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
占用较少的单片机IO口就能够实现较多的按键功能
本文介绍两种方法解决＂如何占用较少的单片机I/O口就能够实现较多的按键功能？＂
方法一：二进制编码法
这个方法我在好几个产品上都用过，适合需要的按键不是太多的情况下使用.如果单片机有n 个I/O口,那么在理论上就可以实现2n—1个按键, 下面的电路图是利用3个I/O口实现6个按键的功能,每个按键代表1个二进制编码,如[ENT]键的编码是[0 0 1],其他按键以此类推。
方法二：Ａ／Ｄ值判断法
这个方法只占用单片机的１个Ａ／Ｄ输入口，就可以实现较多的按键功能.通过采样A/D值的大小就可以判断是哪个按键被按下,缺点是当多个按键同时按下时,容易判断出错.
本文简单介绍“低边与高边电流检测”的主要区别。
图B低边电流检测方案简单而且便宜，一般的运放器都可以实现此功能。
但是很多应用无法接受检测电阻Rs引入的地线干扰问题，负载电流较大时更会加剧这个问题，因为系统中一部分电路的地电位由于低边检流电阻而产生偏移，而这部分电路可能与另一部分地电位没有改变的电路相互联系。
所以当需要大电流检测时，必须重视这个问题。
图A在负载的高端进行电流检测的简易电路，不仅消除了地线干扰，而且能够检测到短路故障，需要注意的是高边检测要求放大器能够处理接近电源电压的共模电压。
本文介绍无源滤波电路的频率计算公式
1. 常用的RC滤波电路
f 0 = 1/(2πRC)
例：R = 16K ，C =10nF
f 0 = 1/(2πRC) = 1/(2π×16×103×10×10-9 ) =1000Hz
2. LC滤波电路
下期介绍。
IO接口电路及其扩展
；写控制字
LD:
；最左边灯亮 ；指向B口 ；取显示数据
；查数据编码 ；写B口 ；延时
39
MB DB DB DB DB DB DB DB MOV MOV DJNZ DJNZ
A， R3
A R3， A LD 3FH 06H 5BH 4FH 66H 6DH 7DH 07H 7FH R7， #02H R6， #FFH R6， LOOP R7， DELAY
6
+5V
P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
1Y1 1Y2 1Y3 1Y4 1Y5 1Y6 1Y7 1Y8 1G 2G 7 4 L S 2 4 4 1A1 1A2 1A3 1A4 1A5 1A6 1A7 1A8
MCS-51
P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 RD WR
MOV DPTR, #0FEFFH MOVX A,@DPTR ;确定扩展芯片地址 ;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 8 1，若按下某键，则所在线输入为0。
典型芯片—74LS245
9
图13-3 74LS244构成的简单输入端口（b)
10
13.1.3 简单的并行口输出
CS：片选信号线，低电平有效。
RD：读信号，控制8255A将数据或状 态信息送给CPU。 WR：写信号，控制CPU将数据或控制 信息到8255A。
A1，A2：地址线，这两个引脚上的信 号组合绝对对8255A内部的哪一个口或 寄存器进行操作。
22
8255的操作表
表13-1 8255的操作
/CS 0 0 0 0 A1 A0 00 01 10 11 WR 0 0 0 0 RD 1 1 1 1 操作 总线=>端口A 总线=>端口B 总线=>端口C 总线=>命令控制字
IO接口的扩展(8155)
三、用可编程接口芯片扩展
1. 8155 RAM/IO扩展芯片介绍 ⑴8155RAM和I/O口的寻址 8155 共有256个字节RAM ，可以 安排在64k字节外RAM空间的任一区域 中，具体由CE、IO/M与MCS-51单片 机的高位地址线的连接方法确定。单片 机访问时应使CE＝0，IO/M＝0；片内 单元由AD0～AD7确定。
三、用可编程接口芯片扩展
1. 8155 RAM/IO扩展芯片介绍
⑹PC端口：这是6位端口，可作为输 入口、输出口或作为PA、PB的联络 线。
三、用可编程接口芯片扩展
1. 8155 RAM/IO扩展芯片介绍
⑺定时器/计数器：由两个8位寄存器 构成，其中14位作为计数初值寄存 器和计数器，还有两位用于选择输 出方式；其格式如图4.26所示； 定时器输出波形如图4.27所示。
