(一) 在我们讲解P0端口之前我们首先梳理一下各个端口有什么不同之处：
P0口有三个功能：
1、外部扩展存储器时,当做数据（Data）总线（如图1中的D0~D7为数据总线接口）
2、外部扩展存储器时,当作地址(Address)总线（如图1中的A0~A7为地址总线接口）
3、不扩展时,可做一般的I/O使用,但内部无上拉电阻,作为输入或输出时应在外部接上拉电阻（后面将详细介绍）。
P1口只做I/O口使用：其内部有上拉电阻。
P2口有两个功能：
1、扩展外部存储器时,当作地址总线使用（如图1中的A8~A15为地址总线接口）
2、做一般I/O口使用,其内部有上拉电阻;
P3口有两个功能：
除了作为I/O使用外（其内部有上拉电阻）,还有一些特殊功能,由特殊寄存器来设置,具体功能请参考我们后面的引脚说明。
在介绍这四个I/O口时提到了一个“上拉电阻”那么上拉电阻又是一个什么东东呢？他起什么作用呢？都说了是电阻那当然就是一个电阻啦,当作为输入时,上拉电阻将其电位拉高,若输入为低电平则可提供电流源;所以如果P0口作为输入时,处在高阻抗状态,只有外接一个上拉电阻才能有效。
图2（注：该图只是P0口的一位，也就是说P0口有8个相同的这样的结构）
图3
(二) 由图2可以看出每个P0口都有这些元件：
一个锁存器，两个三态输入缓冲器和一个输出驱动电路组成
在访问外部存储器时，P0是一个真正的双向口，当P0输出地址/数据信息时，CPU内部法控制电平“1”来打开上面的与门，又使模拟开关MUX把地址/数据信息经过反相器和T1接通（我们称上面的场效应晶体管FET为T1，下面的场效应管FET为T2）；
输出的地址/数据信息既通过与门去驱动T1，又通过反相器去驱动T2，是两个FET构成推拉输出电路；
1.当P0口作为外部扩展存储器的数据地址总线时：
· 若地址数据信息为“0”，那么这个信号就使得T1截止，使T2导通（经过反反相器作用使得T2接收到的信号为“1”，根据场效应晶体管的特性，T2导通），若T2导通，那么T2的上下两个N极就导通，而发射极（下面的N极）接地信号则为“0”，这样P0口就相当于接收到了“0”信号；
· 若地址数据信息输入“1”，则该信号使T2截止，使T1导通，在T1导通情况下，T1的上下N极导通，使得VCC与P0相同，从而输出高电平，即“1”信号；
· 若从P0口输入信号，信号从引脚通过输入缓冲器进入内部总线；
2.当P0口作为一般I/O口使用时：
· CPU内部发布控制信号“0”，封锁与门，使得T1截止，同时使模拟开关MUX把锁存器的非Q端与T2端的栅极接通；
· 在P0口作为输出时，由于非Q端和T2的倒相作用，那么内部总线上的信息与到达P0口上的信息是同相的，只要写脉冲加到锁存器的CL端，内部总线上的信息就会P0的引脚上；
· 但是由于此时T2为漏极开路输出，所以要外接上拉电阻。
· 当P0作为输入时，由于该信号既加到T2又加到下面的三态缓冲器。现在我们假设我们刚刚输出的信号为“0”，也就是输入锁存器的数据为“0”，经过非Q达到T2使T2导通，这样P0引脚上的信号就被T2钳在“0”电平上，这样就使输入的“1”无法读入。那么我们就必须在输入信号前，应该先向锁存器Q端写“1”，非Q就为“0”，使T2截止，这就是所谓的“准双向口”的解释。但是在访问片外存储器时，CPU会自动向锁存器Q写入“1”，所以对用户而言P0口作为数据/地址总线时，是一个真正的双向口。
(三) 下面我们说一下为什么要上拉电阻
图4
由于P0口内部没有上拉电阻，是开漏的，不管它的驱动能力多大，相当于它是没有电源的，需要外部的电路提供，绝大多数情况下P0口是必需加上拉电阻的。作为一般的I/O口时，当P0口用来驱动PNP（如上图4所示）管子的时候，就不需要上拉电阻，因为此时的低电平有效；当P0口用来驱动NPN管子的时候，就需要上拉电阻的，因为此时只有当P0为1时候，才能够使后端导通。
其实说白了上拉就是将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平！电阻同时起限流作用！
上拉电阻就是从电源高电平引出的电阻接到输出端
第一种，如果电平用OC(集电极开路，TTL)或OD(漏极开路，CMOS)输出，那么不用上拉电阻是不能工作的， 这个很容易理解，管子没有电源就不能输出高电平了。 （这个就可以解释我们这里的原因）
第二种，如果输出电流比较大，输出的电平就会降低（这是电路中已经有了一个上拉电阻的情况下，但是电阻太大，压降太高），就可以用上拉电阻提供电流分量， 把电平“拉高”。（就是并一个电阻在IC内部的上拉电阻上， 让它的压降小一点）。其实这些都是按需要，工作在线性范围的上拉电阻不能太小，当然也会用这个方式来实现门电路电平的匹配。
51系列单片机的P0口作为通用I/O口使用时，内部输出电路为OD(漏极开路，CMOS)，必须外接上拉电阻才能有高电平输出；而P1、P2、P3口内部输出电路中有上拉电阻故不需要接上拉电阻（这里的不需要接上拉电阻是相对而言的，若遇到第二种情况，就需要适当加一个上拉电阻，来减小压降）。
来源： 至秦单片机公众号
