单片机IO扩展芯片

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。

使用74系列芯片作为I/O并行扩展的方法以及总线驱动芯片的使用方法使用74系列芯片作为I/O并行扩展的常见于过去单片机I/O口不够的情况，而且是需要大量的内存和程序存储器严重不足的情况下。

开关量输出的扩展经常使用的芯片是74LS273/74LS373/74LS573/74LS574等；这些芯片的共同特点是具有数据锁存的功能；开关量输入的扩展经常使用的芯片是74LS244/74LS245/74LS240等；这些芯片的特点是三态门，可以把多个芯片的输出，并联在一起而不会互相影响；通过138、139、153等译码选通芯片，把RD/WR/地址的高位信号（高3位或者高4位，看单片机系统中的芯片的数量）接到译码芯片，把译码芯片的输出接到锁存器的锁存输入，或者缓冲器的选通输入。

下面以74LS138为例。

要特别注意到，对245、574、273等使用TTL芯片以RAM方式做I/O扩展的，跟8255、8155、8253、8251、62256等系列芯片不一样的地方，就是：1）8255、8155、8253、8251、62256等芯片本身有wr、rd、ce等信号，所以138的地址译码输出，可以直接接到CE；但是，245、574、273等芯片，没有wr或者rd信号，因此，如果系统中有这样的芯片扩展，就需要把wr或者rd加入到138中；2）对于245或者244，要把数据读到数据总线上，芯片的数据的使能端必须是WR和地址译码数据的混和；3）对于要把数据总线上的数据，锁存到574或者273的数据输出端口上，必须锁存器的LE，是地址和wr的混和；因此，138的接法是：1、A15－》138的A2（3）2、A14－》138的A1（2）3、A13－》138的A0（1）4、RD和WR接74LS00，00的输出接138的E3(6)5、138的输出接245的E或者574的CLK；这样，使用MOVX a，@dptr的时候，才能在245的E上出现带地址的RD信号；使用MOVX@dptr,A的时候，才能在574的CLK上出现带地址的WR信号；参见574的真值表，可见，E应该接低电平；373、573与273、574有所区别：1、573是从低－》高－》低，在从高－》低的瞬间，锁存数据；但是，在高电平的时候，数据是直通的，所以也可以使用这个特性做缓冲器，把LE直接接高电平；OE是三态门，直接接地；2、但是138的输出是，当地址的输入有效的时候，是低电平，其它时间是高电平，所以在时序上跟573是不配合的，因此，573不能作为数据锁存器，除非138的输出加一个反向门接到LE；而574是上升沿锁存数据，138的输出直接作为锁存脉冲即可；如果系统中没有8255、8155、8253、8251、62256这样的芯片，也可以使用139，RD和wr 分别接入一个2-4译码器，译码器的输出分别接到245的E和574的LE，这样可以省去一个74LS00。

2020年第4期信息与电脑China Computer & Communication软件开发与应用74HC595芯片对单片机IO 口的扩展原理与应用杨恒敏（江苏联合职业技术学院扬州分院，江苏 扬州 225003）摘 要：单片机在使用过程中存在IO 端口有限的性能缺陷，笔者针对利用74HC595芯片扩展单片机IO 口的基本原理进行了详细分析，围绕流水灯效果、电子游戏扑克机、16×32LED 点阵显示器3个层面，探讨了单片机IO 口扩展的具体设计方案与实现路径，以期为顺利解决单片机IO 口紧缺问题提供借鉴。

