考点5 了解单片机并行IO口特点及使用，了解按键结构和原理《单片机原理及应用》四川省（对口招生）电子信息类 知识点讲解

四川省（对口招生）电子信息类《单片机原理及应用》 知识点讲解 考点5 了解单片机并行I/O口特点及使用，了解按键结构和原理 【考情分析】 本考点是单片机硬件应用基础核心内容，在高职单招、中职升高职联考及电子信息类专业技能高考中高频考查，是单片机输入输出系统、人机交互设计的基础。考查形式以单选题、判断题、填空题为主，侧重并行I/O口特性区分、按键工作原理、消抖方法等基础知识点，需准确记忆各接口特点与按键硬件原理。 考纲解读 1 掌握51单片机并行I/O口（P0/P1/P2/P3）的结构特点及功能 2 了解并行I/O口的使用方法与注意事项 3 掌握独立按键、矩阵按键的结构与工作原理 51单片机并行I/O口概述： 51系列单片机共有4个8位并行I/O口，分别为P0、P1、P2、P3口，共32根独立I/O引脚，可实现数据并行输入/输出功能，是单片机与外部设备连接的核心接口。各接口均为准双向口，内部结构与驱动能力不同，使用时需注意上拉电阻配置。 1. P0口（32-39脚） 结构特点：8位漏极开路型双向I/O口，内部无上拉电阻，驱动能力最强（可驱动8个TTL电路）。 主要功能： ① 作为通用I/O口使用时，必须外接上拉电阻； ② 作为地址/数据总线使用时，无需外接电阻，分时传输低8位地址和8位数据； ③ 常用于外部存储器扩展、数据总线传输。 2. P1口（1-8脚） 结构特点：8位准双向I/O口，内部带有上拉电阻，驱动能力中等（可驱动4个TTL电路）。 主要功能： ① 唯一的单功能通用I/O口，只能作为通用输入/输出使用； ② 无需外接上拉电阻，使用最简单，适合LED、按键等简单外设控制。 3. P2口（21-28脚） 结构特点：8位准双向I/O口，内部带有上拉电阻，驱动能力同P1口。 主要功能： ① 作为通用I/O口使用； ② 作为地址总线使用时，输出高8位地址，配合P0口实现16位地址总线； ③ 常用于外部存储器扩展时的高8位地址输出。 4. P3口（10-17脚） 结构特点：8位准双向I/O口，内部带有上拉电阻，驱动能力同P1口，具有双功能特性。 主要功能： ① 第一功能：通用I/O输入/输出； ② 第二功能：串行通信、中断、定时器、读写控制等特殊功能； ③ 典型复用：RXD/TXD、INT0/INT1、T0/T1、WR/RD。 并行I/O口使用注意事项： 1. 通用输出模式：可直接驱动LED、继电器等外设，P0口需外接上拉电阻。 2. 通用输入模式：需先向端口写入高电平“1”，再读取引脚状态。 3. 驱动能力：P0 > P1=P2=P3，大功率外设需加驱动电路。 4. 总线扩展：P0、P2口用于总线扩展时，不能作为通用I/O口使用。 按键结构和原理： 按键是最常用的输入设备，利用机械触点的通断实现电平变化，分为独立按键和矩阵按键两类。 1. 独立按键 结构：每个按键占用一根I/O口线，一端接地，另一端接I/O口，内部上拉电阻。 工作原理： ① 未按下：I/O口为高电平（1）； ② 按下：I/O口为低电平（0）； ③ 特点：电路简单、编程容易，适合按键数量少的场景。 2. 矩阵按键 结构：将按键排列成N行M列矩阵，行线和列线分别连接I/O口，节省I/O资源。 工作原理： ① 逐行扫描/行列反转法识别按键； ② N行M列最多可实现N×M个按键； ③ 适合按键数量多的场景（如键盘、计算器）。 按键消抖： 机械按键存在触点抖动现象，按下/松开时会产生5-10ms的电平波动，必须消抖才能正常识别。 1. 硬件消抖：使用RS触发器、RC滤波电路实现，消抖效果好，成本较高。 2. 软件消抖：通过延时程序（10-20ms）跳过抖动期，成本低、使用广泛，是考试重点。 例题1. 51单片机中，内部无上拉电阻，作为通用I/O口必须外接上拉电阻的是（） A. P1口 B. P0口 C. P2口 D. P3口 【解析】P0口为漏极开路结构，内部无上拉电阻，通用输出时必须外接上拉电阻。答案：B 例题2. 下列属于P3口第二功能的是（） A. 高8位地址输出 B. 通用I/O口 B. C. 串行接收RXD D. 数据总线 【解析】P3口具有双功能，RXD/TXD是其典型串行通信第二功能。答案：C 例题3. 独立按键未按下时，I/O口状态为（） A. 高电平 B. 低电平 C. 高阻态 D. 随机电平 【解析】独立按键接内部上拉电阻，未按下时为高电平。答案：A 例题4.（判断题）按键软件消抖常用延时时间为1-2ms。（） 【解析】按键消抖延时通常为10-20ms，1-2ms无法消除机械抖动。答案：× 【参考答案】 B C A × 【高考题实战】 真题1（2025高考 单选）51单片机唯一的单功能通用I/O口是（） A. P0 B. P1 C. P2 D. P3 真题2（2024高考 单选）矩阵按键的主要优点是（） A. 编程简单 B. 节省I/O口资源 C. 无需消抖 D. 电路简单 真题3（2025高考 判断）P2口可作为高8位地址总线使用。（） 真题4（2023单招 单选）按键消抖的根本原因是（） A. 电平过高 B. 机械触点抖动 C. 电压不稳 D. I/O口故障 真题5（2025高考 判断）P1口内部带有上拉电阻，无需外接即可使用。（） 【参考答案】B B √ B √ 【模拟演练】 一、单选题 1. 51单片机并行I/O口中，驱动能力最强的是（） 2. P3口的第二功能不包括以下哪项（） 3. 独立按键按下时，I/O口输入电平为（） 4. 软件消抖的常用延时时间是（） 5. 外部存储器扩展时，作为低8位地址和数据总线的是（） 6. 属于准双向I/O口且内部有上拉电阻的组合是（） 7. 矩阵按键4行4列最多可实现按键数量为（） 8. I/O口作为输入使用时，应先向端口写入（） 9. 下列适合控制LED灯的接口是（） 10. 51单片机共有并行I/O口数量为（） 二、判断题 1. P0口内部有上拉电阻，可直接作为通用输出口。（） 2. 独立按键比矩阵按键节省I/O口资源。（） 3. 所有并行I/O口都可以作为通用I/O口使用。（） 4. 按键消抖只有硬件消抖一种方式。（） 5. P3口是双功能I/O口，兼具通用和特殊功能。（） 6. I/O口输入模式下可直接读取引脚状态。（） 7. 矩阵按键需要通过扫描方式识别按键位置。（） 8. P2口常用于输出高8位地址信号。（） 9. 51单片机每个并行I/O口都是8位宽度。（） 10. 上拉电阻作用是将不确定电平钳位在高电平。（） 【参考答案】 1、 单选题 A B B C A A C B A C 2、 判断题 × × √ × √ × √ √ √ √ 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司zxxk.com 学科网（北京）股份有限公司 $