单片机IO口扩展
简单的单片机I-O口扩展实例
简单的单片机I/O口扩展实例扩展实例 简单的I/O口扩展通常是采用TTL或CMOS电路锁存器、三态门等作为扩展芯片，通过P0口来实现扩展的一种方案。
它具有电路简单、成本低、配置灵活的特点。
下图为采用74LS244作为扩展输入、74LS273作为扩展输出的简单I/O口扩展。
芯片及连线说明 图中电路中采用的芯片为TTL电路74LS244、74LS273。
其中，74LS244为8缓冲线驱动器(三态输出)，、为低电平有效的使能端。
当二者之一为高电平时，输出为三态。
74LS273为8D触发器，为低电平有效的清除端。
当=0时，输出全为0且与其它输入端无关;CP端是时钟信号，当CP由低电平向高电平跳变时刻，D端输入数据传送到Q输出端。
P0口作为双向8位数据线，既能够从74LS244输入数据，又能够从74LS273输出数据。
输入控制信号由P2.0和相或后形成。
当二者都为0时，74LS244的控制端有效，选通74LS244，外部的信息输入到P0数据总线上。
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。
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，当某线输出为0时，相应的LED发光。
 I/O口地址确定 因为74LS244和74LS273都是在P2.0为0时被选通的，所以二者的口地址都为FEFFH(这个地址不是惟一的，只要保证P2.0=0，其它地址位无关)。
但是由于分别由和控制，因而两个信号不可能同时为0(执行输入指令，如MOVX A，@DPTR或MOVX A，@Ri时，有效;执行输出指令，如MOVX @DPTR，A或MOVX @Ri，A时，有效)，所以逻辑上二者不会发生冲突。
。
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---简单IO口扩展实验一.
实验三简单 I/O口扩展实验一——交通灯控制实验一、实验目的:1. 学习在单片机系统中扩展简单 I/O接口的方法。
2. 学习数据输出程序的设计方法。
3. 学习模拟交通灯控制的实现方法。
二、实验设备:EL-8051-III 型单片机实验箱三、实验内容:扩展实验箱上的 74LS273做为输出口,控制八个发光二极管亮灭,模拟交通灯管理。
四、实验原理:要完成本实验,首先必须了解交通路灯的亮灭规律。
本实验需要用到实验箱上八个发光二极管中的六个,即红、黄、绿各两个。
不妨将 L1(红、 L2(绿、 L3(黄做为东西方向的指示灯,将 L5(红、 L6(绿、 L7(黄做为南北方向的指示灯。
而交通灯的亮灭规律为:初始态是两个路口的红灯全亮,之后,东西路口的绿灯亮,南北路口的红灯亮, 东西方向通车,延时一段时间后,东西路口绿灯灭,黄灯开始闪烁。
闪烁若干次后,东西路口红灯亮,而同时南北路口的绿灯亮,南北方向开始通车,延时一段时间后,南北路口的绿灯灭,黄灯开始闪烁。
闪烁若干次后,再切换到东西路口方向,重复上述过程。
各发光二极管的阳极通过保护电阻接到 +5V的电源上,阴极接到输入端上,因此使其点亮应使相应输入端为低电平。
五、实验原理图六、实验步骤:1. 实验箱 244/273 PORT单元的 O0~O7接实验箱上发光二极管 L1~L8;2.74LS273的片选 CS273接片选信号 CSO (CPLD ENCODER UNIT ,此时74LS273的片选地址为 CFA0H ~CFA7H 之间任选 ;3.