MCS-51单片机I/O扩展与接口技术详解

"单片机扩展与接口技术，包括单片机I/O扩展、存储器扩展、键盘接口、显示器接口、A/D、D/A转换器接口以及单片机与PC机的接口技术。" 在单片机系统设计中，扩展与接口技术是至关重要的部分，它使得单片机能够连接更多的外部设备，实现更复杂的功能。本章主要介绍了MCS-51系列单片机的扩展方法。 7.1 单片机I/O扩展：MCS-51单片机的P0口通常作为数据总线和地址总线的低8位，P2口作为地址总线的高8位。当需要扩展ROM、RAM或其他芯片时，这些I/O口会被占用。P3口的多功能性限制了直接用作I/O口的数量，因此常常需要扩展I/O口线。例如，可以通过串行口方式0与移位寄存器配合扩展并行I/O口，或者利用P1口的部分引脚模拟串行口，如图7-1所示的AT89S51与CD4014构成的输入口线扩展电路。通过控制P1.0和P1.1引脚，可以实现数据的串行移位和并行输入。 7.1.1 输入口线的扩展：图7-1的电路工作原理是，单片机通过P1.0向CD4014提供高电平，使得外部数据能通过CD4014的P1～P8输入到移位寄存器。然后，通过P1.0变为低电平，CD4014进入串行移位模式。P1.1产生的脉冲控制数据移位，经过8个脉冲，所有输入数据都会移出，供单片机读取。 除了输入口线扩展，单片机的其他扩展技术还包括： 7.2 存储器扩展：当单片机内置的内存不足以满足需求时，需要扩展外部存储器。这通常涉及到地址线和数据线的管理，以及存储器类型（如RAM、ROM）的选择和配置。 7.3 键盘接口技术：为了获取用户输入，单片机需要与键盘进行交互。这通常涉及到扫描矩阵键盘的方法，通过检测行线和列线的变化来识别按键状态。 7.4 显示器接口技术：单片机常与LED数码管或液晶显示屏连接，用于显示信息。这可能需要驱动电路、字符编码和显示控制器等。 7.5 A/D、D/A转换器接口：A/D转换器将模拟信号转化为数字信号，D/A转换器则相反。单片机通过这些接口可以处理模拟信号，例如在测量和控制应用中。 7.6 单片机与PC机的接口：为了让单片机与个人计算机通信，通常会使用串行或并行接口，如RS-232或USB，实现数据交换和程序下载。 在学习和实践中，理解这些接口技术和扩展方法是提高单片机系统设计能力的关键。通过不断实践和理论研究，可以有效地解决实际项目中的各种需求，提升单片机系统的功能和性能。