单片机IO口扩展
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。
第七章 单片机IO口扩展
D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7
74LS373
EXINT0:
MOV
MOVX MOV INC
DPTR,#0BFFFH
A, @DPTR @R0 A R0
RETI
3、用三态门扩展8位输入并行口 74LS244：两个4位并行三态门控制芯片
P2.6 RD
G1 G2 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 CE Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 80C51 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7
MOV MOVX
DPTR,#0BFFFH A, @DPTR
74LS244
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 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 G Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 G1 G2 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 LED0 LED1 LED2 LED3 LED4 LED5 LED6 LED7 K0 K1 K2 K3 K4 K5 K6 K7 +5V
然后输入口位（P1口低4位）读入，若P1.Y为 “0” ，其它三位读入“1”（只有一个键按下）； 则按下键的坐标就是（X，Y）
去抖动处理:
原因:闭合或断开瞬间出现电压抖动
键按下
闭合稳定
键释放
前沿抖动
后沿抖动
方法: 硬件:加入去抖动电路(RS触器或单稳态电路),从根本上消除去抖动电路; 软件:软件延时,躲过抖动时间,一般延时20-30ms,等到线上状态稳定,再进行状态的确认.
MOV
MOV MOVC MOVX
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。
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
单片机IO口扩展(一)2024
单片机IO口扩展（一）引言概述：在嵌入式系统设计中，单片机的IO口数量通常是有限的，这限制了我们对外部设备的连接和控制。
为了解决这一问题，我们可以通过扩展单片机的IO口数量来满足实际应用需求。
本文将介绍单片机IO口扩展的第一部分，包括外部设备选择、驱动芯片选型和IO 口扩展电路设计等方面。
正文：1. 外部设备选择- 根据实际需求确定需要连接和控制的外部设备，如LED灯、按键、数码管等。
- 考虑外部设备的电压、电流、接口类型等因素，选择合适的外部设备。
2. 驱动芯片选型- 根据外部设备的特性和单片机的IO口电流输出能力，选择合适的驱动芯片。
- 考虑驱动芯片的工作电压、电流、IO口数量等因素，以及其与单片机之间的通信接口，如I2C、SPI等。
3. IO口扩展电路设计- 根据选定的驱动芯片和外部设备的接口类型，设计IO口扩展电路。
- 确定IO口扩展的连接方式，如并行连接、串行连接等。
- 根据电路的功能需求，设计合适的电路板布局和元件连接方式。
4. IO口扩展程序设计- 根据扩展IO口的功能需求，编写相应的程序代码。
- 设置单片机的IO口模式和功能，以及与驱动芯片之间的通信方式。
- 实现与外部设备的数据传输和控制。
5. IO口扩展的测试与调试- 对已完成的IO口扩展电路进行测试，检查电路连接是否正常、IO口控制是否准确。
- 对程序进行测试，确保IO口扩展功能能够正常工作。
- 如有问题，进行调试和优化，直至IO口扩展功能正常工作。
总结：本文介绍了单片机IO口扩展的相关内容，包括外部设备选择、驱动芯片选型、IO口扩展电路设计、程序设计和测试与调试等方面。
通过扩展IO口数量，我们可以实现更多的外部设备连接和控制，满足实际应用需求。
在实际应用中，我们还需根据具体情况进行系统的需求分析和设计，以及进一步优化和调试，以确保IO口扩展功能的稳定性和可靠性。
单片机 第9章IO接口的扩展方法
三、I/O端口的编址
1、在计算机中，凡需进行读写操作的设备都存在着编址的问题。 2、有两种需要编址的部件 （1）存储器：存储单元进行编址 （2）接口电路：接口电路则是对其中的端口进行编址。 3、I/O编址方式 ⑴ 独立编址方式 优点是I/O地址空间和存储器地址空间相互独立，但需要专门 设置一套I/O指令和控制信号，从而增加了系统的开销。 (2) 统一编址方式 统一编址就是把系统中的 I/O和存储器统一进行编址。在这种 编址方式中，把接口中的寄存器（端口）与存储器中的存储单元 同等对待。为此也把这种编址称之为存储器映像编址。
口的高5位PC7-PC3用来作为指定A口输入/输出的控制联络线。
8255A的C口联络控制信号线
PA7~PA0
A口的方式1选通输入方式
INTE A：由PC6的置位/复位控制
B口的方式1选通输出方式
INTE B：由PC2的置位/复位控制
四、8255A与MCS-51的接口设计
8255A 接口工作状态选择表