运行实验程序,观察 LED 显示情况是否与实验内容相符 ;七、程序框图:八、参考程序:T3.ASMNAME T3 ;I/O口扩展实验一PORT EQU 0CFA0H ;片选地址 CS0CSEG AT 0000HLJMP STARTCSEG AT 4100HSTART: MOV A,#11H ;两个红灯亮,黄灯、绿灯灭ACALL DISP ;调用 273显示单元(以下雷同 ACALL DE3S ;延时 3秒LLL: MOV A,#12H ;东西路口绿灯亮 ; 南北路口红灯亮ACALL DISPACALL DE10S ;延时 10秒MOV A,#10H ;东西路口绿灯灭 ; 南北路口红灯亮 ACALL DISPMOV R2,#05H ;R2中的值为黄灯闪烁次数TTT: MOV A,#14H ;东西路口黄灯亮 ; 南北路口红灯亮 ACALL DISPACALL DE02S ;延时 0.2秒MOV A,#10H ;东西路口黄灯灭 ; 南北路口红灯亮 ACALL DISPACALL DE02S ;延时 0.2秒DJNZ R2,TTT ;返回 TTT ,使东西路口黄灯闪烁五次 MOV A,#11H ;两个红灯亮,黄灯、绿灯灭ACALL DISPACALL DE02S ;延时 0.2秒MOV A,#21H ;东西路口红灯亮 ; 南北路口绿灯亮 ACALL DISPACALL DE10S ;延时 10秒MOV A,#01H ;东西路口红灯亮 ; 南北路口绿灯灭 ACALL DISPMOV R2,#05H ;黄灯闪烁五次GGG: MOV A,#41H ;东西路口红灯亮 ; 南北路口黄灯亮 ACALL DISPACALL DE02S ;延时 0.2秒MOV A,#01H ;东西路口红灯亮 ; 南北路口黄灯灭 ACALL DISPACALL DE02S ;延时 0.2秒DJNZ R2,GGG ;返回 GGG ,使南北路口 ; 黄灯闪烁五次 MOV A,#03H ;两个红灯亮,黄灯、绿灯灭ACALL DISPACALL DE02S ;延时 0.2秒JMP LLL ;转 LLL 循环DE10S: MOV R5,#100 ;延时 10秒JMP DE1DE3S: MOV R5,#30 ;延时 3秒JMP DE1DE02S: MOV R5,#02 ;延时 0.2秒 DE1: MOV R6,#200DE2: MOV R7,#126DE3: DJNZ R7,DE3DJNZ R6,DE2DJNZ R5,DE1RETDISP: MOV DPTR,#PORT ;273显示单元 CPL A MOVX @DPTR,ARETEND。
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。
单片机基础 第七章 单片机IO扩展及应用
单片机基础第七章单片机IO扩展及应用《单片机基础第七章单片机 IO 扩展及应用》在单片机的应用中，IO 端口（Input/Output 端口，输入/输出端口）往往是有限的。
然而，在实际的项目开发中，我们可能需要连接更多的外部设备，这就涉及到单片机 IO 扩展的知识。
单片机的 IO 端口是与外部世界进行交互的重要通道。
通过这些端口，单片机可以接收外部的输入信号，例如按键的按下、传感器的数据等，同时也可以向外输出控制信号，驱动各种执行器，如 LED 灯、电机等。
但当我们需要连接的外部设备数量超过单片机本身所提供的IO 端口数量时，就必须考虑进行 IO 扩展。
IO 扩展的方式多种多样，常见的有并行扩展和串行扩展。
并行扩展是通过增加并行接口芯片来实现的。
并行扩展的优点是数据传输速度快，能够在一个时钟周期内同时传输多个位的数据。
例如，我们可以使用 8255 芯片来扩展并行 IO 端口。
8255 具有三种工作方式，可以根据实际需求灵活配置为输入端口或输出端口。
在进行并行扩展时，需要注意地址线的连接和译码。
通常，我们会使用地址译码器来生成芯片的片选信号，确保单片机能够准确地访问到扩展的 IO 端口。
串行扩展则是通过串行通信的方式来实现 IO 扩展。
相比于并行扩展，串行扩展所需的连线较少，有利于节省电路板的空间和降低成本。
常见的串行扩展方式有SPI（Serial Peripheral Interface，串行外设接口）和 I2C（InterIntegrated Circuit，集成电路总线）。
SPI 是一种高速的全双工同步串行通信接口，通常需要四根线：时钟线（SCK）、主机输入/从机输出数据线（MISO）、主机输出/从机输入数据线（MOSI）和片选线（CS）。
通过合理地配置这些信号线，我们可以实现多个 SPI 设备的连接和数据传输。
