AT89S51单片机I/O扩展：82C55与串行口扩展

本文主要介绍了AT89S51单片机的I/O扩展技术，包括扩展常用的可编程I/O接口芯片82C55、使用74LSTTL芯片扩展并行I/O接口以及利用串行口扩展并行I/O口的设计方法。 AT89S51单片机自带4个并行I/O口P0至P3，但并非所有位线都能作为通用I/O使用。在实际应用中，有时需要扩展I/O接口以满足更多外部设备的连接需求。扩展I/O接口的主要目的是实现单片机与外部设备之间的有效通信，这涉及到速度匹配、数据锁存和三态缓冲等功能。 1. **速度匹配**：由于单片机执行速度远快于多数外设，I/O接口需要能够发送状态信息，确保单片机在数据传输前知道外设已经准备就绪，从而实现速度上的匹配。 2. **输出数据锁存**：为了使单片机快速产生的数据能在慢速外设接收范围内，扩展接口需要包含输出数据锁存器，确保数据在总线上的稳定存在。 3. **输入数据三态缓冲**：多个数据源可能连接到数据总线，因此I/O接口需要提供三态缓冲功能，只允许当前接收数据的接口使用总线，避免数据冲突。 I/O端口的编址是扩展接口设计的关键部分，它决定了单片机如何寻址和访问这些接口。通常有两种方式： 1. **独立编址**：I/O端口和存储器的地址空间分开，具有专门的I/O地址空间。这种方式有利于保护内存和I/O空间不相互干扰，但地址空间有限。 2. **统一编址**：I/O端口和存储器共用地址空间，使得I/O操作和存储器访问类似，简化了硬件设计，但可能导致地址空间紧张。 文章还提到，常见的I/O扩展芯片如82C55提供了灵活的配置选项，可以扩展出多个独立的输入输出线。另外，使用74LSTTL系列的逻辑门芯片也能实现I/O扩展，这种方法成本较低，但设计相对复杂。此外，AT89S51的串行口也可以通过串并转换来扩展并行I/O口，这种方式在资源有限的情况下是一种有效的解决方案。 总结来说，I/O扩展是单片机系统设计中的重要环节，通过合理选择和设计扩展方案，可以有效地连接各种外部设备，实现更复杂的系统功能。无论是使用专用的I/O接口芯片，还是利用现有逻辑门资源，都需要根据项目需求和资源限制来权衡。