图4-29 8031和8155接口的键盘、显示电路
开始
置初值：扫描数位初值→R3 显示缓冲器首址→R0
返回主程序
扫描模式→PA口
Y N
所有数位都显 示完否
要显示的数值→A
查找数值的字形代码
修正显示缓冲地址值
相应的字形代码→ PB口字形代码寄存器
显示1ms
图4-30 扫描显示子程序流程图
现设要显示的数据存入地址号为30H~37H的片内RAM作为显示缓冲 区。采用动态扫描显示，每位显示1ms。显示子程序如下： 初始化程序： OGM: MOV DPTR,#0FD00H MOV A,#03H MOVX @DPTR,A ；显示子程序 DIR: MOV R0,#30H MOV R3,#01H LD0: MOV A,R3 MOV DPTR,#0FD01H MOVX @DPTR,A INC DPTR MOV A,@R0 MOV A,#0DH 代 ;控制字→控制寄存器中
第一章 单片机IO接口的扩展---8255
单片机对外设的控制方式
（1）程序查询方式
这种方式下，CPU通过I/O指令询问指定 外设当前的状态，如果外设准备就绪，则进行 数据的输入或输出，否则CPU等待，循环查询。
这种方式的优点是结构简单，只需要少 量的硬件电路即可，缺点是由于CPU的速度远 远高于外设，因此通常处于等待状态，工作效 率很低
（2）中断处理方式
（1）设置数据的寄存、缓冲逻辑，以适应CPU与外设之间的速度差异，接口通常由 一些寄存器或RAM芯片组成，如果芯片足够大还可以实现批量数据的传输； （2）能够进行信息格式的转换，例如串行和并行的转换； （3）能够协调CPU和外设两者在信息的类型和电平的差异，如电平转换驱动器、数 ／模或模／数转换器等； （4）协调时序差异； （5）地址译码和设备选择功能； （6）设置中断和DMA控制逻辑，以保证在中断和DMA允许的情况下产生中断和 DMA请求信号，并在接受到中断和DMA应答之后完成中断处理和DMA传输。 接口的控制方式
WR ：写信号,低电平有效。当 WR 有效时,CPU
可以往8255A中写入控制字或数据。 A1、A0：端口选择信号。8255A内部有3 个数据端口和1个控制端口,当A1A0=00时选 中端口A;A1A0=01时选中端口B;A1A0=10 时选中端口C;A1A0=11时选中控制口。 A1、A0和 RD 、 WR 及 CS 组合所实 现的各种功能如表所示。
方式1下的输出时序
3. 方式2(双向模式)
8255A只有A口具有这种双向输入输 出工作方式,实际上是在方式1下A口输入 输出的结合。在这种方式下,A口为8位双 向传输口,C口的PC7~PC3用来作为输入 /输出的同步控制信号。 在这种情况下,B口和PC2~PC0只能 编程为方式0或方式1工作,而C口剩下的 3条线可作为输入或输出线使用或用作B 口方式1之下的控制线。
单片机IO口扩展技术
单片机IO口扩展技术] 0 引言在单片机家族的众多成员中，MCS-51系列单片机以其优越的性能、成熟的技术、高可靠性和高性价比,占领了工业测控和自动化工程应用的主要市场，并成为国内单片机应用领域中的主流机型。
MCS-51单片机的并行口有P0、P1、P2和P3，由于P0口是地址／数据总线口，P2口是高8位地址线，P3口具有第二功能，这样，真正可以作为双向I／O口应用的就只有P1口了。
这在大多数应用中是不够的，因此，大部分MCS-51单片机应用系统设计都不可避免的需要对P0口进行扩展。
由于MCS-51单片机的外部RAM和I／O口是统一编址的，因此，可以把单片机外部64K字节RAM空间的一部分作为扩展外围I／O口的地址空间。
这样，单片机就可以像访问外部RAM存储器单元那样访问外部的P0口接口芯片，以对P0口进行读／写操作。
用于P0口扩展的专用芯片很多。
如8255可编程并行P0口扩展芯片、8155可编程并行P0口扩展芯片等。
本文重点介绍采用具有三态缓冲的74HC244芯片和输出带锁存的74HC377芯片对P0口进行的并行扩展的具体方法。
1 输入接口的扩展MCS-51单片机的数据总线是一种公用总线，不能被独占使用，这就要求接在上面的芯片必须具备“三态”功能，因此扩展输入接口实际上就是要找一个能够用于控制且具备三态输出的芯片。
以便在输入设备被选通时，它能使输入设备的数据线和单片机的数据总线直接接通；而当输入设备没有被选通时，它又能隔离数据源和数据总线(即三态缓冲器为高阻抗状态)。
