作者：小代126

在上一篇推文中，我们将了STC单片机中IO的四种工作模式。忘记的老伙伴可以再去看看啊。那今天说的IO的特殊用法又是什么鬼。简单说就是因为STC单片机的IO有好多都带有复用功能，在单片机上电复位后，这些复用功能引脚的默认状态有一些特殊的规定或处理办法，若你不知晓，很有可能出现灾难性的问题，下面我们就来具体说说这些特殊的IO的用法。

· 正 · 文 · 来 · 啦 ·

在正常情况下，51单片机在上电复位后，所有IO口默认都为高电平，都工作在准双向IO模式，但是STC15系列以后的单片机出现了IO的4种工作模式，一个带有复用功能的IO在上电复位后就会出现不是准双向IO模式的情况，这些引脚在使用时就需要我们多多关照啦。

1、PWM相关的引脚

在STC15系列单片机中，于PWM2到PWM7相关的12个IO，在上电复位后，默认为高阻输入模式，需要对外输出时，需要用户通过程序将其设置为推挽输出或者是准双向IO模式。

在STC8系列单片机中，和PWM相关的所有IO复位后是准双向IO模式，用户可以在通过ISP软件烧写（下载）程序时，选择将其设置为开漏输出模式，同样用户也可以通过程序的方式设置为所需要的工作模式。

2、低电压复位引脚P2.0

在STC15系列单片机中，低电压复位引脚RSTOUT_LOW引脚大多型号是在P2.0引脚，少数型号的单片机此引脚在P1.0和P3.3引脚。该引脚上电复位后的电平，用户可以在ISP烧录（下载）程序的时候选择是高电平还是低电平。当单片机的供电电压低于门槛电压（3V单片机在1.8V左右，5V单片机在3.2V左右）时，RSTOUT_LOW引脚将会输出低电平；当单片机供电电压高于门槛电压时，在RSTOUT_LOW引脚上将会输出用户在ISP烧录（下载）程序时设定的电平。

在STC8系列单片机中，低电压复位引脚RSTCV引脚都在P2.0引脚，上电复位的初始电平可以在ISP烧写（下载）程序的时候用户自己设定。当单片机的供电电压低于1.6V时，单片机将在P2.0/RSTCV 引脚上输出高电平，只有当单片机的供电电压上升到1.6V以上后，单片机才会在P2.0/RSTCV引脚输出用户在ISP烧录（下载）程序时设定的电平状态。

3、复位引脚RST

在STC15系列单片机中，具体的型号复位引脚RST的引脚是不一样的。在STC15系列单片机中，复位引脚是可以作为普通IO口使用的，用户可以在ISP烧录（下载）程序时设置复位引脚RST的功能，当用户设置为普通IO口时，上电复位后复位引脚将灰被设置为准双向IO模式。单片机在每次上电的瞬间都会去识别用户在上一次ISP烧录（下载）程序时对RST引脚的设置，再根据用户的设置对RST复位引脚进行设置。

4、XTAL1和XTAL2引脚

在STC15系列单片机中，XTAL1和XTAL2引脚默认在P1.7和P16引脚，这两个引脚在上电复位后不一定是准双向IO模式，当这两个引脚作时钟输入或者晶振连接引脚时是高阻输入模式。具体可以通过用户在ISP烧写（下载）程序时是否选择了内部IRC时钟而定。单片机在上电的瞬间，会把这两个引脚设置为高阻输入模式，再去判断在上一次用户进行ISP烧录（下载）程序时是否选择了内部的IRC时钟，如果用户选择了内部IRC时钟，那此时单片机将会把这个IO设置为准双向IO模式，如果用户没有选择采用内部时钟，则单片机将会保持原先开始时候设置的高阻输入模式。

注意：这里选择错误将会出现不能下载程序的情况，比如用户选择了不使用内部的IRC时钟，但是单片机外部这两个时钟引脚上又没有接晶振或时钟源，这样就会出现无法下载的现象。

由于STC8单片机是不需要外部复位和外部晶振的单片机，所以复位引脚和时钟引脚对于STC8系列单片机来说不会出现特殊情况。其实STC8系列单片机就没设专门的外接复位引脚，但是设有外接时钟引脚。STC8有三个时钟源选择，内部带有时钟源选择寄存器，时钟控制寄存器等和时钟相关的寄存器来选择及其控制，所以在时钟引脚上将不会出现特殊情况，故在此我们没做说明。

