单片机的I/O引脚（输出篇）

一、I/O引脚的特性
单片机的外部属性就是它有众多的I/O引脚，如40脚封装的51系列，就有32个脚是I/O引脚。它们也叫单片机的并口。
这32个I/O引脚全是数字的（即只会出现或只允许0、1变化）。
这32个I/O引脚分成4组，每组8位（即8根I/O引脚），用P0、P1、P2、P3标注，每组里的各位用Px．y区别，如P0口的8位标记为P0．0～P0．7（x＝0～3；y＝0～7）。
当然，这四个口P0、P1、P2、P3是有区别的，它们都有另外的功能；若只做一般的I/O引脚用，可视它们是一样的（我们这一讲只考虑做一般的I/O引脚用）。
二、I/O引脚的寻址
这四个口P0、P1、P2、P3（共32根引线）在内部映射有4个8位专用寄存器，名字也叫P0、P1、P2、P3，对这4个寄存器进行操作，也就可对32根引线进行操作（它们一一对应），很方便。
这里介绍一下字操作、字节操作、位操作的概念：字是由字节组成的，一个字节为8位二进制。字的位数由CPU的位数（或CPU里寄存器的位数）决定，即字长；若CPU为8位机，则字长为8位，正好等于一个字节；若CPU为16位机，则字长为16位，所以字操作时，一次就对两个字节进行处理，同理，我们就知道当CPU为32位机、64位机时，字操作所处理的字节数了。所谓字节操作，就是一次对8位二进制同时进行操作。说到这里，大家肯定能回答什么叫位操作了，即对一个字节里的某一位进行操作。再次强调一下，以上所讲的操作、处理，就是对I/O引脚的寻址、就是执行指令的过程，执行的结果就是各位变0或1。
有了以上概念，我们就可以告诉大家，这四个口P0、P1、P2、P3即可字节操作，也可位操作。（同学们好好想一想，拿P1口做例，字节操作是怎么回事？位操作又是怎么回事？）再进一步，操作的含义是什么呢？答：输入和输出，即I/O。这32根线，每一根都可以输入和输出，输入是单片机从外部接收数据和命令、感知外部世界的过程；输出是单片机根据设定、经过运算、甚至是智能的对外部世界作出反应，进行控制的过程。从指令的角度看，输入和输出稍有不同，输入稍复杂一些，所以，51单片机的这32个输入和输出口，也叫准双向口。我们下边先讲简单的输   出过程，而把输入过程放在后边的讲座里。

三、I/O引脚的输出
在第一讲里，在最小系统的电路图里，大家已知P1口和P3口接了16只发光二极管，现在我们将这两个口作为输出口用，很明白，当其中的某个脚为1时，该脚所接的LED是“灭”的；反之，为0时，则“亮”。如下图所示。可见，这里的亮或灭是由硬件的接法决定的（若换一种接法，亮灭的电平会颠倒的）。
由此我们也看出，学习单片机，软、硬件是分不开的，这是它的显著的特点。
下面给大家介绍几条I/O引脚输出的指令：
先介绍指令格式
【标号：】操作码操作数1，操作数2 【，操作数n】【；注释】
    以上的指令格式中，方括号内的内容可有可无，若要的话，一定注意标点符号不能省略；操作码必有，它是简单的英语单词以助记符形式出现，便于记忆，它说明了操作的性质；操作数可有可无，可多可少，中间以逗号分隔，它和操作码之间至少空一格，它说明了操作的具体内容；注释也是可有可无，但规范和专业的做法是要有详细的注释，且不是简单的指令说明，而是其物理的、硬件的、实质性的解释。
字节输出的指令
Mov  P1，＃00000000B   ；该指令可使P1口的8个脚（P1.0~P1.7）全部变为低电平，当然，P1口的8只发光管都会点亮；（指令中的操作数2也可写成＃0、＃0H，前者是10进制写法，后者是16进制写法，均可）
Mov   P1，＃11111111B   ；这条指令相反，8只发光管都会灭。
位输出的指令
Clr   P1.0   ；该指令使P1口的0脚变为低电平，它所接的那只发光管亮，不会影响其他。
而  Setb   P1.0  这条指令就使P1口的0脚变为高电平。
有了以上这些准备，下面我们就来编一段程序，让P1口和P3口的发光管轮流点亮，每个发光管点亮200ms，轮流不息，俗称“流水灯”。[page]
四、流水灯编程
1．字节方式处理
;****************************************
           Org    0000H 
;org为伪指令，告诉汇编程序，下面的指令从ROM的0000H处开始放
  Main:    Mov    P1,#11111110B
           Mov    P3,#11111110B
;可见，以上两条指令使P1口的P1.0脚和P3口的P3.0脚所接发光管点亮
           Lcall    ys200ms
;上面是一条调用子程序指令，用意是让CPU执行一些其他无关的指令，耗费掉200ms的时间，让刚亮的两只发光管能亮200ms时间，否则，由于CPU执行指令太快，我们将无法分清哪只发光管亮了。
           Mov    P1,#11111101B
           Mov    P3,#11111101B    ;很显然，换了两只发光管亮
           Lcall    ys200ms
           Mov    P1,#11111011B
           Mov    P3,#11111011B    ;很显然，又换了两只发光管亮
           Lcall    ys200ms
           Mov    P1,#11110111B
           Mov    P3,#11110111B    ;很显然，又换了两只发光管亮
           Lcall    ys200ms
           Mov    P1,#11101111B
           Mov    P3,#11101111B    ;很显然，又换了两只发光管亮
           Lcall    ys200ms
           Mov    P1,#11011111B
           Mov    P3,#11011111B    ;很显然，又换了两只发光管亮
           Lcall    ys200ms
           Mov    P1,#10111111B
