单片机系统扩展及接口技术

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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。

单片机原理及接口技术

单片机原理及接口技术单片机（Microcontroller）是一种集成了微处理器核心、存储器、输入/输出端口和定时器等功能于一体的计算机系统。

它具有成本低廉、体积小巧、功耗低等优点，广泛应用于各个领域。

本文将介绍单片机的原理及接口技术。

一、单片机原理1. 单片机的组成结构单片机通常由CPU、存储器、输入/输出口、定时/计数器、中断系统等组成。

其中，CPU是单片机的核心，负责执行程序指令；存储器用于存储程序和数据；输入/输出口用于与外部设备进行数据交互；定时/计数器用于计时和计数；中断系统可以处理外部事件。

2. 单片机的工作原理单片机工作时，先从存储器中加载程序指令到CPU的指令寄存器中，然后CPU执行指令并根据需要从存储器中读取数据进行计算和操作，最后将结果写回存储器或输出到外部设备。

3. 单片机的编程语言单片机的程序可以使用汇编语言或高级语言编写。

汇编语言是一种低级语言，直接使用机器码进行编程，对硬件的控制更加精细，但编写和调试难度较大。

而高级语言（如C语言）可以将复杂的操作用简单的语句描述，易于编写和阅读，但对硬件的控制相对较弱。

二、单片机的接口技术1. 数字输入/输出接口（GPIO）GPIO是单片机与外部设备进行数字信号交互的通道。

通过配置GPIO的输入或输出状态，可以读取外部设备的状态或者输出控制信号。

GPIO的配置包括引脚的模式、电平状态和中断功能等。

应根据具体需求合理配置GPIO，以实现与外部设备的稳定通信。

2. 模拟输入/输出接口单片机通常具有模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC），用于模拟信号的输入和输出。

ADC将模拟信号转换为数字信号，以便单片机进行处理。

而DAC则将数字信号转换为模拟信号，用于驱动模拟设备。

模拟输入/输出接口的配置需要考虑转换精度、采样率和信噪比等因素。

3. 串行通信接口串行通信接口允许单片机与其他设备进行数据交换。

常见的接口包括UART（通用异步收发器）、SPI（串行外设接口）和I2C（串行外设接口），它们具有不同的通信速率和传输协议。

单片机原理及接口技术(余锡存)

1. 8255A
8255A内部结构包括三个并行数据输入/输出端口, 两个工
作方式控制电路, 一个读/写控制电路和 8 位总线缓冲器。
图 7.15 8255A （a）内部结构; （b）引脚
（1）端口A、 B、 C。 A口: 是一个8位数据输出锁存器/缓冲器和一个8位数据
输入锁存器。
B口: 是一个8位数据输出锁存器/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器。 C口: 是一个8位数据输出锁存器/缓冲器和一个8位数据输入缓冲器。
表 7.5 8255A的C口联络控制信号线
3. 8255A 的控制字（1）
图 7.17 8255A的方式控制字
（2）端口C置位/复位控制字
图 7.18 8255A端口C置位/复位控制字
例 1 要求A口工作在方式0输入, B口为方式1输出, C口高 4位PC7~PC4为输入, C口低4位PC3~PC0为输出。实现上述要求的初始化程序为: MOV R1, ＃03H MOV A, ＃9CH ; 03H为 8255A 控制寄存器地址 ; 8255A工作方式字为 9CH
图 7.20 8031扩展打印机接口8255A
8255A 的方式1中OBF为低电平有效, 而打印机STB要求下降沿选通。所以8255A采用方式0, 由PC0 模拟产生STB信号。
因PC7输入, PC0输出, 则方式选择命令字为: 10001110B=8EH。
自内部RAM 20H单元开始向打印机输出80个数据的程序如下: MOV R0, ＃7FH ; R0
例要求用 2764 芯片扩展 8031 的片外程序本例采用完全译码方法。
(1）确定片数。
因0000H ~ 3FFFH的存储空间为16 KB,
所需芯片数=实际要求的存储容量/单个芯片的存储容量 = 16 KB/ 8 KB = 2（片）

