单片机 简单I-O口扩展
IO接口的扩展方法
P2.7 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 /WR
8051
OE D7 Q7 D6 Q6 D5 Q5 D4 Q4 D3 Q3 D2 Q2 D1 Q1 D0 Q0 G
74LS373
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
输出Байду номын сангаас备
程序如下： MOV DPTR, #7FFFH MOV A, 60H MOVX @DPTR, A
C口置位/复位控制字
D7 × × × D3 D2 D1 D0 0: 复位 1: 置位 位选择 0 00 0 01 0: 复位 1: 置位 位选择 0 00 0 01 PC0 PC1 0 10 0 11 1 00 1 01 1 10 1 11 PC0 PC1 PC2 PC3 PC4 PC5 PC6 PC7
例：如图上页所示，假设8255A芯片的PA接一组8只状态指示灯，PB接一组
8个开关，现须将开关闭合的状态输入到片内60H单元保存，将70H单元的内 容送状态指示灯显示，并置位PC7引脚，编写相应程序。
解：根据题意，设置8255A的A口方式0输出，B口方式0输入，C口高四位输
出 ， 则 8255A 的 方 式 字 为 82H （ 10000010B ） ， C 口 置 位 / 复 位 字 为 0FH （ 00001111B）， 8255A的方式字及置位 /复位控制字地址为 7FFFH。初始化 过程及输入/输出的程序如下：
方式 1: 选通输入/输出方式。 共有3口, 被分为两组。A组包括A口和PC7-PC4, A口可由 编程设定为输入或输出, PC7-PC4作为输入/输出操作的选通信 号和应答信号。B组包括B口和PC3-PC0, 这时C口作为 8255A和 外设或CPU之间传送某些状态信息及中断请求信号。 方式 2: 双向传送方式。 只有A口有方式 2, 此时, A口为8位双向传送数据口, C
单片机数字输入输出接口扩展设计方法
单片机数字输入输出接口扩展设计方法单片机作为一种常见的微控制器，其数字输入输出接口的扩展设计方法是我们在电子工程领域中经常遇到的任务之一。
在本文中，我们将讨论单片机数字输入输出接口的扩展设计方法，并探讨其中的原理和应用。
在单片机系统中，数字输入输出（I/O）接口在连接外围设备时起着至关重要的作用。
通过扩展数字 I/O 接口可以为单片机系统提供更多的输入输出通道，从而提高系统的功能和性能。
下面将介绍几种常见的单片机数字 I/O 接口扩展设计方法。
1. 并行输入输出接口扩展并行输入输出接口扩展是最常见和直接的扩展方法之一。
通常，单片机的内部I/O口数量有限，无法满足一些复杂的应用需求。
通过使用外部并行输入输出扩展芯片，可以将单片机的I/O口扩展到更多的通道，同时保持高速数据传输。
这种方法可以使用注册器和开关阵列来实现数据的输入和输出。
2. 串行输入输出接口扩展串行输入输出接口扩展是一种节省外部引脚数量的方法。
使用串行输入输出扩展器，可以通过仅使用几个引脚实现多个输入输出通道。
这种方法适用于具有较多外设设备且外围设备数量有限的应用场景。
通过串行接口（如SPI或I2C）与扩展器通信，可以实现高效的数据传输和控制。
3. 矩阵键盘扩展矩阵键盘扩展是一种常见的数字输入接口扩展方法。
很多应用中，需要通过键盘输入数据或控制系统。
通过矩阵键盘的使用，可以大大减少所需的引脚数量。
通过编程方法可以实现键盘按键的扫描和解码，从而获取用户输入的数据或控制信号。
4. 脉冲编码调制（PCM）接口扩展脉冲编码调制是一种常见的数字输出接口扩展方法。
它通过对数字信号进行脉冲编码，将数字信号转换为脉冲信号输出。
这种方法适用于需要输出多个连续的数字信号的应用，如驱动器或步进电机控制。
通过适当的电路设计和编程，可以实现高效的数字信号输出。
5. PWM（脉冲宽度调制）接口扩展PWM接口扩展是一种常用的数字输出接口扩展方法。
PWM技术通过改变信号的脉冲宽度来实现模拟信号输出。
单片机io口扩展技术详解
单片机io口扩展技术详解
单片机如何扩展IO口？
首先我们先讲讲为什幺要扩展IO口。
在我们使用51单片机的时候，有时候会出现IO口不够用的情况。
比如键盘！这个时候IO口的资源就十分有限了。
按键是我们常用的器件，做某些东西的时候又不能缺少按键。