           Mov    P3,#10111111B    ;很显然，又换了两只发光管亮
           Lcall    ys200ms
           Mov    P1,#01111111B
           Mov    P3,#01111111B    ;很显然，又换了两只发光管亮
           Lcall    ys200ms        
;到此为止，P1口和P3口的发光管轮流亮了一遍
           Ljmp    main
;我们应该让CPU返回开始处，再次开始亮灯循环，上边这条指令就是无条件跳转指令，命令CPU跳回标号为main处，继续执行指令，永远往复。
以下给出延时子程序，以保持程序的完整性，但不讲解，以后再说。
Ys200ms:   Mov    r7,#4
Ys0:       Mov    r6,#100
Ys1:       Mov    r5,#250
           Djnz    r5,$
           Djnz    r6,ys1
           Djnz    r7,ys0
           Ret
           End
;************************************************************
位处理方式
;**************************************************
           Org     0000H
Main:      Mov     P1,#0FFH
           Mov     P3,#0FFH   ;先做准备工作，使所有LED全灭
Loop:      Clr       P1.0       ;P1.0脚所接发光管点亮
           Clr       P3.0       ;P3.0脚所接发光管点亮
           Lcall     ys200ms
           Setb      P1.0
           Setb      P3.0       ;在点亮下一只前，关掉已点亮的
           Clr       P1.1       ;P1.1脚所接发光管点亮
           Clr       P3.1       ;P3.1脚所接发光管点亮
           Lcall     ys200ms
           Setb      P1.1
           Setb      P3.1       ;在点亮下一只前，关掉已点亮的
           Clr       P1.2       ;P1.2脚所接发光管点亮
           Clr       P3.2       ;P3.2脚所接发光管点亮
           Lcall     ys200ms
           Setb      P1.2
           Setb      P3.2       ;在点亮下一只前，关掉已点亮的
           Clr       P1.3       ;P1.3脚所接发光管点亮
           Clr       P3.3       ;P3.3脚所接发光管点亮
           Lcall     ys200ms
           Setb      P1.3
           Setb      P3.3       ;在点亮下一只前，关掉已点亮的
           Clr       P1.4       ;P1.4脚所接发光管点亮
           Clr       P3.4       ;P3.4脚所接发光管点亮
           Lcall     ys200ms
           Setb      P1.4
           Setb      P3.4       ;在点亮下一只前，关掉已点亮的
           Clr       P1.5       ;P1.5脚所接发光管点亮
           Clr       P3.5       ;P3.5脚所接发光管点亮
           Lcall     ys200ms
           Setb      P1.5
           Setb      P3.5       ;在点亮下一只前，关掉已点亮的
           Clr       P1.6       ;P1.6脚所接发光管点亮
           Clr       P3.6       ;P3.6脚所接发光管点亮
           Lcall     ys200ms
           Setb      P1.6
           Setb      P3.6       ;在点亮下一只前，关掉已点亮的
           Clr       P1.7       ;P1.7脚所接发光管点亮
           Clr       P3.7       ;P3.7脚所接发光管点亮
           Lcall     ys200ms
           Setb      P1.7       ;P1.7脚所接发光管灭
           Setb      P3.7       ;P3.7脚所接发光管灭     
           Ljmp     Loop       ;跳至标号LOOP处继续反复
;***********************************************************
延时子程序同上，不再重复。
以上我们可看出，完成相同的任务，但编写程序的方法却不一样，其实还有更多的方法完成这一任务。由此，我们的同学们应该领会到，“指令是死的，人是活的”，“条条大道通北京”，只要发挥我们的聪明才智，总是可以达到目的的。
最后强调一下，做这些发光管亮灭实验的意义何在？它的意义就在于：我们能使发光管随心所欲的亮和灭，且有精确的时间控制，就能对任何其他的外部设备进行控制，如彩灯、电动机、车床等，只是变一变相应的电路而已。