单片机原理及接口技术

单片机原理及接口技术单片机原理及接口技术（上）一、单片机基本原理单片机（Microcontroller）是由中央处理器（CPU）、存储器（ROM、RAM）、输入/输出接口（I/O）和定时/计数器等模块所组成的一个微型计算机系统。

单片机通过程序控制，能够完成各种控制任务和数据处理任务。

目前，单片机已广泛应用于计算机、通讯、电子、仪表、机械、医疗、军工等领域。

单片机的基本原理是程序控制。

单片机执行的程序，是由程序员以汇编语言或高级语言编制而成，存放在存储器中。

当单片机加电后，CPU按指令序列依次从存储器中取得指令，执行指令，并把执行结果存放到存储器中。

程序员通过编写的程序，可以对单片机进行各种各样的控制和数据处理。

单片机的CPU是整个系统的核心，它负责执行指令、处理数据和控制系统的各种操作。

CPU通常包括运算器、控制器、指令译码器和时序发生器等模块。

其中，运算器主要用于执行算术和逻辑运算；控制器用于执行指令操作和控制系统的运行；指令译码器用于识别指令操作码，并将操作码转化为相应的操作信号；时序发生器用于产生各种时序信号，确保系统按指定的时间序列运行。

存储器是单片机的重要组成部分，用于存储程序和数据。

存储器一般包括ROM、EPROM、FLASH和RAM等类型。

其中，ROM是只读存储器，用于存储程序代码；EPROM是可擦写可编程存储器，用于存储不经常改变的程序代码；FLASH是可擦写可编程存储器，用于存储经常改变的程序代码；RAM是随机存储器，用于存储数据。

输入/输出接口（I/O）用于与外部设备进行数据交换和通信。

单片机的I/O口可分为并行I/O和串行I/O两类。

并行I/O通常包括数据总线、地址总线和控制总线等，用于与外部设备进行高速数据传输。

串行I/O通常通过串口、I2C总线、SPI总线等方式实现，用于与外部设备进行低速数据传输。

定时/计数器是单片机中的重要组成部分，它可以产生各种时间、周期和脉冲信号，用于实现各种定时和计数操作。

第9章 80C51单片机系统扩展技术

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9.2.2 地址锁存器芯片
1. 锁存器74LS373
74LS373的结构及引脚
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2. 锁存器8282
功能及内部结构与74LS373完全一样，只是其引脚的排列与 74LS373不同，8282的引脚如下图。
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引脚的排列为绘制印刷电路板时的布线提供了方便。
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地址总线(AB): 由P2口提供高8位地址线, 此口具有输出锁存的功能, 能保留地址信息。由P0口提供低8位地址线。
数据总线(DB): 由P0口提供。此口是双向、输入三态控制的 8位通道口。
控制总线(CB): 扩展系统时常用的控制信号为:
ALE——地址锁存信号, 用以实现对低8位地址的锁存。
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9.2.1 数据存储器芯片
典型型号有:6116、6264、62128、62256。+5V电源供电，双列直插，6116为24引脚封装，6264、62128、62256为28 引脚封装。
6116：2KB 6264：8KB 62128：16KB 62256：32KB
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3. 锁存器74LS573
输入的D端和输出的Q端也是依次排在芯片的两侧，与锁存器8282一样，为绘制印刷电路板时的布线提供了方便。
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9.2.3 数据存储器的扩展电路
需要考虑与80C51相连的存储芯片引脚：
80C51 CPU
存储芯片
(1)地址总线P0.0-P0.7 74LS373 (2)地址总线P2.0-P2.n-9 (3)数据总线的P0.0-P0.7

单片机原理及接口技术

单片机原理及接口技术单片机是一种集成了微处理器、存储器和各种输入输出接口的微型计算机系统，它在现代电子设备中起着至关重要的作用。

单片机的原理和接口技术是单片机应用的核心，对于学习和应用单片机的人来说，深入了解单片机的原理和接口技术是非常重要的。

首先，让我们来了解一下单片机的原理。

单片机的核心是微处理器，它包括中央处理器（CPU）、存储器（RAM、ROM）、输入输出端口（I/O口）等。

其中，中央处理器是单片机的大脑，负责执行程序和控制各种操作；存储器用于存储程序和数据；输入输出端口则是单片机与外部设备进行通信的接口。

单片机通过这些部件的协同工作，实现了各种功能和应用。

其次，让我们深入了解单片机的接口技术。

单片机的接口技术包括数字接口技术和模拟接口技术两大部分。

数字接口技术主要涉及数字输入输出、定时器、串行通信等方面，它是单片机与数字设备进行通信的重要手段；而模拟接口技术则涉及模拟输入输出、模数转换、比较器等方面，它是单片机与模拟设备进行通信的关键技术。

