2.3 单片机并行输入输出口（教案）-《单片机技术与应用》(高教版第二版) 同步精品课堂

课  题

单片机并行I/O口

课  型

理论

课  时

2

授课班级

授课时间

授课教师

教材分析

内容为 “单片机技术” 的 I/O 口核心章节，系统讲解 MCS-51 系列 4 个并行 I/O 口（P0-P3）的结构（锁存器、驱动电路）、功能（通用 I/O/ 地址总线 / 第二功能）及操作规范（准双向口读写步骤、分时复用）。教材采用 “端口结构→功能详解→应用示例” 递进结构，通过结构图（图 2-2 至 2-5）和程序示例（如 MOV P0,#56H）强化理论与实践结合。作为单片机外围设备连接（如传感器、显示模块）、程序设计（I/O 口控制）的基础，本节为后续学习奠定硬件交互的底层支撑，重点培养学生端口功能分析能力及 “硬件 - 软件协同” 的工程思维，是电子信息类专业 “单片机技术” 课程的关键知识节点。

学情分析

学生已掌握单片机基础硬件结构，但对并行 I/O 口的具体结构及操作规范缺乏系统认知。部分学生易混淆 P0 口的双功能、P3 口第二功能与通用 I/O 的切换逻辑，对分时复用技术、带负载能力的实际应用理解较浅。需通过 “结构解析 - 功能对比 - 程序示例” 强化实践，突破抽象端口操作与具体电路设计的衔接瓶颈。

学习目标

知识目标：

1. 了解 MCS - 51 系列单片机 4 个并行 I/O 口（P0、P1、P2、P3）的基本结构和功能。
2. 掌握 P0 口作为通用 I/O 口和分时复用地址 / 数据总线的工作原理和使用方法。

技能目标：

1. 熟悉 P1、P2、P3 口的特点和功能，以及它们与 P0 口的区别。
2. 了解各 I/O 口的带负载能力和端口要求。

情感目标：

培养创新创业精神，能结合行业趋势提出创新性方案并推动落地实施。

学习重难点

重点：

1. P0 口作为通用 I/O 口和地址 / 数据总线的工作方式和操作方法。
2. P1、P2、P3 口的功能特点和使用注意事项。

难点：

1. P0 口在不同功能下的内部电路工作原理。
2. 各 I/O 口在实际应用中的合理选择和配置。

教学方法

案例分析、讲授法、小组讨论法

课前准备

1.查找相应网站资料，课堂演示使用。

2.学生课前预习。

教学媒体

电子课件、多媒体视频

教学过程

教学环节

教师活动设计

学生活动设计

设计意图

活动一：

创设情境

生成问题

【课程导入】

在单片机的应用中，I/O 口是实现与外部设备进行数据交互的重要接口。MCS - 51 系列单片机有 4 个并行 I/O 口，它们各自有什么特点和功能？在不同的应用场景中如何使用？让我们一起深入学习。

【新知识传授】

MCS - 51 系列单片机有 4 个双向 8 位 I/O 口（P0、P1、P2、P3），无外接存储器时可作为通用 I/O 口，CPU 可进行字节和位操作。特殊功能寄存器中的 P0、P1、P2、P3 寄存器是端口的锁存器。

         每个口包含：锁存器、输出驱动器、输入缓存器。

         具有字节寻址和位寻址功能。

         在访问片外扩展存储器时，低8位地址和数据由P0口 分时传送，高8位地址由P2口传送。

         在无片外扩展存储器的系统中，这4个口的每一位均 可作为通用I/O端口使用。在作为通用I/O端口使用时， 这4个口都是准双向口。

         P0 口

(1)      结构与功能

P0 口有 8 位，由锁存器、三态输入缓冲器、控制电路和驱动电路组成。具有通用 I/O 口和低 8 位地址 / 8 位双向数据总线两种功能。P0 口（P0.0～P0.7，第 39～32 引脚）

1.   接收并查看本节课堂任务书。
2.   了解学习目标，带着目标进行学习。
3.   观察生活中常见的多媒体信息形式，思考其背后的技术支撑。
4.   针对教师给出的问题，初步发表个人见解。
5.   目标明确：跟随教师引导，明确本节课学习目标。

1.以提问的方式导入课程，让学生带着问题有针对性的进行学习。

2.通过任务实施，调动学生积极性。

(2)      作为通用 I/O 口 - 输入操作

P0口作输入口时，P00—P07上的信号经过缓冲器送到内部数据总 线上。

在读引脚之前，要先将锁存器置1，否则总是读到0。 2、

读操作有2种：读引脚和读—改—写锁存器。

(3)      作为通用 I/O 口 - 输出操作

当P0 口作输出口时，待输出的数据通过数据总线，在写脉冲控制下写入锁存器。此时锁 存器的右端通过MUX与 V2 管相连，经V2 管反相后将数据直接送到PO口的引脚上，在引脚 上的数据就是所要输出的数据。

(4)      作为分时复用地址 / 数据总线

当外接存储器时，P0 口作为低 8 位地址和 8 位双向数据总线。

输出数据时，控制信号使相关电路工作；

输入数据时，CPU 自动完成锁存器写 1 操作，是真正的双向 I/O 口。

2.引导学生带着问题去课本寻找答案，明确本节课的学习内容。

3.展示本讲学习目标。

活动二：

调动思维

探究新知

【新知识传授】

         P1 口

(1)      结构与功能

         P1 口（P1.0～P1.7，第 1～8 引脚）：P1 口是专用的 8 位准双向 I/O 口，只有通用输入 / 输出功能。内部输出驱动器用上拉电阻代替场效晶体管，无需外接上拉电阻，无控制部分。输入时需先对锁存器写 1。

         作为输出时，无需外接上拉电阻，每个引脚可驱动 4 LSTTL 门电路。做输入口时，必须先向锁存器写“1”。

(2)      作为通用 I/O 口 - 输入操作/输出操作

P1口作输入口时，P1.0~P1.7上信号经缓冲器送到内部DB上。在读

1.   阅读探究：阅读课本相关内容，探究多媒体技术的产生背景。
2.   概念理解：理解多媒体、多媒体技术和多媒体系统的定义，并尝试用自己的话复述。
3.   要点记录：记录多媒体技术强调的要点，加深理解。

1.   了解学生现有知识储备。
2.   巩固练习。