1、速度协调 由于CPU与外设速度上的差异，使得数据的I/O传送只能在 确认外设已为数据传送作好准备的前提下才能进行I/O操作。 2、数据锁存 单片机的工作速度快，数据在数据总线上保留的时间短， 无法满足慢速外设的数据接收。因此数据锁存就成为接口电路 的一项重要功能。 3、输入数据三态缓冲 只允许当前时刻正在进行数据传送的数据源使用数据总线， 其它数据源都必须与数据总线处于隔离状态。为此要求接口电 路能为数据输入提供三态缓冲功能。 4、数据转换 需要使用接口电路进行数据信号的转换。其中包括： D/A 转换、A/D转换、串 / 并转换和并/ 串转换等。
PA
二、I/O数据传送方式
1、无条件传送方式 在进行I/O操作时，不需要测试外部设备的状态，可以根 据需要随时进行数据传送操作。一般用于具有常驻的或变化 缓慢的数据信号的外部设备如机械开关、指示灯、发光二极 管、数码管等，以及工作速度非常快，足以和 CPU 同步工作 的外部设备如外部数据存储器，数/模转换器。 2、程序查询方式 为了实现查询方式的数据输入输出传送，需要由接口电 路提供外设状态，并以软件方法进行状态测试。 3 、程序中断方式 采用中断方式进行数据传送时，当外设为数据传送作好 准备之后，就向CPU发出中断请求。CPU响应中断后，再继续 执行被中断的原程序。
单片机IO口扩展技术
单片机IO 口扩展技术口扩展技术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 1 输入接口的扩展输入接口的扩展输入接口的扩展 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。
第七章(一)单片机IO口扩展
• 74LS244是一种8位的三态缓冲器。当它的控制端1G（2G） 为低电平时，输出等于输入；当它的控制端1G（2G）为高 电平时，输出呈高阻态。 在上图的电路中，P2.7与RD相或后作为244的使能信 号，单片机的P0口与74LS244的8位输出端相连，所以 74LS244的地址为：7FFFH（P2.7=0即A15=0，A14..A0为 任意，这里取1，得到7fffh，当然，0000h~7fffh中任一地 址均可）。 当单片机从74LS244读取数据时应该为： MOV DPTR，#7FFFH ；将74LS244的口地址送入DPTR MOVX A，@DPTR ； 74LS244的端口读取数据到ACC ；执行时，RD有效，p2.7=0,选通 了74ls244。 注意： MOVX A，@DPTR; 读操作，产生 RD 低电平 信号
I/O 设 备
2.CPU与I/O之间接口信号：
每个I/O接口分配有对应的I/O地址。 1）数据信息：
微型机与外设交换的数据， 经接口数据缓冲器传送。
DB AB RD WR INT 微型机 DIO AIO D S D
Ready
STB I/O设备
RDIO C
2）状态信息：
反映外设工作状态的信号。 3）控制信息：
利用TTL芯片、COMS锁存器、三态门等接口芯片把P0接 口扩展，常选用74LS273、74LS373、74LS244等芯片。
7.2 串行口扩展I／O接口
1.使用移位寄存器作为锁存或输入信号的接口，可以方便 地扩展并行输入、输出口。这种方法不占用片外RAM 地址 2.串行口扩展并行输入口
3.串行口扩展并行输出口
1 Y1 1 Y2 1 Y3 1 Y4
18 16 14 12
第8章 单片机的IO扩展
例如： MOVX @DPTR , A MOVX A , @DPTR MOVX @RI , A MOVX A , @RI ;其中，DPTR、RI中装I/O对应的地址
3. 单片机I/O控制方式 （1）无条件传送方式
④ 程序段 MOV DPTR,#7FFFH MOV A,#00H MOVX @DPTR ,A MOV A,#86H MOVX @DPTR,A ACALL DELAY1 MOV A,#87H MOVX @DPTR ,A ACALL DELAY1 DEC A MOVX @DPTR,A ACALL DELAY2
地址锁存器。
图8.1 74LS273内部结构图 表8-1 74LS273真值表
图8.2 74LS273封装图
（2）74LS373
74LS373是一种带有三态输出门的8D触发器 其内部结构如图8.3所示 引脚分布如图8.4所示 • 数据输入由允许端G控制 • 数据输出由数据输出控制端控制 • 各触发器仅输出单一状态 • D1～D8为数据输入端 • Q1～Q8为数据输出端 触发器的功能如表8.2所示 常用作数据/地址锁存器
（３）控制程序如下：
ORG 0100H MA： MOV DPTR，#0FCFFH MOV A，#89H MOVX @DPTR，A MOV DPTR，#0FCFEH QD： MOVX A，@DPTR JNB ACC.0，QD LOOP： MOV DPTR，#0FCFCH MOV A，#01H LOOP1： MOVX @DPTR，A ACALL DELAY RL A JNB ACC.6，LOOP1
B组 端口C 低四位
B组 端口B
单片机：I-O口扩展
I-O口扩展
使PB口输入PA口输出PC低四位输入PC口高四位输出。
1.单片机数据线P0.0---P0.7与8255A的D0---D7相连
2.单片机低八位地址线P0.0---P0.7经过74LS373与8255A的A0,A1相连（8255A仅有两根地址线）
3.锁存器连接：OE为数据输出允许信号需要接低电平，数据从锁存器的输入
线到输出线。
接高电平呈高阻态。
LE接51单片机ALE。
4.8255A连接：WR与RD为写和读选通信号与单片机的WR与RD相连（低
电平有效）。
RESET复位端接单片机RST.