掌握好单片机的接口技术，可以让我们更灵活地应用单片机，实现更多样化的功能。

在实际应用中，单片机的原理和接口技术是紧密联系的。

只有深入理解单片机的原理，才能更好地应用其接口技术；而只有掌握了单片机的接口技术，才能更好地发挥单片机的功能和作用。

因此，学习单片机的原理和接口技术是至关重要的，它不仅可以帮助我们更好地理解单片机，还可以让我们更灵活地应用单片机，实现更多样化的功能。

总之，单片机原理及接口技术是单片机应用的核心，它对于学习和应用单片机的人来说至关重要。

通过深入了解单片机的原理和接口技术，我们可以更好地掌握单片机的工作原理和应用技巧，从而更好地应用单片机，实现更多样化的功能。

希望本文对大家对单片机原理及接口技术有所帮助。

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8章单片机系统扩展及接口

ⅹ 0 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 地址范围为：0000~3FFFH P2.6接片选信号CE，为0有效。 P2.7取0
8.3 扩展数据存储器
单片机片内数据存储器小，仅128B，往往需要扩展。 8. 3. 1 常用的数据存储器芯片简介
8.4 简单并行I/O口的扩展
8. 4. 2 简单I/O接口的扩展方法常用74LS244作输入接口芯片，起缓冲作用；用74LS273作输出接
口芯片，起锁存作用。
8.4 简单并行I/O口的扩展
扩展的输入输出口地址均为：
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2.0 P0.7 P0.6 P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1 P0.0
程序段如下：
8.5 扩展8155可编程外围并行接口芯片
1）对定时器赋初值和设定输出波形：定时器/计数器寄存器地址：7F04H、7F05H
MOV DPTR，#7F04H MOV A，#24 MOVX @DPTR，A
INC DPTR MOV A，#01000000B MOVX @DPTR，A （2）设定A、B口的工作方式并启动定时器工作：
P2.7=0 P2.0=1
P2.1~P2.6均取1
8.5 扩展8155可编程外围并行接口芯片
二、8155的基本操作程序段 1、对8155中的RAM进行操作
例1 （1）向8155RAM中的5FH单元写入数据32H；（2）从8155RAM中的98H单元读取数据。
程序段如下：（1）写数据：
MOV DPTR，#7E5FH MOV A，#32H MOVX @DPTR，A （2）读数据： MOV DPTR，#7E98H MOVX A ，@DPTR

单片机原理及运用和单片机接口技术

单片机原理及运用和单片机接口技术1. 单片机的原理及运用：单片机（Microcontroller）是一种集成电路，包含了处理器（CPU）、存储器（RAM 和ROM）、输入输出接口（I/O）、定时器/计数器等功能模块。

单片机通过内部程序的控制实现各种功能，广泛应用于嵌入式系统中。

单片机的工作原理是通过执行内部程序指令来完成各种任务。

单片机的内部存储器（ROM）中存储了一段程序代码，CPU会按照程序指令的顺序执行这些代码。

通过编写适当的程序代码，可以实现各种功能，如控制外部设备、处理数据等。

单片机可以应用于各种领域，如家电控制、工业自动化、电子仪器仪表和通信设备等。

在家电控制方面，单片机可以实现对电灯、电视、空调等设备的控制；在工业自动化方面，单片机可以用于控制机器人、生产线等；在电子仪器仪表方面，单片机可以实现对传感器的数据采集和处理；在通信设备方面，单片机可以用于控制无线通信模块等。

