单片机IO口扩展

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。

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》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。

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。

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。

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。