1.1 74HC2244芯片的功能如果输入的数据可以保持比较长的时间(比如键盘)，简单输入接口扩展通常使用的典型芯片为74HC244，由该芯片可构成三态数据缓冲器。
74HC244芯片的引脚排列如图1所示。
74HC244芯片内部共有两个四位三态缓冲器，使用时可分别以1C和2G作为它们的选通工作信号。
当1 C和2G都为低电平时，输出端Y和输入端A状态相同；当1G和2G都为高电平时，输出呈高阻态。
单片机单个I-O口实现多按键输入方法
单个I/O口实现多按键输入
作者：admin文章来源：本站原创点击数：1039 更新时间：2006-1-1 在单片机应用中，经常要用到按键输入，在有较多按键输入的情况下，通常会使用矩阵式扫描方法来完成，例如对于16个按键输入的场合，会使用4×4矩阵键盘，这需要占用较多的I/O口（如8个），而对于单片机来说，其I/O口资源非常有限，当I/O口资源紧缺时，只好选用成本更高的具有更多I/O口的单片机来使用，本文介绍一种只用一个或两个I/O口实现多按键输入的方法。
对于使用一个I/O口来实现多按键输入，有个前提条件，就是这个I/O口具有A/D转换功能，只要使不同的键按下时，A/D转换输人端的电压不同，就可识别出所按的键，其电路如下图所示。
在无键按下时，I/O口端电压为电源电压Vcc，当S1键按下时，I/O口端电压最低，是电阻R1和R2的分压，当S2键按下时，I/O口端电压变高，是电阻R1和（R2+R3）的分压，同理，当S3、S4按下时，电压会更高，通过对该I/O口的A/D转换值的大小进行判断，就可以得知所按下的哪一个键。
图中只列出了4个按键的例子，在实际使用中，适当调整电阻值，可使按键数增加很多，在8位A/D转换中，按键数甚至达到上百个。
对于无A/D转换功能的单片机，可通过使用2个I/O口达到以上同样的功能
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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端口的研究随着嵌入式系统的不断发展，对于I/O端口的需求也越来越多。
而在单片机系统中，常常需要扩展I/O端口的数量，以应对更复杂的应用场景。
本文将研究基于74HC164芯片的扩展单片机系统I/O端口的方法和实现。
一、引言随着电子技术的进步，嵌入式系统在各个领域的应用越来越广泛。
而在实际应用中，单片机作为嵌入式系统的核心组成部分之一，其I/O 端口的数量往往无法满足复杂应用的需求。
因此，扩展单片机系统的I/O端口成为了一项重要的研究内容。
二、74HC164芯片简介74HC164芯片是一种8位移位寄存器，其特点是结构简单、成本低廉、易于使用。
该芯片采用串行输入、并行输出的方式，可实现将串行数据转换为并行数据的功能。
三、74HC164的工作原理74HC164芯片由8个D类型触发器和逻辑门电路组成。
它的输入端包括一个串行数据输入端(SER)和一个时钟输入端(CLK)。
在时钟输入端输入时钟信号时，芯片将串行输入端的数据依次移位，并将移位后的数据并行输出。
数据的移位方向根据芯片的设置而定。
四、扩展单片机系统I/O端口的实现以基于单片机的LED灯控制系统为例，介绍如何使用74HC164芯片扩展I/O端口。
首先，将单片机的IO口连接到74HC164的串行数据输入端(SER)，将单片机的时钟信号输入连接到74HC164的时钟输入端(CLK)。
接下来，设置74HC164芯片的移位方向，并将移位后的并行数据输出接入LED灯。
在单片机程序中，将需要控制的LED灯的状态数据通过串行输入端传输给74HC164芯片。
然后，通过控制时钟信号，触发74HC164芯片将数据移位并输出给相应的LED灯，实现对LED灯的控制。
使用74HC164芯片扩展I/O端口的好处是可以大幅度提高单片机系统的扩展性和灵活性。
通过串行输入数据并并行输出的方式，可以快速扩展大量的I/O端口，满足实际应用中对I/O端口数量的要求。
简单I-O口扩展--74LS244与74LS273
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”
AT89C51
仿真结果
“按下任意键，对应的LED发光”
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ห้องสมุดไป่ตู้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