2. 单片机接口技术：单片机接口技术是指将单片机与外部设备连接起来的技术。

通过合适的接口技术，单片机可以与各种外部设备进行通信和控制。

常见的单片机接口技术包括以下几种：2.1 并行接口（Parallel Interface）：并行接口是一种多线接口，通过多根线同时传输数据。

在单片机中，常用的并行接口是通用并行接口（GPIO），可以用来连接并行设备，如LED显示屏、液晶显示模块等。

2.2 串行接口（Serial Interface）：串行接口是一种逐位传输数据的接口，通过少量的线路传输数据。

常见的串行接口有串行通信接口（UART）、SPI（Serial Peripheral Interface）和I2C（Inter-Integrated Circuit）接口。

串行接口适用于连接串行设备，如串口设备、传感器等。

2.3 模拟接口（Analog Interface）：模拟接口用于连接模拟设备，如传感器、电机等。

单片机通过模拟输入输出口（ADC和DAC）与模拟设备进行通信，实现模拟信号的采集和输出。

单片机的原理及接口技术

单片机的原理及接口技术
单片机是一种集成电路，封装了中央处理器、存储器和各种输入输出设备，用于控制和执行特定的任务。

它具有自主工作能力，可独立完成各种计算和控制操作。

接口技术是指单片机与外部设备之间的数据传输和控制相互连接的方式和方法。

单片机的接口技术多种多样，常见的包括串口、并行口、模拟输入输出等。

串口是单片机与计算机、外围设备之间数据传输的一种接口技术。

通过串口，单片机可以与计算机进行通信，实现数据的输入和输出。

串口由几个主要的信号线组成，包括发送线、接收线、时钟线、复位线等。

并行口是单片机与外设设备之间并行传输数据的接口技术。

通过并行口，单片机可以同时传输多个位的数据，实现对外设设备的控制和操作。

并行口通常包括数据线、地址线、控制线等。

模拟输入输出是单片机与模拟电路之间的接口技术。

单片机可以通过模拟输入输出，实现对模拟电路的监测和控制。

模拟输入可以将外界模拟信号转换为数字信号输入到单片机中，而模拟输出可以将单片机处理后的数字信号转换为模拟信号输出到外界电路中。

除了上述接口技术之外，单片机还可以通过其他方式进行数据传输和控制，如I2C总线、SPI总线、智能控制等。

这些接口
技术的选择取决于具体应用需求和外设设备的特性。

单片机通
过接口技术实现与外设设备的连接，可以实现各种应用场景下的数据传输和控制操作。

因此，掌握并理解单片机的接口技术对于进行单片机的开发和应用至关重要。

单片机原理与接口技术(第8章)

第8章单片机的系统扩展
◆ 8282是一种带有三态输出缓冲的8位锁存器，其引脚说明如下：
D0~D7：为8位数据输入端。 Q0~Q7：为8位数据输出端。 STB：数据输入锁存选通信号，高电平有效。当该信号为高电平时，外部数据选通到内部锁存器，负跳变时，数据锁存。 OE：数据输出允许信号，低电平有效。当该信号为低电平时，锁存器中数据输出到数据输出线；当该信号为高电平时，输出线为高阻态。
译码法可分为全部译码法、部分译码法。全部译码法：是把P0口、P2口都接到译码器和芯片的地址线上，其优点是可以充分利用单片机提供的扩展空间，连接的存储器容量较大。
第8章单片机的系统扩展
部分译码法：是将高位地址的一部分连接到译码器中进行译码，高位地址的另外部分可以不连在译码器上，而作为通用的I/O口使用。
简称DRAM（Dynamic RAM），具有容量大、功耗低、价格便宜等优点，对外界环境、工艺结构、控制逻辑和电源质量等的要求都很高。
存储器芯片有2816/2817（8KB×8），最大存取时间为 200ns，+5V供电，采用HMOS-D2工艺制造，其内部含有动态刷新电路。
第8章单片机的系统扩展
① P2口专门用于输出PCH的内容，因有锁存功能，可直接与外部存储器的地址相连。
② P0口除了输出PCL中的地址外，还要传输从程序存储器过来的指令代码，这就必须用ALE信号锁存PCL。
第8章单片机的系统扩展
③ 在每个机器周期中，允许地址锁存信号ALE两次有效，且在下降沿时锁存PCL。对来说，也是每个机器周期两次有效。 ◆所取指令是MOVX时
当ALE信号由高变低时，低8位地址被锁存到锁存器中并向外部地址总线输出，该地址信号和P2口的高8位地址共同组成16位地址。直到ALE信号再次变高，锁存器的地址才会发生改变。

