1. IO介紹

51單片機(jī)總的管腳有40個(gè)，但是其中能夠作為IO使用的只有32個(gè)，每8個(gè)分為一組，共4組。單片機(jī)要想實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能必然要使用到各種IO口，來完成各項(xiàng)功能，包括點(diǎn)亮LED，連接按鍵、鍵盤，各種I2C、SPI設(shè)備等。51單片機(jī)，4組IO的結(jié)構(gòu)略有不同，使用時(shí)應(yīng)當(dāng)注意。

P0屬于雙向IO，內(nèi)部沒有上拉電阻，作為輸出時(shí)，最好外加上拉電阻。

P1、P2、P3屬于準(zhǔn)雙向IO。“準(zhǔn)”體現(xiàn)在輸入時(shí)，必須先輸出“1”，才能正確讀到IO的輸入情況。

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P3口的各個(gè)IO均有復(fù)用功能：

2. IO編程

對(duì)于IO的操作無非是讀輸入和寫輸出，通過讀寫相應(yīng)的寄存器（P0、P1、P2、P3）就可以實(shí)現(xiàn)。

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2.1 字節(jié)尋址

字節(jié)尋址可以一次把8個(gè)IO全部訪問了，使用時(shí)把Px（x=0、1、2或3）當(dāng)作無符號(hào)字符變量（unsigned char）即可。

2.2 位尋址

51單片機(jī)有一類特殊的變量——位變量（bit），可以用來保存“0”或者“1”。

為了讀寫某個(gè)IO，可以定義特殊位變量（sbit）指定某一個(gè)IO，再進(jìn)行讀寫

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#include "reg52.h"

sbit LED=P1^0;

bit temp;

void main()

{

temp=LED;//確保temp為位變量（bit）

LED=1;

LED=0;

LED=temp;

}

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3.常用器件的驅(qū)動(dòng)電路

3.1 LED

單片機(jī)能夠提供的電流有限，一般采用這種方式驅(qū)動(dòng)LED：

當(dāng)P2^0=1是，LED兩端電壓差位0V，LED不發(fā)光。當(dāng)P2^0=1是，LED兩端存在電壓差，LED發(fā)光，串聯(lián)電阻的作用在于限流，阻值根據(jù)電源電壓和LED工作電流決定

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3.2?數(shù)碼管。

數(shù)碼管本質(zhì)是發(fā)光二極管按照一定位置排列的顯示數(shù)字的器件，可分為共陰極和共陽極兩類。按照數(shù)量可分為一位，兩位，四位甚至八位。

一位七段共陽極數(shù)碼管：

有的數(shù)碼管有八段，右下角會(huì)增加一個(gè)小數(shù)點(diǎn)。

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當(dāng)驅(qū)動(dòng)兩位8段數(shù)碼管時(shí)，按上面的方式會(huì)占用16個(gè)IO，這種方式成為靜態(tài)顯示。靜態(tài)顯示可以控制每一個(gè)數(shù)碼管，但是會(huì)極大的占用IO資源，當(dāng)數(shù)碼管數(shù)量較多時(shí)，這種方式明顯不適合。

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與靜態(tài)相對(duì)應(yīng)的是動(dòng)態(tài)顯示。每一個(gè)數(shù)碼管顯示一段時(shí)間，然后在切換到下一個(gè)。根據(jù)人眼的視覺暫留效應(yīng)，只要刷新的頻率超過24Hz，在人眼中就是連續(xù)的。把每一位數(shù)碼管的a,b,c,d,e,f,g,dp接在同一組IO上，再用另一組IO來控制具體顯示哪一個(gè)數(shù)碼管（公共端）。

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下面四位共陰極數(shù)碼管示例，公共端用三極管做開關(guān)：

數(shù)碼管顯示段碼如下

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unsigned char code DUMA[]={ //共陰極顯示段碼，共陽極取反即可

0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f, //0-9

0x77,0x7c,0x39,0x5e,0x79,0x71 //a-f

};

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3.3 按鍵

可以用這種最簡(jiǎn)單的方式連接在IO上，為了保證能正確讀到輸入，先輸出“1”。如下圖，當(dāng)按鍵按下，P1^0=0， 當(dāng)按鍵松開，P1^0=1。

但實(shí)際上，由于開關(guān)接觸瞬間，電壓會(huì)產(chǎn)生不穩(wěn)定的跳變，稱為抖動(dòng)，如下圖：

抖動(dòng)的時(shí)間小于10ms，因此當(dāng)我們檢測(cè)到電平變化是，延時(shí)10ms即可。

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3.4 鍵盤

通過把按鍵組成4x4矩陣，可以使用8個(gè)IO連接16個(gè)按鍵。當(dāng)按鍵數(shù)量較多時(shí)，采用這種方式可以大大節(jié)約IO資源。

下面代碼是這種矩陣鍵盤的驅(qū)動(dòng)，delay10ms()根據(jù)具體的情況定義。

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#define key_port P2

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//檢測(cè)按鍵的返回值，可以檢測(cè)多個(gè)按鍵，返回一個(gè)16位的unsigned int型變量，某一個(gè)按鍵按下，相應(yīng)位置“1”

unsigned int KeyBoard_scan(void)

{

unsigned int ms=0,value=0;

key_port=0x0f;

while(key_port!=0x0f)

{

delay10ms();

if(key_port!=0x0f)

{

key_port=0x7f;

value |= (key_port^0x7f);

key_port=0xbf;

value |= (key_port^0xbf)<<4;

key_port=0xdf;

value |= (key_port^0xdf)<<8;

key_port=0xef;

value |= (key_port^0xef)<<12;

}

key_port=0x0f;

}

return value;

}

//檢測(cè)單個(gè)按鍵，value參數(shù)會(huì)寫回相應(yīng)鍵值0-15，返回值表示按鍵按下的時(shí)間，ms計(jì)

unsigned int KeyBoard(unsigned char *value)

{

unsigned int ms=0;

key_port=0x0f;

if(key_port!=0x0f)

{

delay10ms();

if(key_port!=0x0f)

{

ms=10;

key_port=0X0f;

switch(key_port)

{

case(0X07): *value=0;break;

case(0X0b): *value=1;break;

case(0X0d): *value=2;break;

case(0X0e): *value=3;break;

default: *value=0xff;

}

key_port=0Xf0;

switch(key_port)

{

case(0X70): *value=*value;break;

case(0Xb0): *value=*value+4;break;

case(0Xd0): *value=*value+8;break;

case(0Xe0): *value=*value+12;break;

default: *value=0xff;

}

while((key_port!=0xf0))

{

delay_ms_keyboard(1);

ms++;

}

return ms;

}

else *value=0xff;

}

else *value=0xff;

return 0;

}

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3.5?蜂鳴器

蜂鳴器分為有源蜂鳴器和無源蜂鳴器兩種。

有源蜂鳴器用低電平就可以觸發(fā)，發(fā)出的聲音頻率不會(huì)發(fā)生變化。

無源蜂鳴器需要用脈沖觸發(fā)，脈沖的頻率決定了聲音的頻率。

無源蜂鳴器的驅(qū)動(dòng)電路如下：