I2C 则是一种两线式串行总线，只需要两根线：串行数据线（SDA）和串行时钟线（SCL）。
单片机中的IO口扩展技术原理及应用案例
单片机中的IO口扩展技术原理及应用案例一、引言单片机是现代电子技术中常用的核心控制器件之一，其功能强大、使用广泛。
然而，单片机的IO口数量通常有限，难以满足复杂系统的扩展需求。
为了解决这一问题，IO口扩展技术应运而生。
本文将介绍单片机中的IO口扩展技术的原理及应用案例，旨在帮助读者更好地理解和应用该技术。
二、原理介绍单片机中的IO口是用于输入和输出数字信号的接口，通常包括输入输出引脚和控制电路。
然而，随着系统需求的增多，单片机的IO口数量往往无法满足实际应用的需求。
为了扩展IO口数量，可采用以下两种原理：1. 级联扩展级联扩展是通过将多个IO口连接在一起，共享控制信号来实现扩展。
其中，一个IO口作为主控制信号输出，控制其他IO口的输入输出。
通过这种方式，可以将多个IO口级联，实现IO口数量的扩展。
2. IO口扩展芯片IO口扩展芯片是一种专门设计的集成电路，用于扩展单片机的IO口数量。
通过与单片机进行通信，扩展芯片可以提供额外的IO口，大大增加了系统的可扩展性。
常用的IO口扩展芯片有74HC595、MCP23017等，它们具有多个IO口、控制电路和通信接口，可方便地与单片机进行连接。
三、应用案例为了更好地理解IO口扩展技术的应用，下面将介绍两个具体的案例。
1. LED灯控制系统假设我们需要控制大量LED灯，而单片机的IO口数量有限。
这时，我们可以使用74HC595芯片进行IO口扩展。
首先，将单片机与74HC595芯片进行连接，通过SPI或者I2C协议进行通信。
然后，通过写入数据到74HC595的寄存器，实现对每个IO口的控制。
通过级联多个74HC595芯片，可以将LED灯的数量扩展到数十甚至上百个。
应用案例中，我们可以设置不同的数据来控制不同的LED灯状态，实现灯光的闪烁、流水等效果。
通过IO口扩展技术，实现了对大量LED灯的控制，提升了系统的可扩展性和灵活性。
2. 外部设备接口扩展在一些工业自动化系统中，需要与多个外部设备进行通信，如传感器、执行器等。
iO扩展
第三十九讲
单片机I/O口扩展 单片机I/O口扩展 I/O
拓展篇
简单I/O口扩展 任务一 简单 口扩展 一、任务描述 在单片机应用系统中，常采用TTL电路或CMOS 电路构成的缓冲 器扩展各种I/O接口。单片机将扩展的I/O接口和片外的存储器统一编址， 而每个扩展的I/O接口就相当于一个扩展的片外数据存储器，可通过片 外寻址的方式进行读写操作。 二、基础知识 1．简单I/O口扩展电路图 利用74LS245 和74LS373设计一个简单的I/O口扩展电路，将 74LS245作为输入口，将74LS373作为输出口，将输入的独立式按键的 工作情况通过74LS373所接的发光二极管显示出来。
拓展篇 ⑤指定地址连续读：此种方式的读地址控制与前面指定地址读相同。 单片机接收到每个字节数据后应做出应答，只要E2PROM检测到应答信号， 其内部的地址寄存器就自动加1指向下一单元，并顺序将指向的单元的数 据送到SDA串行数据线上。当需要结束读操作时，单片机接收到数据后在 需要应答的时刻发送一个非应答信号，接着再发送一个停止信号即可。这 种读操作的数据帧格式如图9-9所示。 4．24LC16B读、写操作 编写程序，将单片机内存中21H～26H中数据发送到24LC16B中以 00H为首址的6个连续存储单元中，并将写入数据读回到单片机以38H为首 址的接收缓冲区中。 （1）编程思路 根据电路图定义单片机p1.5脚为E2PROM数据线（SDA），p1.4脚为 时钟控制线（SCL），发送数据缓冲区首址为20H，接收数据缓冲区首址 为38H。在程序中分别调用相应的应用子程序。
单片机串行口IO端口扩展介绍
08
检查串行口IO端 口的电源供应是
否正常
09
检查串行口IO端 口的接地是否正
确
10
检查串行口IO端 口的抗干扰措施
是否正确
串行口IO端口扩展应 用案例
实际应用场景