第五章_MCS-51单片机的系统扩展

8255A的控制字与工作模式
8255A有3种工作方式,即模式0、模式1和模式2,这些工作方式可用软件编程来指定，其设定格式如图5-21所示，设定指令由单片机根据表5-5所示的地址选择表实现，其中8255A芯片的三个端口在模式0下被分成两组，在模式1和模式2下PC口为读写控制信号线，只有PA能工作在模式2下。此外，PC口还具有位控制功能，可以通过工作方式控制字将其任意一位置“1” 或者清“0”，其控制方式见图5-22所示。
图5-21 8255A方式控制字设置
图5-22 PC口位操作控制字
（1）方式0(基本输入/输出方式) 这种工作方式不需要任何选通信号，A口、B口及C口的高4位和低4位都可以设定为输入或输出。作为输出口时，输出的数据均被锁存；作为输入口时，A口的数据能锁存，B口与C口的数据不能锁存。例如，欲设定PA口和PC 口高四位工作在模式0输出以及PB口和PC口低四位工作在模式0输入方式的指令为： MOV DPTR，#8003H ；控制字的地址为8003H MOV A，#83H ；工作方式控制字为83H MOVX @DPTR，A ；设定工作方式控制字在这种模式下，单片机可以对8255A的数据端口进行无条件读写，8255A 三个I/O端口数据可得到锁存和缓冲。因此，8255A的模式0属于基本输入输出模式。
（2）方式1(选通输入/输出方式) 在这种工作方式下，A口可由编程设定为输入口或输出口，C口的3位用来作为A口输入/输出操作的控制和同步信号；B口同样可由编程设定为输入口或输出口， C口的另3位用来作为B口输入/输出操作的控制和同步信号。在方式1下A口和B口的输入数据或输出数据都能被锁存。C口的6条线作为控制和状态信号线，其定义如表5-6所示。
图5-18 利用74LS164扩展并行输出口

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。

《单片机微型计算机原理与接口技术》第八章 80C51单片微机的系统扩展原理与接口技术

②开始数据传送在串行时钟线（SCL）保持高电平的情况下，串行数据线（SDA ）上发生一个由高电平到低电平的变化作为起始信号（START），启动I2C 总线。I2C总线所有命令必须在起始信号以后进行。 ③停止数据传送在串行时钟线（SCL）保持高电平的情况下，串行数据线（SDA）上发生一个由低电平到高电平的变化，称为停止信号（ STOP）。这时将停止I2C 总线上的数据传送。 ④数据有效性在开始信号以后，串行时钟线（SCL）保持高电平的周期期间，当串行数据线（SDA）稳定时．串行数据线的状态表示数据线是有效的。需要一个时钟脉冲。每次数据传送在起始信号（START）下启动，在停止信号（STOP）下结束。在I2C总线上数据传送方式有两种，主发送到从接收和从发送到主接收。它们由起始信号（START）后的第一个字节的最低位（即方向位R／W）决定。
①串行数据线（MISO、MOSI）主机输入／从机输出数据线（MISO）和主机输出／从机输入数据线（MOSI），用于串行数据的发送和接收。数据发送时．先传送MSB（高位），后传送LSB（低位）。在SPI设置为主机方式时，MISO线是从机数据输入线，MOSI是主机数据输出线；在SPI设置为从机方式时， MISO线是从机数据输出线，MOSI是从机数据输入线。
8.1.1外部并行扩展原理
单片微机是通过芯片的引脚进行系统扩展的。 80C51系列带总线的单片微机芯片引脚可以构成图8－1所示的三总线结构．即地址总线（AB）数据总线（DB）和控制总线（CB）。具有总线的外部芯片都通过这三组总线进行扩展。（1）地址总线（AB）地址总线由单片微机P0口提供低8位地址A0～A7，P2口提供高8位地址A8～A15。P0口是地址总线低8位和8位数据总线复用口，只能分时用作地址线。故P0口输出的低8位地址A0～A7必须用锁存器锁存。锁存器的锁存控制信号为单片微机ALE引脚输出的控制信号。在ALE的下降沿将P0口输出的地址A0～A7锁存。P0、P2口在系统扩展中用做地址线后便不能作为一般I/O口使用。由于地址总线宽度为16位，故可寻址范围为64 KB。（2）数据总线（DB）数据总线由P0口提供，用D0～D7表示。P0口为三态双向