如果一个按键对应一个IO口，那幺可想而知，按键所占的IO口的数量是很大的。
单片机IO口的资源是有限的，因此我们要采取一些方法来扩展单片机的IO 口，控制按键所占的单片机IO口。
下面有几种方法可以扩展单片机的IO口：
1. 通过数据缓存器、锁存器来扩展单片机IO口。
这里采用74HC164来扩展单片机IO口。
MCS51单片机总线系统与IO口扩展
6.2.2 单片机总线扩展的编址技术
OE
LE
Dn
Qn
L
H
H
H
L
H
L
L
L
L
L
Qn-1
L
L
H
Qn-1
H
×
×
Z
地址锁存器74LS373
CLR D0-D7Q0-Q7 4 6 2 6 74LS24474LS273 E 0123456789E GG 12Q0-Q7CLKD0-D7AAAAAAAAAAA10A11A12I/O0I/O1I/O2I/O3I/O4I/O5I/O6I/O7OWCE1CE2 56? UUU P0.0-P0.7P0.0-P0.7 +5V 11 01234567 E >> QQQQQQQQ O 01234567 E DDDDDDDDL 2 U74LS373 012 YYY ABC 3 U74LS138 R AD E R P20P07P21P06P22P05P23P04P24P03P25P02P26P01P27P00 W ALE 89C51 1 U
MOV
DPTR,#0FEFFH ;确定扩展芯片地址
MOVX
A,@DPTR
;将扩展输入口内容读入累加器A
当与74LS244相连的按键都没有按下时，输入全为1，若按下某键，则所在线 输入为0。
6.2.1 单片机I/O口扩展
输出控制信号由P2.0和相“或”后形成。当二者都为0后，74LS273的控制端 有效，选通74LS273， P0上的数据锁存到74LS273的输出端，控制发光二极管 LED ， 芯 片 地 址 与 74LS244 的 选 通 地 址 相 同 （ 都 是 ×××× ×××0 ×××× ××××B，通常取为FEFFH）。当某线输出为0时，相应的LED发 光。
基于74HC164扩展单片机系统I_O端口的研究
基于74HC164扩展单片机系统I_O端口的研究基于 74HC164 扩展单片机系统 I/O 端口的研究在单片机系统的设计与应用中，I/O 端口的数量往往成为限制系统功能扩展的一个关键因素。
当单片机自身的 I/O 端口资源不足时，我们就需要寻找有效的方法来进行扩展。
74HC164 作为一种常见的移位寄存器，为我们提供了一种简单且实用的解决方案。
74HC164 是一款 8 位串行输入、并行输出的移位寄存器。
它具有工作速度快、功耗低等优点，非常适合用于扩展单片机的 I/O 端口。
其基本工作原理是通过串行数据输入引脚（DS）和移位时钟引脚（CP），将输入的数据逐位地移入寄存器中，并在并行输出引脚（Q0 Q7）上同时输出。
在使用 74HC164 扩展单片机 I/O 端口时，我们首先需要了解单片机与 74HC164 之间的连接方式。
通常，将单片机的一个 I/O 引脚连接到74HC164 的 DS 引脚，用于串行数据的输入；另一个 I/O 引脚连接到CP 引脚，用于提供移位时钟信号。
通过控制这两个引脚的状态，我们就可以实现数据的串行输入和移位操作。
例如，假设我们要将一个 8 位的数据 10101100 输出到扩展的 I/O 端口上。
首先，将单片机连接到 74HC164 的相关引脚，并将数据的最低位（即最右边的位）“0”通过 DS 引脚输入到 74HC164 中。
然后，在CP 引脚上产生一个上升沿脉冲，将该位数据移入寄存器。
接着，再将数据的次低位“0”输入到 DS 引脚，并再次在 CP 引脚上产生上升沿脉冲，以此类推，直到将整个 8 位数据都移入寄存器中。
此时，8 位数据就会同时出现在 74HC164 的并行输出引脚 Q0 Q7 上。
通过这种方式，我们可以使用少量的单片机 I/O 引脚来控制多个74HC164 芯片，从而实现大量 I/O 端口的扩展。
但在实际应用中，还需要考虑一些细节问题。
比如，数据的传输速度。
单片机并行I-O口的扩展方法
单片机并行I/O口的扩展方法摘要：由于在MCS-51单片机开发中P0口经常作为地址/数据复用总线使用，P2口作为高8位地址线使用，P3口用作第二功能(定时计数器、中断等)使用，所以对于51单片机的4个I/O口，其可以作为基本并行输入/输出口使用的只有P1口。
