AT89S52单片机I/O端口有串行和并行之分，有P0、P1、P2和P3四个8位并行I/O端口，共占32根引脚，每一个I/O端口都能独立地用作输入或输出；有1个串行I/O端口，一次只能传送一位二进制信息。
1．并行I/O端口
P0口为三态双向口，P1、P2、P3口为准双向口。
（1）P0端口
P0口字节地址80H，位地址80H～87H。P0口除作为准双向通用I／O接口使用外，还有更重要的两种功能：分时复用为地址总线和数据总线。P0口输出时能驱动8个LSTTL负载，即输出电流不小于800μA。P0口位结构如图1所示。
图1 P0口位结构 当P0口用作输出口使用时，在驱动NMOS电路时应外接上拉电阻；输入操作有读引脚和读锁存器之分。
（2）P1端口
P1口字节地址90H，位地址90H～97H。P1口只有作为通用输入／输出接口的功能。P0口位结构如图2所示。
图2 P1口位结构 AT89S52的P1.0和P1.1是多功能引脚，P1.0可作定时器/计数器2的外部计数触发输入端T2，P1.1可作定时器/计数器2的外部控制输入端T2EX。
（3）P2端口
P2口字节地址A0H，位地址A0H～A7H。P2口是一个8位准双向I/O口，具有两种功能。一是作通用I/O口用，与P1口相同。二是作系统扩展外部存储器的高8位地址总线，输出高8位地址，与P0口一起组成16位地址总线。P2口位结构如图3所示，
图3 P2口位结构 （4）P3端口
P3口字节地址B0H，位地址B0H～B7H。P3口也是一个8位准双向I/O口，既可以字节操作，也可以位操作；既可以8位口操作，也可以逐位定义口线为输入线或输出线；既可以读引脚，也可以读锁存器，实现“读一修改一输出”操作。P3口的位结构如图4。
图4 P3口位结构
P3口除具有与P1口同样的功能外，还具有第二功能，如表1所示
表1 P3口的第二功能 2．串行I/O端口
AT89S52有一个全双工的可编程串行I/O端口。这个串行I/O端口既可以在程序控制下将CPU的8位并行数据变成串行数据一位一位地从发送数据线TXD发送出去，也可以把串行接收到的数据变成八位并行数据送给CPU，而且这种串行发送和串行接收可以单独进行，也可以同时进行。
AT89S52串行发送和串行接收利用了P3口的第二功能，即利用P3.1 引脚作为串行数据的发送线TXD和P3.0引脚作为串行数据的接收线RXD。