我们人类可以通过连接手脚上神经网络，肌腱，控制着我们的肌肉做出各种动作，完成各种造型。那单片机里的肌腱和神经就是今天我们要讲的主角----单片机的IO口。

我们学习单片机，到底学什么呢？最终落脚点，就是落在单片机的IO口上，其实最终就是操作单片机的IO口，什么串口通讯，IIC通信协议，中断，定时器，最终在单片机上体现出来的还是我们对单片机IO口的操作。既然那么重要，今天我们就来好好的说一说单片机的IO口。

下面我们具体来说STC51单的IO的配置和各个模式的区别。

STC的51单片机为了更多更能的使用和运用于不同场合，STC51单片机设计了4中IO口模式，分别是：准双向IO口模式、推挽输出模式、高阻输入模式和开漏输出模式。每个IO口的模式配置，需要两个寄存器结合起来进行设置。这两个寄存器分别是PnM1和PnM0,（在STC8系列芯片中n=0,1,2,3,4,5,6,7），以P0口为例，配置P0口需要P0M1和P0M0两个寄存器进行配置，具体如下图：

即P0M1寄存器的第0位和P0M0寄存器的第0位组合起来配置P0.0位的模式，P0M1寄存器的第1位和P0M0寄存器的第1位组合起来配置P0.1位的模式，P0口的其他位以此类推。具体的PnM1和PnM0寄存器的组合方式如下表所示：

1、准双向I/O模式题

准双向I/O模式与标准51相比，虽然在内部结构上是不同的，但在用法上类同，比如要作为输入时都必须先写“1”置成高电平，然后才能去读引脚的电平状态。兼容传统的51单片机，在上电复位后，常规的IO都是准双向IO模式。在准双向IO模式下，端口输出1时能力很弱，允许外部将其拉低，输出0时驱动能力很强，可以吸收很大电流（20mA）。从输出示意图可以看出，在此模式下有三个晶体管来适应不同的需求。当端口寄存器输出1且引脚也为1时，晶体管“弱上拉”打开，提供基本的驱动电流，如果引脚输出的1被外部电路拉低时，“极弱上拉”打开，且关闭“弱上拉”，此时外部需要有足够的灌电流来拉低引脚电平；当端口寄存器为1，且引脚悬空时，“极弱上拉”打开，提供微弱的电流来维持引脚的高电平；当端口寄存器由0变到1时，“强上拉”打开来加快引脚上电平从0到1的转换，强上拉打开后，引脚上电平由0到1的转换需要两个时钟周期，所以需要读外部状态的时候，在端口写1后需要加两个空操作来等待引脚电平的转换，完了读取到的状态才是实际引脚状态。

2、推挽输出模式

推挽输出的特点是不论输出高电平还是低电平都能驱动较大的电流，比如输出高电平时可以直接点亮LED(要串联几百欧限流电阻)，而在准双向I/O模式下很难办到。

3、高阻输入模式

此模式下，电流既不能流入也不能流出，这样可以获得比较高的输入阻抗，这在模拟比较器和ADC应用中是必需的。高阻态是数字电路中的术语，它既不是高电平也不是低电平，上一级电路输出到高阻输入接口，此接口不会对上一级电路的状态有影响，和没接一样，不产生电流的衰减，电平也由接入的电平决定，电路分析时高阻态可做开路理解。可以把它看作输出（输入）电阻非常大。这样在做ADC转换的时候是必须要的，我们都知道电压表的内阻我们认为是无穷大的，在此，我们用ADC转换实现电压表的时候，就需要在高阻模式下进行。注意，在此模式下，不提供20mA的灌电流的吸收能力。

4、开漏输出模式

开漏输出模式既可读外部状态，又可以对外输出高低电平，但是必须加上拉电阻。当端口锁存器输出0时，内部将关闭所有上拉晶体管，此时可以提供20mA的灌电流吸收能力；当端口寄存器输出1是，外部必须接上拉电阻，这也是此模式下的最大的优点----电气兼容性好，外部上拉电阻接3V电源，就能和3V逻辑器件接口，如果上拉电阻接5V电源，又可以与5V逻辑器件接口。

◆ ◆ ◆ ◆ ◆ STC8A特例一 ----内部集成了上拉电阻

内部已经集成了3.7K的上拉电阻，可以通过上拉电阻控制寄存器实现禁止和使能。使能上拉电阻控制寄存器相关位后，对应引脚上将接通单片机内部的3.7K电阻，可以省去外部上拉电阻，禁止上拉电阻控制寄存器后将断开内部上拉电阻。官方给出的资料显示，此3.7K上拉电阻实测为4.2K左右，而且在P3.0和P3.1上的上拉电阻可能会略小一些。

◆ ◆ ◆ ◆ ◆ STC8A特例二----施密特触发控制

每一个IO口都对应有施密特触发控制位，都可程序控制其使能和禁止。具体使能和禁止的区别，请参看下表。