细节,需要注意,否则,可能功亏一篑.
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51单片机总结3——上拉电阻
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上拉电阻的作用：
用于为OC和OD门电路，提供驱动能力。
以OC(集电极开路)电路为例：
例如，达林顿管（其实就是复合三级管）集成块ULN2003. 内部一路的电路如图，就是一个集电极开路电路。
如果不加上拉电阻是无法高电平驱动其他器件的。因为当三极管截至市没有电流流通的路径，更谈不上驱动了。这个跟单片机P0口加上拉电阻的原理一样。
（2）提高高电平电位:
单片机P1口外接4×4矩阵键盘。另外复用P1.0~P1.3外接ULN2003控制驱动步进电机。
实验中遇到的问题：当接入ULN2003时键盘无法工作，去掉ULN2003后键盘工作正常。ULN2003工作正常。（注，两个部分不同时工作）
问题分析：由于键盘的结构，无非就是两个金属片的接通或断开。但是接入ＵＬＮ2003 后无法正常工作,说明是接入ULN2003影响到了P1口电平的变化。用万用表测的电压，当单片机输出高电平时，P1.0～P1.3电压1V左右，P1.4~P1.7电压4.3V左右，于是测AT89s52高低电平的判决电位，在1.3V左右。这样P1.0~P1.3始终是低电平，键盘根本无法实现扫描功能。
解决方法，只要抬高P1口高电平时的电位，就可以正常工作，
在P1口到ULN2003上串接电阻，起到分压的作用，就可以抬高电平。
给P1口接上拉电阻，跟P1口内部电阻并联，减小上拉电阻阻值，减小分得的电压，从而抬高P0口高电平电位。
采用第二种方案可以抬高电平到2.5V左右。键盘工作正常。
另外：我在做液晶显示实验的时候，数据线用的Ｐ０口，无法正常工作，不显示字符。但是乱动一下数据线就可以完成显示，但是显示现象并不正常，字符不是一次写入，而是乱动几次才能写完全部内容，正常应该一次全部显示 。原因是由于，我的P0口中有六个端口都外接并联三个发光二极管。，因为从资料上查到，P0口每一个端口最大可以吸收10MA电流，总电流不能超过26MA电流。这样算我的总电流已经到了40MA,呵呵。见笑了。所以怀疑是驱动的问题。于是去掉了几个二极管。显示一切正常。似乎问题已经解决，但总觉得还是有点问题，于是又经过几次试验，发现只有当P0.7端口的并联二极管去掉一个，再在其他端口接上一个发光二极管。此时也可以正常显示。但是这样P0口吸收电流在38MA，也超过了26MA不少。所以不是吸收电流太大的问题。仔细分析当端口并联外接三个二极管的时候等效于加了一个700欧左右的电阻，于是把二极管去掉换成一个1k电阻，液晶也无法显示。
经过仔细分析，我认为，由于P0.7是液晶忙信号的返回线路当这个端口返回高电平时说明，液晶正在处理数据，无法接收新的数据，返回0时说明空闲，可以接收新数据。
这样当上拉电阻太小了，液晶返回低电平时就有可能高过1.3V（AT89s52高低电平的判决电位），单片机接收到后，不会当作低电平，当然也就无法显示了。（程序设计的时检测到忙信号，继续检测）
总结：上拉电阻选择也有要求，呵呵。既不是越高越好也不是越低越好。根据需要选择。
这可能也叫，阻抗匹配吧。
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