2.1.10 AT89S51/AT89S52单片机的并行I/O口
单片机内部有P0～P3口共4个8位双向I/O口，外设可直接连接到这几条口线上，而无须另加接口芯片，P0～P3口的每个端口可以按字节输入/输出，也可以按位进行输入/输出，共32条口线，作为位控制十分方便。P0口为三态双向口，负载能力8个TTL电路。P1、P2、P3口为准双向口，负载能力为4个TTL电路，如果外设需要的驱动电流大，可加接驱动器。
AT89S51/AT89S52单片机共有4个8位的并行I/O口，分别为P0、P1、P2和P3口。这4个I/O口在单片机的使用中拥有非常重要的地位。可以说，对单片机的使用就是对其I/O口的使用。
单片机的4个I/O口既有字节地址又有位地址，所以它们可以按字节输入/输出数据，也可以按位输入/输出数据。
1.P0口的内部结构及功能
P0口的内部结构如图2.13所示，它由一个输出锁存器、两个三态输入缓冲器、一个转换开关MUX及控制电路和驱动电路组成。
图2.13 P0口的内部结构
单片机的P0口既可以作为通用I/O口使用，也可以作为地址/数据复用总线使用。单片机内部通过控制信号C来确定其工作状态，如图2.13所示。当C=0时，转换开关MUX处于图2.13中虚线所示位置，即P0口作为通用I/O口使用；当C=1时，转换开关MUX拨向反相器输出端位置，即P0口作为地址/数据复用总线使用。
1）P0口作为通用I/O口使用
P0口作为通用I/O口使用时，单片机硬件自动使控制信号C=0，转换开关MUX接锁存器反相输出
端。由于C=0，因此与场效应管T1连接的与门输出为0，即场效应管T1截止。
（1）P0口作为通用输入口使用。
当P0口作为通用输入口使用时，数据可以来自锁存器，即读锁存器，也可以来自引脚，即读引脚，如图2.13所示。
所谓读锁存器，就是指通过三态输入缓冲器1读锁存器Q端的状态。
所谓读引脚，就是指由读引脚信号将三态输入缓冲器2打开，引脚上的数据经三态输入缓冲器进入内部数据总线。
（2）P0口作为通用输出口使用。
当P0口作为通用输出口使用时，CPU执行输出指令，内部数据总线上的数据在写锁存器信号的作用下进入锁存器，经锁存器
端反相，再经场效应管T2反相，在P0引脚出现的数据正好是内部数据总线的数据。但必须注意，此时场效应管T1处于截止状态，当输出数据时，必须外接上拉电阻才能有高电平输出。
2）P0口作为地址/数据复用总线使用
P0口除了作为通用I/O口使用外，当单片机系统需要扩展片外存储器或其他I/O口芯片时，P0口也作为地址/数据（低8位地址）复用总线使用，单片机硬件自动使控制信号C=1，转换开关MUX连接反相器的输出端。
CPU在执行输出指令时，低8位地址信息和数据信息分时出现在地址/数据复用总线上。若地址/数据复用总线的状态为1，则与门输出为1，场效应管T1导通、T2截止，引脚输出为1；若地址/数据复用总线的状态为0，则与门输出为0，场效应管T1截止、T2导通，引脚输出为0。可见引脚输出的信息正好与地址/数据复用总线的信息相同。
CPU在执行输入指令时，首先低8位地址信息出现在地址/数据复用总线上，引脚的状态与地址/数据复用总线的地址信息相同。然后CPU自动转换开关MUX拨向锁存器，并向P0口写入0FFH，同时读引脚信号有效，数据经三态输入缓冲器2进入内部数据总线。
由此可见，P0口作为地址/数据复用总线使用时是一个真正的双向接口。
2.P1口的内部结构及功能
P1口的内部结构如图2.14所示。由于P1口仅作为通用I/O口使用，因此在内部结构上最为简单。它由一个输出锁存器、两个三态输入缓冲器和驱动电路组成。