CS接单片机P2.6进行片选
5.PA和PC的高四位接二极管输出，
PB和PC的低四位接开关作为输入
编写程序观察输入输出变化
ORG 0000H
SJMP MAIN
MAIN: MOV DPTR, #0BFFFH 控制字地址
MOV A, #83H A口输出，B口输入，C口低四位输入，高四位输出
MOVX @DPTR, A 将控制字送入控制器TT: MOV DPTR, #0BFFDH B口地址
MOVX A,@DPTR B口内容读入
MOV DPTR, #0BFFCH A口地址
MOVX @DPTR, A B口内容输出到A口
MOV DPTR, #0BFFEH D口地址
MOVX A,@DPTR D口低四位内容读入
SWAP A 将A进行半字节交换
MOV DPTR, #0BFFEH D口地址
MOVX @DPTR, A D口内容输出到D口高四位
SJMP TT
END
开关触发如下图。
第七章单片机IO口扩展
先设好开关状态，然后发出中断请求信号，改变指示灯亮灭。 先设好开关状态，然后发出中断请求信号，改变指示灯亮灭。 ORG AJMP ORG AJMP ORG MAIN： SETB SETB SETB HERE：SJMP ORG IOINT：MOV MOV MOV SWAP MOV RETI 0000H MAIN 0003H IOINT 0100H IT0 ；脉冲边沿触发 EX0 ；外部中断0允许 EA ；总中断允许 HERE ；等待中断 0500H A，#0FFH ；中断程序 P1，A ；熄发光二极管 A，P1 ；输入开关状态 A P1，A ；开关状态输出
锁存器扩展输出口
• 利用74LS273进行输出口的扩展
1 11 3 4 7 8 13 14 17 18 CLR CLK 1Q 2Q 1D 3Q 2D 4Q 3D 5Q 4D 6Q 5D 7Q 6D 8Q 7D 8D
31 EA/VP X1 X2 RESET INT0 INT1 T0 T1 P1.0 P1.1 P1.2 P1.3 P1.4 P1.5 P1.6 P1.7 P2.0 P2.1 P2.2 P2.3 P2.4 P2.5 P2.6 P2.7 VCC 1 11 P0.0 P0.1 P0.2 P0.3 P0.4 P0.5 P0.6 P0.7 39 38 37 36 35 34 33 32 21 22 23 24 25 26 27 28 17 16 29 30 11 10 3 4 7 8 13 14 17 18 CLR CLK 1D 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D 74F273 2 5 6 9 12 15 16 19 1Q 2Q 3Q 4Q 5Q 6Q 7Q 8Q
2）查询方式（有条件传送方式）
DB
先查询I/O设备当前状态， 若准备就绪，则交换数据， 否则循环查询状态。
单片机中的IO口扩展原理及应用
单片机中的IO口扩展原理及应用单片机是一种在微处理器中集成了中央处理器、内存、输入/输出控制和时钟等功能的微型计算机。
在实际应用中，单片机的使用每況愈下，并逐渐被更高级的处理器所取代。
然而，在一些特殊应用领域，如嵌入式系统和物联网设备中，单片机仍然扮演着重要的角色。
在单片机中，IO口的扩展是一项关键的技术，用来增加单片机的输入和输出接口数量。
本文将探讨单片机中的IO口扩展原理及其应用。
一、单片机IO口扩展原理在单片机中，IO口（Input/Output Port）用于连接外部电路和其他设备，扮演着数据输入和输出的桥梁角色。
然而，通常单片机内部只有有限的IO口数量。
为了满足复杂的应用需求，需要通过扩展技术来增加IO口的数量。
1. 并行IO口扩展其中一种常见的IO口扩展技术是通过并行IO口扩展芯片来增加IO口数量。
该芯片通常由一个并行输入/输出移位寄存器和控制逻辑组成。
通过串行通信协议，单片机可以控制并行IO口扩展芯片，以实现扩展IO口的输入和输出功能。
这种方式适用于需要大量IO口的应用，如工业控制和自动化设备。
不过需要注意的是，并行IO口扩展芯片策略相对复杂，需要额外的引脚和电路设计，并且使用的软件协议需要单片机和外部芯片之间的高速通信支持。
2. 串行IO口扩展另一种常见的IO口扩展技术是通过串行IO口扩展芯片来增加IO口数量。
串行IO口扩展芯片通常采用常用的串行通信协议，如I2C（Inter-Integrated Circuit）或SPI（Serial Peripheral Interface），通过少量的引脚连接到单片机。
通过控制寄存器和数据寄存器，单片机可以发送指令和数据来控制扩展IO口的输入和输出。
这种方式相对于并行IO口扩展芯片来说，引脚数量较少，实现简单，适用于需要较少IO口数量的应用。
同时，由于使用串行通信协议，可以通过级联多个串行IO口扩展芯片，进一步增加IO口数量。
二、单片机IO口扩展应用单片机IO口扩展技术在各种嵌入式系统和物联网设备中都有广泛的应用。
