输入输出端口详解

只看该作者 · 2021-7-6 14:24

1.引言：
PIC单片机引脚图：

在PIC16F87X 单片机中，28引脚型号的单片机有3 个I／O端口，分别是RA、RB和RC；40引脚型号单片机有5个 I／O端口，分别是RA、RB、RC、RD和RE。其中RA有6条口线，RE有3条口线，其余都有 8条口线。
PIC16F87X端口口线既可作普通I／O引脚，又可作某些部件或外围模块的外接引脚，比如端口引脚RC.4既可用作普通I／O脚，又可以作为SPI串行通信的数据输入引脚。这里只介绍端口的基本功能和基本用法，端口的其他复合功能，在以后介绍。

只看该作者 · 2021-7-6 14:25

2.与输入／输出端口相关的2个寄存器
PIC单片机中各个I／O端口都具备两个基本的专用寄存器：端口数据寄存器和端口方向寄存器。如下所示。

这些寄存器在RAM中都有统一的编址，即PIC单片机的端口都可以当作RAM单元来访问，无需专门的指令访问。

只看该作者 · 2021-7-6 14:31

3.输入／输出端口的基本结构
PIC16F87X的3/5个端口不但结构上存在差异，而且同一端口的各口线的内部结构也略有差别，但是他们的基本结构模型，如下图所示。

图中有三个D触发器(也称为锁存器)。
其中Data Latch代表了端口数据寄存器，例如PORTA、PORTB、PORTC；
TRIS Latch端口方向寄存器，例如TRISA、TRISB、TRISC；而Input Latch是端口设置为输入时作为缓冲器。
3.1 基本输入／输出端口的工作原理
下面对端口口线进行的基本操作说明如下：
⒈写I／O方向寄存器TRIS Latch
当方向寄存器中的内容为1时，则对应口线被设置为输入（Input）；当其内容为0时，则对应引脚设置为输出（Output）。
⒉ 经端口引脚输出数据
要把端口口线作为输出，必须要把该口线预先设定为输出态，即相应的TRIS Latch的内容必须为0。
⒊从端口引脚输入数据
要把端口口线作为输入，必须要把该口线预先设定为输出态，即相应的TRIS Latch的内容必须为1。
3.2输入／输出端口基本功能的应用举例
下面的实例是单键触发8位二进制累加计数器，是针对端口功能和ICD在线调试器上的硬件为基础而设计的。该实例中要用到的硬件电路如下图所示。

图中端口RC外接8条支路，这8条支路构成了端口RC的输出电路，其中8只电阻起限流作用，保护端口引脚和发光二极管LED；LED在高电平时发光。图中还使用了端口RB的RB0口线作为外接输入引脚。电阻R4为限流电阻，对RB0引脚起保护作用；电阻R21为上拉电阻，将RB0电平拉高；开关SW1用来人工输入低电平脉冲信号。

只看该作者 · 2021-7-6 14:32

程序设计思路：

刚接通电源时，8只发光二极管都不亮，表示计数器初始值为0。
按下开关SW1时，计数器值加l，D0点亮，表示二进制数00000001B，然后松开按钮；再次按下SW1时，计数器值又加1，D1点亮，表示二进制数00000010B，然后再松开按钮；依次类推。直到按了255次按钮时，D7~D0全部点亮，假如再次按动按钮将使计数器回0。如此循环往复。
设计按钮输入程序时，有一点需要注意，就是必须处理按钮在按下或松开时存在抖动现象，以免产生误判。按钮的去抖动一般都是调用延迟程序来消除抖动的。即在程序设计中，当查询到RB0上的首次电平变化后，马上延迟τ(例如10ms)，待RB0上的状态稳定后，再次查询确认，果真是按键动作(按下或者松开)，方认定为有效，否则，判为干扰脉冲。程序清单如下：

STATUS    EQU    03H
PORTB    EQU    06H
TRISB    EQU    86H
PORTC    EQU    07H
TRISC    EQU    87H
DATA1    EQU    20H       ; DATA1为延时变量
DATA2    EQU    21H       ; DATA2为延时变量
N1       EQU    D'13'       ;外层循环延时常数
N2       EQU    0FFH       ;内层循环延时常数
RP0       EQU    5H       ;体选位RP0
ORG       000H
   BSF STATUS, RP0       ;切换到RAM的体1
   MOVLW  00H                ;将端口C设为输出
   MOVWF  TRISC
   MOVLW  0FFH             ;将端口B设置为输入
   MOVWF  TRISB
   BCF STATUS, RP0       ;恢复到RAM的体0
   PORTC  EQU    07H
   TRISC  EQU    87H
   DATA1  EQU    20H       ; DATA1为延时变量
   DATA2  EQU    21H       ; DATA2为延时变量
   N1    EQU    D'13'    ;外层循环延时常数
   N2    EQU    0FFH       ;内层循环延时常数
   RP0 EQU    5H       ;体选位RP0
ORG    000H
   BSF    STATUS, RP0       ;切换到RAM的体1
   MOVLW  00H                ;将端口C设为输出
   MOVWF  TRISC
   MOVLW  0FFH             ;将端口B设置为输入
   MOVWF  TRISB
   BCF STATUS, RP0       ;恢复到RAM的体0

只看该作者 · 2021-7-6 14:32

汇编语言往往需要更多硬件知识，因此对于主攻软件或者有着良好C语言编程能力的人，我更像偏向于C编程。

只看该作者 · 2021-7-6 14:33

以下是用C语言编写的程序：

include <pic.h>
#define N1 13 //外循环
#define N2 0xff //内循环
static volatile bit PORTB0 @(unsigned)&PORTB*8+0; //端口可变设计
int DATA1,DATA2;
main() {
         TRISC=0xff; //Input ？？？？？？？  TRISC = 0x00;  //Output
         TRISB=0xff; //Input
         PORTC=0; //清零
check: if PORTB0==0 then goto check;  //监测是否有电平信号输入  有效电平信号1
         DELAY();  //延时去抖动
         if PORTB0==0 then goto check;//去抖动确定
         PORTC++; //C语言设计好处立刻就凸显出来了
CHECK1 if  PORTB0==1  goto  CHECK1;
         DELAY()
         if  PORTB0==1  goto  CHECK1;
         GOTO  check;
         while(1) {  };
}
void DELAY()
{
      DATA1=N1;
LP0: DATA2=N2;
LP1: if DATA2-- > 0 goto LP1;
      if DATA1-- > 0 goto LP0;
return;
  }