关键词：74HC595芯片；单片机；IO 口扩展中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1003-9767（2020）04-120-03Expanding Principle and Application of 74HC595 Chip to IO Port of SingleChip MicrocomputerYang Hengmin(Yangzhou Branch of Jiangsu Union Technical Institute, Yangzhou Jiangsu 225003, China)Abstract: There are limited performance defects of IO ports in the use of single-chip microcomputers. This article analyzesthe basic principles of using 74HC595 chip to expand the single-chip IO ports. At the level, the specific design scheme and implementation path of the expansion of the IO port of the single-chip microcomputer are discussed, in order to provide a reference for the smooth solution of the shortage of the IO port of the single-chip microcomputer.Key words: 74HC595 chip; single chip microcomputer; IO port expansion0 引言当前在使用单片机的过程中常面临IO 端口紧缺的问题，74HC595芯片作为一种通用位移缓存器，可实现8位串行输入/输出或并行输出，其电路连接方式与代码编程较为简单、驱动能力较强，并且凭借存储寄存器可保障在移位过程中并排输出端口数据不变，易于实现对单片机IO 口的扩展，具备良好的应用价值。

6.4 I/O接口的扩展MCS-51系列单片机共有四个8位并行I/O口。

由于国内普遍采用内部无ROM型单片机，因而P0口和P2口主要用于地址和数据总线，P3口大部分用作第二变异功能（控制信号），真正提供给用户使用的只有P1口及P2口和P3口的某些位。

所以，在许多场合就感到满足不了要求。

而单片机在结构上为外部扩展并行I/O口提供了方便。

实际应用中，I/O口扩展总是为了实现某一测控及管理功能而进行的，如联结键盘、显示器、驱动开关控制、开关量监测等。

按MCS-51的结构，扩展的I/O口采取与外部RAM统一编址，即两者合用64K地址空间。

因此，CPU可以像访问外部RAM那样访问外部I/O口，对I/O口进行输入/输出操作。

I/O口扩展用芯片主要有通用可编程I/O芯片和TTL、CMOS锁存器、缓冲器电路芯片两大类。

通用可编程I/O扩展芯片有Intel公司的8155，8255，8243，8279等。

I/O口扩展用74LSTTL芯片有：74LS373，377，244，273，367等。

另外还可以利用MCS-51单片机的串行口来扩展较多数量的并行输入或输出口。

这种扩展方法所用的移位寄存器芯片有扩展输出口的74LS164和扩展输入口的74LS165。

实际应用中，要根据芯片的特点及输入、输出量的特征选择芯片。

一、简单的I/O接口扩展在单片机应用系统中，经常采用TTL电路或CMOS电路锁存器、三态门电路作为I/O 口扩展芯片。

这种I/O口一般都是通过P0口扩展，不占用单片机的I/O口资源，只需一根地址线作片选线用。

这种方法具有电路简单、成本低、配置灵活方便等特点。

图6-14是采用74LS244作扩展输入，74LS273作扩展输出的简单I/O接口扩展电路。

图6-14 简单I/O接口扩展电路图中P0口为双向数据总线，既能从74LS244输入数据，又能将数据送给74LS273输出。

输入控制信号由P2.7和RD相或而成，当二者同时输出为0电平时，或门输出为0，选通74LS244，使外部信息进入到总线。

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。

PIC系列单片机简单I/O口扩展技术摘要在实际应用当中当单片机的I/O口资源无法满足系统设计需要时，为了节省成本，常通过外部I/O扩展芯片来达到设计要求。

74系列TTL电路是一种简单实用的I/O扩展技术，介绍了74HC165和74HC595芯片的工作原理，给出了该芯片与PIC系列单片机的接口硬件电路及软件代码。

关键词单片机 I/O口扩展 TTL电路引言当单片机的I/O口资源无法满足系统设计需要时，为了节省成本，常通过外部I/O扩展芯片来达到设计要求。

通常的办法是设计之初就选用I/O口丰富的单片机来实现，但如果外围设备较多时，也只能进行外部扩展了。

另外，使用一款新的单片机，开发者还有一个熟悉、学习过程，因此这并不是最经济的办法。

常用的I/O口扩展方法有：（1）专用扩展芯片，如可编程并口扩展芯片8255，通过3个外部地址，扩展出3个并口；又如可通过串入并出、并入串出、并入并出进行I/O口扩展的GM8166芯片等。