单片机的系统扩展原理及接口技术第8章习题答案高锋第二版

第8章思考与练习题解析【8—1】简述单片机系统扩展的基本原则和实现方法。

【答】系统扩展是单片机应用系统硬件设计中最常遇到的问题。

系统扩展是指单片机内部各功能部件不能满足应用系统要求时，在片外连接相应的外围芯片以满足应用系统要求。

80C5 1系列单片机有很强的外部扩展能力，外围扩展电路芯片大多是一些常规芯片，扩展电路及扩展方法较为典型、规范。

用户很容易通过标准扩展电路来构成较大规模的应用系统。

对于单片机系统扩展的基本方法有并行扩展法和串行扩展法两种。

并行扩展法是指利用单片机的三组总线(地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB)进行的系统扩展；串行扩展法是指利用SPI三线总线和12C双线总线的串行系统扩展。

1．外部并行扩展单片机是通过芯片的引脚进行系统扩展的。

为了满足系统扩展要求，80C51系列单片机芯片引脚可以构成图8-1所示的三总线结构，即地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB。

单片机所有的外部芯片都通过这三组总线进行扩展。

2．外部串行扩展80C51．系列单片机的串行扩展包括：SPI(Serial Peripheral Interface)三线总线和12C双总线两种。

在单片机内部不具有串行总线时，可利用单片机的两根或三根I／O引脚甩软件来虚拟串行总线的功能。

12C总线系统示意图如图8—2所示。

【8—2】如何构造80C51单片机并行扩展的系统总线?【答】80C51并行扩展的系统总线有三组。

①地址总线(A0～A15)：由P0口提供低8位地址A0～A7，P0 口输出的低8位地址A0～A7必须用锁存器锁存，锁存器的锁存控制信号为单片机引脚ALE输出的控制信号。

由P2口提供高8位地址A8～A1 5。

②数据总线(DO～D7)：由P0 口提供，其宽度为8位，数据总线要连到多个外围芯片上，而在同一时间里只能够有一个是有效的数据传送通道。

哪个芯片的数据通道有效则由地址线控制各个芯片的片选线来选择。

③控制总线(CB)：包括片外系统扩展用控制线和片外信号对单片机的控制线。

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1.什么是单片机
单片机（MCU，Micro-Controller Unit）是一种半导体集成电路，由微处理器，ROM， RAM，I / O口，定时器 / 计数器，模拟 / 数字转换器，A / D转换器和其他支持电路组成，但它可以完成复杂的控制功能，又是一种体积小、价格低的微型计算机和控制系统，具有比普通的微处理器更强大的能力和更低的功耗，因此，它被广泛应用于各种工控系统、自动控制系统和电子产品中。

2.单片机接口技术
单片机接口技术是指将外部设备与单片机之间进行数据交换的技术。

它通过在单片机和外部设备的I/O口之间实现数据通信，从而使外部设备能够控制或与单片机通信。

常见的接口技术包括RS232、RS485、SPI、
I2C等接口方式。

（1）RS232接口
RS232接口是一种串行接口，它使用一条粗糙或半双工的信号线。

外部设备通过其发送和接收信号来和单片机通信，通常用于与个人计算机或大型控制系统进行远程通信。

（2）RS485接口
RS485接口是串行接口技术，该技术采用信号平衡传输方式，具有传输距离长，通信效率高等优点，因此被广泛应用于工业控制及家用智能控制等领域。

（3）SPI接口
SPI接口（Serial Peripheral Interface）是一种常用的串行接口，它的特点是接口简单。

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