第7章单片机并行IO口的扩展
7.3.4 8255A的控制字 8255A有三种工作方式： (1) 方式0：基本输入输出； (2) 方式1：选通输入输出； (3) 方式2：双向传送（仅A口有）。 1.工作方式选择控制字
三种工作方式由方式控制字来决定。 控制字格式如下。
C口上半部分（PC7～PC4）随A口称为A组， C口下半部分（PC3～PC0）随B口称为B组。 其中A口可工作于方式0、1、和2，而B口只能工作在 方式0和1。
• 分析：由图7-8可知，P2.7=0才选中该片8255，A1 A0(P2.1 P2.0)为00 01对应PA口和PB口、为11时对应控制 口。其余地址写1，A口、B口、控制口地址分别为7CFFH、 7DFFH、7FFFH。设定PA口方式0输出, B口方式0输入，控
7.1.3 I/O端口的编址方式 I/O端口编址是给所有I/O接口中的寄存器编址。
I/O端口编址两种方式：独立编址与统一编址。 1．独立编址方式
I/O寄存器地址空间和存储器地址空间分开编址， 但需专门读写I/O的指令和控制信号。 2．统一编址方式
I/O寄存器与数据存储器单元同等对待，统一编址。 不需要专门的I/O指令，直接使用访问数据存储器。 的指令进行I/O操作，简单、方便且功能强。
（2）任一个端口都可以设定为输入或输出，各端口 的输入、输出可构成16种组合。
（3）数据输出锁存，输入不锁存。
例 假设8255A的控制字寄存器地址为FF7FH，则令A口 和C口的高4位工作在方式0输出， B口和C口的低4位 工作于方式0输入，初始化程序：
MOV DPTR，#0FF7FH ；控制字寄存器地址送DPTR
2.I/O口接口的作用
CPU与I/O设备交换信息情况较为复杂，所以通常 I/O设备并不直接与CPU进行信息交换，而是通过相应 的输入/输出接口（称为I/O接口）来进行的。I/O接 口是CPU和I/O设备之间进行信息交换的中间环节，其 主要功能如下： （1）对输入输出数据进行缓冲、隔离和锁存，实现 速度匹配。 （2）完成信息格式的变换，如串并转换。 （3）实现电气特性的匹配。 （4）选择设备或地址译码等。
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3、控制线的连接 对存储器来讲控制线无非是：芯片的选通控制、读写控制。 单片机与外部器件数据交换要遵循两个重要原则： 一是，地址唯一性，一个单元一个地址。 二是，同一时刻，CPU只能访问一个地址，即只能与一 个单元交换数据。 不交换时，外部器件处于锁闭状态，对总线呈浮空状态。
单片机内资源少，容量小，在进行较复杂过程的 控制时，它自身的功能远远不能满足需要。为此，应 扩展其功能。
89C51单片机的扩展性能较强，根据需要，
可扩展：
ROM、RAM；
定时 / 计数器；
并行I / O口、 串行口；
中断系统扩展等。
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89C51单片机最小系统
一、8951硬件最小系统 对于片内有ROM型单片机，其自身可以构成最小系统
74LS377 /E D7 Q7 D6 Q6 D5 Q5 D4 Q4 D3 Q3 D2 Q2 D1 Q1 D0 Q0 /CP
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输出设备
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
P0口是数据总线口，作I / O口用时只能分时使用，为此，输出 数据时需要锁存。
74LS377为8D锁存器，八入八出，一时钟CP，一锁存允许/E。 /E = 0时，CP 的上升沿，输入数据并锁存。
该系统的资源如下： 4KB ROM，256B RAM； 五源中断系统； 两个十六位加一定时 / 计数器； 一个全双工串行UART； 四个并行I / O口。
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三总线的概念: 地址总线—— AB，P0口提供（A7 ~ A0）；
P2口提供（A15 ~ A8），共16位。 数据总线—— DB，P0口提供（D7 ~ D0），共8位。
则: 6116地址范围是B800H ~ BFFFH。 同理， P27 P25 P24 P23假定全为0
则： 6116地址范围是 0000H ~ 07FFH； 再设P27选中6116 （设P26 P25 P24 P23全为1）
则：地址范围是7800H ~ 7FFFH
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可见：存储器芯片在系统中地址分布由两个因素决定：
8951
INT 0
P2.6 RD
1
P0.7
P0.6
