单片机I/O扩展技术：输出数据锁存与三态缓冲

"这篇资料主要讨论了如何扩展AT89S51单片机的I/O接口，包括输出数据锁存、输入数据三态缓冲等关键概念，并介绍了82C55和81C55两种常用I/O接口芯片的扩展方法，以及使用74LSTTL电路和串行口扩展并行I/O口的技术。" 在单片机系统中，扩展I/O接口是常见的需求，因为单片机内部的I/O端口往往不足以满足所有外设连接。I/O接口扩展的目标是提供与各种速度不同外设的兼容性。 1. **输出数据锁存**：这是解决单片机与慢速外设间速度不匹配问题的关键技术。由于单片机的数据传输速率远高于许多外设，数据在总线上的存在时间很短，慢速外设可能无法及时捕捉到这些数据。因此，输出数据锁存器在I/O接口中起到重要作用，它可以在数据传输后暂时保存输出数据，确保慢速设备有足够的时间接收。 2. **输入数据三态缓冲**：在数据总线上，可能存在多个数据源，为了防止数据传输时的冲突，需要有一种机制使得在任何给定时刻只有一个I/O接口可以使用数据总线。这就需要输入数据三态缓冲，使得非活动的I/O接口能够被隔离，不会对数据总线造成干扰。三态缓冲器可以控制其输出端口的状态，使其在不需要传输数据时呈现高阻抗状态，避免与其他设备发生并联导通。 在具体扩展实现方面，资料提到了： - **82C55**：这是一个常用的可编程并行接口芯片，支持三种工作模式，通过设置控制字可以选择不同的功能。与AT89S51的接口设计涉及控制信号的配置和数据的读写操作。 - **81C55**：同样是一个I/O接口芯片，具有特定的工作方式，与AT89S51的接口设计包括硬件连接和相应的软件编程。 - **74LSTTL电路**：这些低成本的逻辑门电路可以组合起来构建自定义的I/O扩展，提供并行I/O口的扩展能力。 - **串行口扩展并行口**：AT89S51的串行口可以用来扩展并行I/O，例如使用74LS165作为并行输入口的扩展，74LS164作为并行输出口的扩展。 - **声音报警接口**：通过I/O口控制蜂鸣器或音乐报警电路，实现系统状态的音频反馈。 I/O接口扩展是提高单片机系统功能和兼容性的重要手段，通过合理选择和设计接口电路，可以适应各种不同性能的外设需求。