1. IO介紹

51單片機總的管腳有40個，但是其中能夠作為IO使用的只有32個，每8個分為一組，共4組。單片機要想實現預定功能必然要使用到各種IO口，來完成各項功能，包括點亮LED，連接按鍵、鍵盤，各種I2C、SPI設備等。51單片機，4組IO的結構略有不同，使用時應當注意。

P0屬于雙向IO，內部沒有上拉電阻，作為輸出時，最好外加上拉電阻。

P1、P2、P3屬于準雙向IO。“準”體現在輸入時，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IO均有復用功能：

2. IO編程

對于IO的操作無非是讀輸入和寫輸出，通過讀寫相應的寄存器（P0、P1、P2、P3）就可以實現。

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2.1 字節尋址

字節尋址可以一次把8個IO全部訪問了，使用時把Px（x=0、1、2或3）當作無符號字符變量（unsigned char）即可。

2.2 位尋址

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

為了讀寫某個IO，可以定義特殊位變量（sbit）指定某一個IO，再進行讀寫

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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.常用器件的驅動電路

3.1 LED

單片機能夠提供的電流有限，一般采用這種方式驅動LED：

當P2^0=1是，LED兩端電壓差位0V，LED不發光。當P2^0=1是，LED兩端存在電壓差，LED發光，串聯電阻的作用在于限流，阻值根據電源電壓和LED工作電流決定

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3.2?數碼管。

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

一位七段共陽極數碼管：

有的數碼管有八段，右下角會增加一個小數點。

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當驅動兩位8段數碼管時，按上面的方式會占用16個IO，這種方式成為靜態顯示。靜態顯示可以控制每一個數碼管，但是會極大的占用IO資源，當數碼管數量較多時，這種方式明顯不適合。

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與靜態相對應的是動態顯示。每一個數碼管顯示一段時間，然后在切換到下一個。根據人眼的視覺暫留效應，只要刷新的頻率超過24Hz，在人眼中就是連續的。把每一位數碼管的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數碼管（公共端）。

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下面四位共陰極數碼管示例，公共端用三極管做開關：

數碼管顯示段碼如下

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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，當按鍵按下，P1^0=0， 當按鍵松開，P1^0=1。

但實際上，由于開關接觸瞬間，電壓會產生不穩定的跳變，稱為抖動，如下圖：

抖動的時間小于10ms，因此當我們檢測到電平變化是，延時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IO連接16個按鍵。當按鍵數量較多時，采用這種方式可以大大節約IO資源。

下面代碼是這種矩陣鍵盤的驅動，delay10ms()根據具體的情況定義。

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#define key_port P2

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//檢測按鍵的返回值，可以檢測多個按鍵，返回一個16位的unsigned int型變量，某一個按鍵按下，相應位置“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;

}

//檢測單個按鍵，value參數會寫回相應鍵值0-15，返回值表示按鍵按下的時間，ms計

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，發出的聲音頻率不會發生變化。

無源蜂鳴器需要用脈沖觸發，脈沖的頻率決定了聲音的頻率。

無源蜂鳴器的驅動電路如下：