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典型的MCS-51单片机有四个双向8位I/O口，分别记作P0、P1、P2、P3，每一个口都由口锁存器、输入缓冲器/输出驱动器所组成。下图别给出了P0、P1、P2、P3口的1位的结构框图。
P0~P3的口锁存器结构都是一样的，P0~P3口的每一位口锁存器都是一个D触发器，复位以后的初态为1。但输入缓冲器和输出驱动器的结构有差别。CPU通过内部总线把数据写入口锁存器。CPU对口的读操作有两种：一种是读-修改-写指令（例如ANLP1，#0FEH），读口锁存器的状态，此时口锁存器的状态由Q端通过上面的三态输入缓冲器送到内部总线。另一种是读指令（例如MOVA，P1），CPU读取口引脚上的外部输入信息，这时引脚状态通过下面的三态输入缓冲器传送到内部总线。
P1、P2和P3口内部有拉高电路，称为准双向口。
P0口内部没有拉高电路，是三态双向I/O口。
P1、P2、P3口可以驱动四个LSTTL电路，P0口可以驱动八个LSTTL电路。
P0、P1、P2、P3都是并行I/O口，都可用于数据的输入/输出传送，但P0、P2口可作为并行扩展总线。P0口可作为地址/数据复用线使用，输送系统的低8位地址和8位数据，因此多路开关的一个输入端为“地址/数据”信号。而P2口仅作为高位地址线使用，不涉及数据，所以多路开关的一个输入信号为“地址”。
P3口的口线具有第二功能，为系统提供一些控制信号。因此在P3口电路中增加了第二功能控制逻辑。这是P3口与其它各不同之处。
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