因此在单片机的开发中，对于并行I/O口的扩展十分重要，主要分析3种扩展并行I/O口的方法。
关键词： MCS-51单片机; 并行I/O口; 扩展MCS-51单片机有4个并行的I/O口，分别为P0口、P1口、P2口和P3口，4个并行I/O 口在单片机的使用中非常重要，可以说对单片机的使用就是对这4个口的使用。
这4个并行I/O口除了作为基本的并行I/O口使用，还常作为其他功能使用，如P0口经常作为地址/数据复用总线使用[1]， P2口作为高8位地址线使用，P3口用作第二功能(定时计数器、中断等等)使用。
这样，单片机只有P1口作为基本的并行I/O口使用，如果在单片机的使用中对并行I/O口需求较多，对于并行I/O口的扩展就非常重要了。
下面通过具体的实例(8位流水灯设计)来给出几种不同的并行I/O口扩展方法。
为了更好地说明以下几种不同的并行I/O口扩展方法，假设利用单片机实现流水灯的设计。
采用单片机的P1口设计流水灯，电路。
由图1可知，8只LED直接连接在单片机的P1口上，通过对单片机进行编程即可以实现8只发光二极管产生流水灯。
1 使用单片机的串行口扩展并行I/O口单片机有一个全双工的串行口[2]，这个口既可以用于网络通信，也可以实现串行异步通信，还可以作为移位寄存器使用。
当单片机的串行口工作在模式0时，若外接一个串入/并出的移位寄存器(74LS164)，就可以扩展一个8 bit并行输出口；若外接一个并入/串出的移位寄存器(74LS165)，就可以扩展一个8 bit并行输入口。
，单片机外接一个串入/并出的移位寄存器(74LS164)，这样就可以扩展8 bit并行输出口。
单片机的IO扩展
8.3 用51单片机的串行口扩展并行口
串口的方式0用于I/O扩展。方式0为同步移位寄存器工作方
式，波特率为fosc/12。数据由RXD端（P3.0）输入，同步移
位时钟由TXD端（P3.1）输出。
1. 用74LS165扩展并行输入口
如图8-13，用51单片机的串口扩展两个8位并行输入口。
• 74LS165是8位并行输入串行输出的寄存器。当74LS165的S/L#端由高到低 跳变，并行输入端的数据被置入寄存器；
MOVX @DPTR，A
；WR#为低，数据经74LS273口输出
第26页/共97页
【例8-1】 程序编写程序把按钮开关状态通过图8-12的发光二
极管显示出来。
程序如下：
DDIS： MOV DPTR，#0FEFFH ；输入口地址→DPTR
LP： MOVX A，@DPTR
；按钮开关状态读入A中
MOVX @DPTR，A
关状态。 • 当某条输入口线的按钮开关按下时，该输入口线为低电平，读入单片机后
，其相应位为“0”，然后再将口线的状态经74LS273输出，某位低电平时 二极管发光，从而显示出按下的按钮开关的位置。
第24页/共97页
【例8-1】 分析 该电路的工作原理如下
• 当P2.0=0，RD#=0（WR#=1）时，选中74LS244芯片，此时若无按钮开关按 下，输入全为高电平。当某开关按下时则对应位输入为“0”，74LS244的 输入端不全为“1”，其输入状态通过P0口数据线被读入AT89S51片内。
8.1 单片机的系统扩展概述
1. 系统扩展的含义
在单片机芯片外加相应的芯片、电路，使得有关功能得以扩 充，称为系统扩展。
系统扩展包括：外部存储器扩展，I/O接口扩展，总线扩展 等
四 MCS-51单片机存储器系统扩展
74LS373引脚
1、控制位OE： OE=0时，输出导通 2、控制位G： 接ALE 3、Vcc=+5V 4、GND接地
1 74LS373为8D锁存器，其主要特点在于：
控制端G为高电平时，输出Q0～Q7复现输入D0～ D7的状态；G为下跳沿时D0～D7的状态被锁存在Q0 ～Q7上。
MOV DPTR, #0BFFFH ;指向74LS373口地址
MOVX A, @DPTR ;读入
MOV @R0， A
;送数据缓冲区
INC R0
;修改R0指针
RETI
;返回
用74LS273和74LS244扩展输入输出接口
地址允许信号ALE与外部地址锁存信号G相连；
单片机端的EA与单片机的型号有关;
存储器端的CE与地址信号线有关。
P... 2.7 P2.0
ALE 8031
P... 0.7 P0.0
EA
PSEN
外部地址
G
锁存器
I...7
O... 7
I0 O0
A... 15
CE
A8
外部程序
存储器
A... 7 A0
D7. . . D0 OE
6264的扩展电路图