P0.5
P0.4
P0.3
P0.2
P0.1
P0.0
74LS373
E
G
Q7
D7
Q6
D6
Q5
D5
Q4
D4
Q3
D3
Q2
D2
Q1
D1
Q0
D0
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输入设备
STB
IN7 IN6 IN5 IN4 IN3 IN2 IN1 IN0
在STB的下降沿,将数据锁存入74LS373 /E控制着74LS373的输出,由P2.6和/RD相或控制,所 以,74LS373的口地址为BFFFH。
23 =ห้องสมุดไป่ตู้8
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§8-3 并口的扩展方法
并口扩展常用三种方法： 1、利用TTL、CMOS集成电路来扩展 2、利用单片机串口扩展 3、利用可编程并行接口芯片来扩展
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一、利用TTL、CMOS集成电路来扩展 1、用锁存器扩展简单的8位输出口
8951 P2.7 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0 /WR
控制总线—— CB，ALE 、 EA 、PSEN 、WR 、 RD 等。
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复习： 存储器的扩展
一、三总线的连接 1、数据线的连接
P0口的八位线承担此任，此时不用外接上拉电阻。 2、地址线的连接
P0口承担地址低八位线，A0 ~ A7； P2口承担地址高八位线。A8 ~ A15。 注意：P0口线地址 / 数据分时复用，需用地址锁存器
例、设将上图74LS373中数据送入8951片内数据存储器中首地 址为50H的数据区。写出相应中断系统初始化及中断服务程序。
中断系统初始化程序： PINT：SETB IT0 ；/INT0选为下降沿触发方式
SETB EA ；CPU开中断 MOV R0，#50H ；置数据区首址 SETB EX0 ；/INT0中断允许
× × × × × A10A9A8A7······A0 6116
25 = 32
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2KB
上式中：“×”表示0或1。 即单片机地址空间中包含有32个2KB。某片6116占据的是哪 2KB不能确定——地址浮动。
只有限定A15······A11的取值才能确定6116在系统中的地址 范围。如，P2.6 = 0 ，选中6116的/CS线。设P2.7 P2.5 P2.4 P2.3 假定全为1
一是，芯片本身的地址线（与容量有关）
二是，芯片选通信号的获得方式。
扩展存储器时，总是让单片机低位地址与存储器芯片地址线相 接；而让单片机剩余的高位地址线（在P2口）常作为片选信号 线。
这种方法对SRAM、EPROM、扩展I / O芯片、外设同样适用。
P25 = 0时，选中2764；“64” 8K×8b = 23×210 = 213 A15 A14 A13 A12 A11 ············A0
P2.7接 /E ， 所以，74LS377的口地址为7FFFH。
MOV DPTR，#7FFFH ；指向74LS377
MOV A，#data
；取输出的数据
MOVX @DPTR，A ；通过74LS377送出数据
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2、用锁存器扩展简单的八位输入口
外设与单片机在传输数据速度上存在着一定的差异，为了 保证数据能被单片机正确地接收，应采取以下电路：
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选通：CPU与器件交换数据或信息，需先发出选通信号 /CE或/CS，以便选中芯片。
读 / 写：CPU向外部设备发出的读/写控制命令。
EPROM：/OE
/PSEN
SRAM： /WE
/WR
/OE
/RD
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二、存储器地址编码 SRAM6116：“16”—— 2K×8b = 2KB 21×210 = 211 即6116有11根地址线。 地址空间： 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 0000H 最高地址： １ 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 07FFH 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