MCS-51单片机I/O扩展技术详解

"MCS-51的I/O口扩展主要介绍了如何扩展MCS-51单片机的输入/输出接口，包括可编程I/O芯片8255A、8155H的扩展，以及使用74系列芯片进行简单的并口扩展，并探讨了利用串口对并行口的扩展和计数器芯片8253的扩展及应用。内容涵盖I/O接口的功能，如速度匹配、数据锁存和三态缓冲，以及I/O端口的编址方式，如独立编址和统一编址，MCS-51采用的是统一编址。此外，还讨论了I/O数据的不同传送方式。" MCS-51单片机的I/O扩展是系统设计中的重要部分，因为其内部的P1口和部分P3口用于I/O操作，但在许多应用中，这些内置口线不足以满足需求，因此需要外部扩展。I/O接口的主要功能包括： 1. **速度匹配**：由于MCS-51的工作速度远高于大多数外设，I/O接口需要确保外设准备好接收数据后才进行传输，这通常通过状态信息交换来实现。 2. **数据锁存**：为了适应慢速外设，I/O接口需要有数据锁存器，以保持数据在数据总线上的稳定时间，确保外设能成功接收。 3. **三态缓冲**：在有多个输入设备的情况下，I/O接口通过三态缓冲器避免数据总线上的冲突，只允许当前正在传输数据的设备使用总线。 I/O端口的编址有两种方式：独立编址和统一编址。MCS-51使用**统一编址**，这意味着I/O接口的寄存器与数据存储器共享相同的地址空间，可以通过访问数据存储器的指令来操作I/O，简化了编程。 扩展I/O接口通常涉及使用特定的I/O芯片，如8255A和8155H，它们提供多个可编程的输入/输出端口，可以配置为各种模式以适应不同的外设需求。此外，通过74系列逻辑门芯片可以构建简单的并行口扩展电路。对于串口到并口的扩展，这允许单片机利用串行通信接口与更多的并行设备交互。同时，计数器芯片如8253可以增加定时和计数功能，增强系统的定时和同步能力。 I/O数据的传送方式多种多样，可以根据不同外设的需求选择适合的传输模式，如无条件传输、中断驱动传输、DMA（直接存储器访问）等，以优化系统的效率和响应性。 MCS-51的I/O扩展是提高系统功能和适应性的重要手段，涉及到硬件接口设计、控制逻辑和通信协议等多个方面，对于理解和设计基于MCS-51的嵌入式系统至关重要。