智能家居：通过串行口IO端口扩展，实现对家电 设备的远程控制和监测。
工业自动化：通过串行口IO端口扩展，实现对工 业设备的远程监控和操作。
单片机与网络设备通信：通过串行口扩展IO端口，实现 单片机与网络设备的通信，实现网络控制和数据传输。
串行口IO端口扩展硬 件设计
硬件结构设计
单片机串行口IO端口 扩展硬件主要包括单 片机、串行口、IO端 口扩展芯片等部分。
IO端口扩展芯片负责 将单片机的IO端口进 行扩展，增加硬件的
IO端口数量。
利用单片机的IO 端口进行扩展
使用串行口扩展 板进行扩展
扩展应用实例
单片机与传感器通信：通过串行口扩展IO端口，实现单 片机与各种传感器的通信。
单片机与显示屏通信：通过串行口扩展IO端口，实现单 片机与显示屏的通信，显示各种信息。
单片机与无线模块通信：通过串行口扩展IO端口，实现 单片机与无线模块的通信，实现无线数据传输。
端口扩展程序
1 端口扫描：检测可用端口并进行编号 2 端口配置：设置端口参数，如波特率、数据位、停止位等 3 数据收发：实现数据的接收和发送 4 错误处理：检测并处理通信错误，如超时、数据丢失等 5 端口管理：实现端口的添加、删除、修改等操作 6 用户界面：提供友好的用户界面，方便用户操作和查看端口状态
校验方式等
串行通信接口：用于连 接串行设备的物理接口
串行通信波特率：数据 传输的速率，单位为bps
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二、 I/O口的直接应用
1、数据无条件传送
P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 80C51 P1.5 P1.6 P1.7
+5V
`
LOOP:
ORG LJMP ORG
MOV MOV SWAP MOV SJMP
0000H MAIN 0030H
P1, #0FFH A,P1 A P1,A LOOP
D4 Q4 LED4
D5 Q5 LED5
D6 Q6 LED6
D7 Q7 LED7 G
80C51 WR P2.0 RD
按下任意键，对应LED发光：
74HC244
Q0 D0 Q1 D1 Q2 D2 Q3 D3 Q4 D4 Q5 D5
K0
K1
K2 K3
K4 K5 K6
Q6 D6
K7
Q7 D7
G1
G2
LOOP:MOV DPTR,#0FEFFH;
DPTR,#0BFFFH
MOVX MOV INC RETI
A, @DPTR @R0 A R0
3、用三态门扩展8位输入并行口
G1 CE G2
Q0
D0 D1 D2
D3 D4
D5 D6 D7
74LS244
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
P2.6 RD
80C51 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
2、中断方式数据传送
P1.0 P1.1
P1.2
P1.3
P1.4 80C51 P1.5
P1.6 P1.7
+5V
INT0
1(0)
0(1)
1(0)
+5V +5V
ORG LJMP ORG LJMP
0000H MAIN 0003H EXINT0
ORG MAIN: SETB
SETB SETB SJMP EXINT0: MOV MOV SWAP MOV RETI
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
74LS373：带有三态门控制输出的（/G）的8D锁存器
主程序初始化：
SETB
IT0
SETB
EA
SETB MOV
EX0 R0,#03H EXINT0
ORG
0100H
EXINT0: MOV
第七章 单片机并口I/O扩展及应用
第一节 MCS－51单片机IO接口概述 第二节 键盘及其接口技术 第三节 显示器接口技术
第一节 MCS－51单片机IO接口概述
一、 IO接口概述
1 、扩展I／O接口电路原因：
共有4个8位并行IO口：P0、P1、P2和P3,有时资源可能不够用。