（2）单片机I/O口扩展法，在系统中设计多个单片机，利用单片机自身I/O口资源进行扩展。

（3）TTL移位寄存器法，通过移位寄存器，来扩展无穷个输出或者输入I/O口。

（4）最简单的I/O口扩展法，如采用74373做多个锁存器进行输出扩展，采用74245做多个总线收发器进行输入扩展。

上述几种方法都有其一定的应用条件和适用范围，并不一定能分出个孰优孰劣，但从最经济角度来说，设计者往往希望能缩短开发周期、降低开发成本。

而TTL移位寄存器方法是一种简单实用的I/O扩展技术，芯片控制简单、编程容易，应用十分广泛。

本文介绍了74HC165和74HC595芯片的工作原理，给出了与PIC系列单片机的接口硬件电路及软件代码。

芯片介绍（1）8位并入/互补串出移位寄存器74HC165。

74HC165是一款高速CMOS器件，8位并行读取或串行输入移位寄存器，可在末级得到互补的串行输出（P0和P7）。

当移位/并行置入控制（/PL）输入为低时，从P0到P7口输入的并行数据将被异步地读取进寄存器内。

单片机扩展电路（二）引言概述：在单片机应用中，扩展电路是必不可少的，它能够有效地提升单片机的功能和性能。

本文将介绍单片机扩展电路的设计原则和一些常用的扩展电路，旨在帮助读者更好地理解和应用单片机的扩展电路。

正文内容：一、IO扩展电路1. 使用74HC595芯片进行8位输出扩展2. 使用PCF8574芯片进行8位输入扩展3. 使用双向移位寄存器实现输入输出模式切换4. 使用IO扩展板实现大量IO口的扩展5. 使用IO扩展芯片实现I2C总线扩展二、ADC和DAC扩展电路1. 使用ADC0804芯片进行模拟量采集2. 使用MAX11615芯片进行多通道模拟量采集3. 使用DAC0832芯片进行模拟量输出4. 使用R-2R网络实现更高精度的模拟量输出5. 使用PWM信号和低通滤波器实现模拟量输出三、串口扩展电路1. 使用MAX232芯片进行RS232电平转换2. 使用USB转串口模块实现USB接口扩展3. 使用蓝牙模块实现无线串口扩展4. 使用WiFi模块实现无线串口扩展5. 使用以太网模块实现网络串口扩展四、定时器和计数器扩展电路1. 使用74HC161芯片进行多位计数2. 使用74HC4040芯片进行二进制计数3. 使用CD4541B芯片进行定时器功能扩展4. 使用定时器模块实现精确的时间测量5. 使用定时器和中断实现实时时钟功能五、存储器扩展电路1. 使用24CXX系列芯片进行I2C存储器扩展2. 使用AT24C256芯片进行大容量存储器扩展3. 使用SD卡进行存储器扩展4. 使用EEPROM芯片进行非易失性存储器扩展5. 使用Flash芯片进行可擦写存储器扩展总结：单片机扩展电路的设计具有很大的灵活性，可以根据具体应用需求选择不同的扩展电路。

本文对IO扩展电路、ADC和DAC扩展电路、串口扩展电路、定时器和计数器扩展电路以及存储器扩展电路进行了详细介绍，希望读者能够通过学习掌握单片机扩展电路的设计方法和应用技巧，为自己的项目开发提供更多的选择和可能性。