地址分配
I/O口
FFFFH
64K片外RAM
RAM
0000H
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
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；
单片机扩展芯片
单片机扩展芯片是一类用于增强单片机功能与资源的外围集成电路。
单片机（Microcontroller Unit, MCU）通常内置有有限的资源，包括输入输出端口（I/O）、内存、计时器等。
当应用需求超过单片机自身资源时，可以通过外围扩展芯片来实现所需的额外功能。
以下是一些常见的单片机扩展芯片及其用途：1. I/O端口扩展器：如74HC595（串转并输出扩展器）和MCP23017（I2C接口的16位I/O扩展器），用于增加单片机的输入输出端口数量。
2. 存储器扩展：包括EEPROM、Flash或者SRAM扩展芯片，用来增加程序存储空间或数据存储空间。
3. 串行通讯扩展：如SPI或I2C接口的扩展芯片，用于增加额外的串行通讯接口。
4. 模拟数字/数字模拟转换器（ADC/DAC）：如果单片机内部的ADC/DAC通道不够或分辨率不足，可以通过外部ADC/DAC芯片进行扩展。
5. 显示控制扩展：如LED显示驱动器，或者液晶显示控制器，用于驱动各种显示设备。
6. 键盘/触摸屏控制器：用于实现复杂的用户输入接口。
7. PWM扩展：增加更多的PWM输出，用于控制电机速度、LED亮度等。
8.时钟/定时器扩展：提供更精准的定时功能或者更多的定时器资源。
9. 网络通讯接口扩展：如Ethernet、CAN、RS-232、RS-485等通讯接口扩展。
使用这些外围扩展芯片时，通常需要通过单片机的通用I/O端口或者专用的通信接口（如SPI、I2C、UART）与它们进行通信。
通过编写相应的驱动程序，可以在软件层面控制这些扩展芯片，实现各种功能。
在设计单片机系统时，根据应用需求和单片机的性能来决定是否需要扩展芯片，以及选择何种扩展芯片。
通过合理的系统设计，可以确保单片机系统在满足功能需求的同时，保持成本和复杂度的合理性。
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 端口资源往往是有限的。
当需要连接更多的外部设备或执行更多的输入输出操作时，扩展 I/O 端口就成为了一个重要的任务。
74HC164 作为一种常见的移位寄存器芯片，可以为单片机系统提供一种简单而有效的 I/O 端口扩展方案。
一、74HC164 芯片的基本原理74HC164 是一款 8 位串行输入、并行输出的移位寄存器。
它具有两个输入引脚：串行数据输入（DS）和时钟输入（CP）。
当 CP 引脚接收到上升沿脉冲时，DS 引脚上的数据将被逐位地移入寄存器中。
经过8 个时钟脉冲后，8 位数据将全部移入寄存器，并在 8 个并行输出引脚（Q0 Q7）上同时输出。
二、单片机与 74HC164 的接口连接在将 74HC164 用于单片机系统的 I/O 端口扩展时，需要合理地连接单片机的引脚与 74HC164 的输入输出引脚。
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，用于提供时钟信号。
74HC164 的并行输出引脚则可以连接到外部设备或作为扩展的 I/O 端口使用。
三、软件编程实现数据传输为了通过 74HC164 实现数据的传输和 I/O 端口的扩展，需要在单片机中编写相应的软件程序。
在程序中，首先需要设置与 74HC164 连接的 I/O 引脚的工作模式。
然后，通过控制 CP 引脚的时钟信号和 DS 引脚的数据输入，将需要传输的数据逐位地移入 74HC164 中。
例如，要向 74HC164 中写入一个字节的数据（假设为 0xAA），可以通过以下步骤实现：1、先将 CP 引脚置为低电平，确保时钟处于稳定状态。
2、从数据的最低位开始，将 DS 引脚设置为相应的电平（0 或 1）。
3、将 CP 引脚置为高电平，产生一个上升沿脉冲，将当前位数据移入寄存器。
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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