2 、使用IO接口电路的原因：
0050H IT0 EA EX0 $ P1,#0FFH A,P1 A P1,A
三、简单I/O口的扩展
1、用锁存器扩展简单的8位输出口
WR P2.7
P0.0
P0.1
P0.2
P0.3
80C51
P0.4 P0.5
P0.6
P0.7
CP
G
Q0
D0 D1 D2
D3 D4
D5 D6 D7
74LS273
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
2、键盘工作原理
输入
P1.0
S0
P1.1
S1
S2
P1.2
S3
P1.3
8031
P1.4
P1.5 P1.6
P1.2
S2 S3
P1.3
8031
P1.4
P1.5 P1.6
P1.7
独立式
矩阵式
+5V
S12 S13 S14 S15
输 出
矩阵式键盘，又称行列式键盘：键盘按行列构成矩阵模式，因此按键数较多
•键的识别 －－接口电路实现（软、硬） •键功能的实现－－软件程序实现
键的识别： •键盘扫描，判定是否有“闭合键” •键识别，确认“闭合键”的行列位置 •产生键码 •排除多键、串键（复按）及去抖动
(1) 外部设备的工作速度快慢差异很大。慢速设备如开关、继电器、机械传感器等。每秒钟提 供不了一个数据；而高速设备如磁盘、CRT显示器等，每秒钟可传送几千位数据。面对速度 差异如此之大的各类外部设备，CPU无法按固定的时序与它们以同步方式协调工作。 (2) 外部设备种类繁多。既有机械式的，又有机电式的，还有电子式的。不同种类的外部设 备之间性能各异，对数据传送的要求也各不相同的，无法按统一格式进行。 (3)外部设备的数据信号是多种多样的。既有电压信号，也有电流信号；既有数字形式，还有 模拟形式。 (4)外设的数据传送有近距离的，也有远距离的。因此有的使用并行数据传送，而有的则需要
使用串行传送方式。
正是由于上述原因，使数据的I／O操作变得十分复杂，无法实现外部设备与CPU进行直 接的同步数据传送，而必须在CPU和外设之间设置一个接口电路，通过接口电路对CPU与外 设之间的数据传送进行协调。
3 、接口电路应该具有如下几项主要功能： (1)速度协调 (2)输出数据锁存 (3)数据输入三态缓冲 (4)数据转换
4 、 I／O接口电路扩展芯片： 可编程IO芯片： 8155、8255，8243，8279 TTL、CMOS锁存、缓冲器电路芯片： 74LS373、 273、 377（锁存），244、367 （缓冲）
5、 端口做数据总线进行I／O接口扩展时与外部RAM统一编址，即两者合用64K地址空间(一部 分给RAM，一部分给IO口）。因此，CPU可以像访问外部RAM一样访问外部IO接口，对外部 IO口进行输入/输出操作。
MOVX A,@DPTR；读，/RD=0，键值输入
MOVX @DPTR A; 写，/WR=0，输出给发光二极管
SJMP $
第二节 键盘及其接口技术
1、键盘分类：独立式和矩阵式
P1.0 P1.1
P1.2
P1.3
P1.4 80C51 P1.5
P1.6 P1.7
+5V
P1.0 P1.1
输 S0 入 S1
74LS244：两个4位并行三态门控制芯片
MOV MOVX
DPTR,#0BFFFH A, @DPTR
4、简单输入、输出并行口
P0.0
P0.1 P0.2 P0.3
P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
D0 Q0 LED0 D1 Q1 LED1
+5V
D2 Q2 LED2
D3 Q3 LED3
74HC273
74LS273：带有允许控制端（/G）的8D锁存器
MOV MOV MOVX
DPTR,#7FFFH A, P0 @DPTR A
2、用锁存器扩展选通输入的8位并行口
G CE
Q0
D0 D1 D2
D3 D4
D5 D6 D7
74LS373
Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7
INT0
P2.6
RD 80C51