崔立志讲师河南理工大学-简单I/O口扩展技术1.概述LED流水灯4路开关都使用P0口▼输入（开关）和输出（LED）均使用同一个I/O口（P0）。

单片机电路设计中将解决上述问题的方法称为I/O口的扩展。

▼本节介绍采用扩展芯片74LS273和74LS244搭建的简单I/O口扩展技术。

2.扩展芯片▼组成：8个带清零功能的D触发器。

CLK▼用法：MR→Vcc，CLK→正脉冲源，Di→接P0，Qi→外设输入端▼原理：MR端为高电平时，D端信号在CLK端正脉冲作用下锁存到Q端，此后D与Q隔离。

2.扩展芯片▼原理：每组由1个选通端或控制4只三态门。

当选通信号为低电平时，三态门导通，数据从A端流向Y端。

当选通信号为高电平时，三态门截止，输入和输出之间呈高阻态。

▼接线：A0-A3接外设输入端；Y0-Y3接单片机I/O口；1G接控制端3.电路原理▼引脚RD=0，WR=1时，273D端和Q端隔离。

244从A至Y的通路闭合，开关信号连接至P0.0至P0.3上。

此时，单片机读取P0口的状态，获取开关状态。

▼引脚RD=1，WR有上升沿时，244断开。

273将D端信号锁存至Q端，P0口的信号直接作用在LED灯。

key=1 key=2 key=34.程序设计WR=0，使能74LS273RD上升沿，使能74LS244//无限循环//读取按键状态至变量key//判断按键状态是否更新（key是否等于key1）。

若按键状态没有更新，则直接跳过该分支。

//如果按键状态有更新，则更新变量key1//判断当前按键状态//当key的值为2或者3时，循环变量temp设置为0x03//当key的值为其它时，循环变量temp设置为0x01//判断key的值，执行不同的操作//当key的值为1或者3时，执行右移操作//当key的值为其它时，执行左移操作5.运行效果key=0，单灯下移key=1，单灯上移key=2，双灯下移key=3，双灯上移6.双输出扩展▼2组8路的LED灯均使用同一个I/O口（P0）。

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。

51单⽚机：IO⼝扩展芯⽚⽤法（74HC165,74HC595）IO⼝扩展芯⽚，主要是解决单⽚机IO⼝太少。

74HC165：数据从并转串74HC595：数据从串转并两种芯⽚，都是通过时序电路，加上移位功能，进⾏数据传输74HC165：数据从并转串。

以下实例，实现8个独⽴按键，控制数码管的8段#include <reg52.h>#include <intrins.h>typedef unsigned char u8;typedef unsigned int u16;void delay( u16 i ){while( i-- );}#define GPIO_DIG P0sbit IN_SG = P1^6;sbit IN_DATA = P1^7;sbit IN_CLK = P3^6;u8 read_74HC165(){u8 indata;u8 i;IN_SG = 0; //先置⼊数据_nop_(); //等待⼀个机器周期IN_SG = 1; //芯⽚切⼊移位功能_nop_();indata = 0;for( i = 0; i < 8; i++ ){ //在时序电路作⽤下，移动8次，得到⼀个字节数据indata = indata << 1;IN_CLK = 0;_nop_();indata |= IN_DATA;IN_CLK = 1;}return indata;}void main (){u8 hc165_data;GPIO_DIG = 0x0;while( 1 ) {hc165_data = read_74HC165();if( hc165_data != 0xFF ) {GPIO_DIG = ~hc165_data;}}}74HC595：数据从串转并，以下程序，实现流⽔灯效果#include <reg52.h>#include <intrins.h>typedef unsigned char u8;typedef unsigned int u16;void delay( u16 i ){while( i-- );}#define GPIO_DIG P0sbit SRCLK = P3^6; //移位寄存器时钟sbit STORE_RCLK = P3^5; //存储寄存器时钟sbit SER = P3^4; //串⼝输⼊数据void hc595_send_data( u8 input_data ) {u8 i;SRCLK = 1;STORE_RCLK = 1;for( i = 0 ; i < 8; i++ ){SER = input_data >> 7; //从最⾼位开始传送 input_data <<= 1; //把次⾼位移到最⾼位SRCLK = 0; //时序脉冲_nop_();_nop_();SRCLK = 1;}STORE_RCLK = 0; //时序脉冲_nop_();_nop_();STORE_RCLK = 1; //把寄存器的数据送到输出⼝}void main (){u8 led_num;led_num = 0x01; //先让D11点亮while( 1 ) {hc595_send_data( led_num );led_num = _crol_( led_num, 1 );delay( 50000 );delay( 50000 );}}。

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。

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。