图中CS（CE2）和CE引脚均为6264的片选信号，由于该扩展电路 中只有一片6264，故可以使它们常有效，即CS（CE2）接+5V ，CE接地。6264的一组地址为0000H～1FFFH。
存储器地址编码
SRAM6264：“64”—— 8K×8b = 8KB 6264有13根地址线。 地址空间： A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 最低地址： 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0000H 最高地址： 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1FFFH MCS-51单片机寻址范围：64KB 26×210 = 216即16位地址线 地址空间： A15A14A13A12A11A10A9A8A7······A0 单片机
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写时:74LS273控制信号CLK由P2.0和写信号/WR相或后控 制，都为0时输出有效，选通74LS273。
两个芯片的地址虽然相同,但可以通过读写操作来区别
端口地址的确定
51 单片机没有设置独立的I/O口地址空间，扩展I/O口与 外部RAM统一编址。I/O口当外部RAM单元对待，用相同的指令 MOVX访问，自动产生控制信号----读/RD、写/WR。 74LS273和74LS244都是在P2.0为0时被选通，与其他地址位 无关，一般将未用地址设为1，所以二者地址都为FEFFH。 在系统地址空间分配上，外部RAM与外部I/O口统一都在一 个64K RAM空间中，一般RAM占低地址，I/O口占高地址
以上扩展了两个I/O口，P1口仍可使用，使I/O口的数量增加 了。 还可以通过总线扩展其它应用的I/O 口，都挂在总线口上，用 不同的端口地址访问。
如果把P2.7接74LS244，P2.6接74LS273，那么扩展的输入、 输出口的地址是多少，程序如何修改？
仿真界面
仿真界面
仿真结果
“按下任意键，对应的LED发光”
FFFFH
地址分配
I/O口 64K片外RAM
RAM
0000H
应用编程
应用程序设计 若要实现“按下任意键，对应的LED发光”，程序：
LOOP：MOV DPTR，#0FEFFH ；指向口地址 ; 从74LS244读入数据 ；向74LS273输出数据，驱动LED MOVX A，@DPTR MOVX @DPTR，A SJMP LOOP
AT89C51
仿真结果
“按下任意键，对应的LED发光”
51单片机有4 组并口P0-P3， 为什么还要扩展 I/O口？
扩展I/O口与外部RAM统一编址 使用同样的指令MOVX访问——控制总线RD/WR
简单I/O口扩展
用并行口扩展I/O口
仅用锁存器和缓冲器扩展I/O口的方法，称为简单I/O口的扩 展。 选择 TTL电路或MOS 电路即能组成简单的 I/O口扩展。不需 要初始化设置，只有一个端口地址，用选通操作 如：用8位三态缓冲器74LS244可扩展输入口； 用8D锁存器74LS273、74LS373、74LS377等可组成输出口。
总线型I/O扩展
数据通过 P0 口输入 / 输出，三态缓冲器输入，不影响总 线上的数据；数据锁存器输出，能保持输出数据稳定。
简单I/O扩展接口
扩展电路说明
74LS244为三态缓冲器，扩展输入口，外接8个开关，将开 关信号通过总线P0输入到CPU，读有效和P2.0有效时输入。 74LS273为8D锁存器，扩展输出口，外接8个LED灯，将 CPU中的数据通过P0口送出控制8个灯，在写和P2.0有效时输 出。 锁存器：74LS273为上升沿锁存，低电平时数据直通Q=D。 锁存器将输出电路与总线隔离。 读时：74LS244控制信号/G1、/G2由P2.0和读信号/RD相或 后控制，都为0时输入有效，选通74LS244。
第
章 单 片 机 系 统ocomputer 本章内容
程序存储器ROM的扩展 数据存储器RAM的扩展 并行I/O口的扩展
7.4
并行I/O口的扩展
51单片机4个并行I/O口的使用 P0口分时地作低8位地址和8位数据线 P2口作高8位地址线 P3口部分作控制线，部分第二功能 只有P1口完全给用户使用，不够时必须外部扩展 并行I/O口的扩展有： 简单并行I/O口的扩展 可编程I/O口芯片扩展 利用串行口扩展并行口