当P1口作为通用输出口使用时，由于内部有上拉电阻，上拉电阻与场效应管共同组成输出驱动电路，已经能向外提供推挽电流负载，无须再外接上拉电阻。
当P1口作为通用输入口使用时，与P0口一样，也要先向其锁存器写入1，目的是使场效应管T截止。所以，P1口在作为通用I/O口时，属于准双向接口。
3.P2口的内部结构及功能
P2口的内部结构如图2.15所示，它由一个输出锁存器、两个三态输入缓冲器、一个转换开关MUX及一个反相器和驱动电路组成。
图2.14 P1口的内部结构
图2.15 P2口的内部结构
P2口即可以作为通用I/O口使用，也可以作为地址（高8位地址）总线使用。单片机内部通过控制信号C来确定其工作状态，如图2.15所示，当C=0时，转换开关MUX处于图2.15中虚线所示位置，即P2口作为通用I/O口使用；当C=1时，转换开关MUX拨向反相器输出端位置，即P2口作为地址总线使用。
1）P2口作为通用I/O口使用
当P2口作为输出口使用（C=0）时，与P1口一样，内部有上拉电阻，所以无须再外接上拉电阻。
当P2口作为输入口使用时，与P0、P1口一样，也要先向其锁存器写入1，目的是使场效应管T截止。所以，P2口在作为通用I/O口时，属于准双向接口。
2）P2口作为地址总线使用
P2口除了作为通用I/O口使用外，当单片机系统需要扩展片外存储器或其他I/O口芯片时，P2口也作为地址（高8位地址）总线使用，单片机硬件自动使控制信号C=1，转换开关MUX连接地址端，与P0口作为地址总线使用时相同，引脚输出的信息与地址总线的信息相同。
4.P3口的内部结构及功能
P3口的内部结构图如图2.16所示，它由一个输出锁存器、三个三态输入缓冲器、一个与非门和驱动电路组成。由于P3口有第二功能，因此在结构上与其他三个I/O口都不尽相同。
P3口与其他三个I/O口一样，既可以作为通用I/O口使用，又具有第二功能。
图2.16 P3口的内部结构
1）P3口作为通用I/O口使用
当P3口作为通用输入口使用时，与其他接口一样，也要先向其锁存器写入1。此时W信号自动为高电平1，从锁存器Q端输出的高电平信号经与非门输出，使场效应管T截止。P3口引脚的数据取决于外部信号。这时单片机内部产生读引脚信号，使三态输入缓冲器2打开，引脚上的数据经过三态输入缓冲器3（常开）、三态输入缓冲器2进入内部数据总线。
当P3口作为通用输出口使用时，与P1、P2口一样，内部有上拉电阻，所以无须再外接上拉电阻。此时，W信号自动为高电平1，为锁存器Q端数据输出打开与非门，输出数据经场效应管T从P3引脚输出。
2）P3口作为第二功能使用
当P3口使用第二功能时，8个引脚有不同的定义。
当P3口的某一位用作第二功能输出时，该位的锁存器输出端被单片机硬件自动置位，使与非门对第二功能信号的输出是打开的，从而实现第二功能信号的输出，由表2.3可知，第二功能输出的有TXD、
和
。
当P3口的某一位用作第二功能输入时，该位的锁存器输出端被单片机硬件自动置位，并且W信号在接口不作为第二功能输出时保持为1，此时与非门输出为低电平，场效应管T截止，该位引脚为高阻输入。此时端口不作为通用I/O口使用，因此该引脚信号无效，三态输入缓冲器2不导通。这样从引脚输入的第二功能信号经第二功能输入三态输入缓冲器3直接送给CPU处理。
P3口为双功能口。当P3口作为第一功能使用时，其功能与P1口的相同。当P3口作为第二功能使用时，每位功能定义如表2.3所示。
表2.3 P3口的第二功能
