单片机并行I/O接口的扩展

在单片机系统中主要有两类数据传送操作，一类是单片机和存储器之间的数据读写操作；另一类则是单片机和其它设备之间的数据输入/输出（I/O）操作。单片机和存储器之间的连接十分简单，主要包括地址线、数据线、读写选通信号。
单片机与控制对象或外部设备之间的数据传送却十分复杂，存在速度不匹配，电平不一致，信号需要转换等问题。使用扩展的I/O接口电路可以较好实现速度协调、输出数据锁存、输入数据缓冲、数据转换等。

一、简单I/O口的扩展

由于单片机的P0口经常用作数据线或低8位地址线；P2口用作高8位地址线，P3口的第2功能更为重要，所以只有P1口能用作真正的数据I/O口来使用，但是，在很多场合，仅使用P1口来作为数据I/O口是不够的，这是就需要扩展I/O口。

当所需扩展的外部1/O口数量不多时，可以使用常规的逻辑电路、锁存器进行扩展。这一类的外围芯片一般价格较低而且种类较多，常用的如：74LS377、74LS245、74LS373、74LS244、74LS273、74LS577、74LS573。

1、输入接口扩展

图1是利用74LS244进行简单输入接口扩展的连接图。

从图中可以看出，当P2.5和同时为低电平时，74LS244才能将输入端的数据送到8051的P0口，其中P2.5决定了74LS244的地址为：XX0X XXXX XXXX XXXXB。通常，我们选择的地址是DFFFH，则接口的输入操作程序如下：

MOV DPTR, #0DFFFH

MOVX A, @DPTR

2、输出接口扩展

图2是利用74LS377进行简单输出接口扩展的连接图。

图中利用P2.6（即A14）和A0对2块74LS377芯片进行选择。当P2.6=1、A0=0时选中74LS377(1)；当P2.6=1、A0=l时选中74LS377(2)。假设未用的地址线为“1”，则74LS377(1)的地址为0FFFEH，74LS377(2)的地址为0FFFFH。

74LS377(1)输出数据的操作指令如下：

MOV DPTR, #0FFFEH

MOV A, #DATA

MOVX @DPTR, A

二、可编程并行I/O接口芯片8255A

Intel 8255A是一种可编程通用并行接口芯片，可适用于多种微处理器的8位并行输入/输出接口芯片。它具有两个8位（A口和B口）和两个4位（C口高/低4位）并行I/O端口，能适应CPU与I/O接口之间的多种数据传送方式的要求，芯片内部主要由控制寄存器、状态寄存器、数据寄存器组成，能独立编程，有3种工作方式。使用8255A可实现多种数据传送方式的要求。

1．8255A的结构

8255A由三部分组成，结构如图3所示。

2．8255A与MCS-51系列单片机的连接

3．8255A的控制字

8255A还有一个C口置/复位控制字，用来设置C口某位的状态，而不影响其他位。如图6。

4．8255A三种工作方式的功能及应用举例

三种基本的工作方式：

(1) 方式0：基本输入/输出方式

方式0不使用联络信号，也不使用中断，A口和B口可定义为输入或输出口，C口分成两个部分（高4位和低4位），C口的两个部分也可分别定义为输入或输出。在方式0时，所有口输出均有锁存，输入只有缓冲，而无锁存，C口还具有按位将其各位清0或置1的功能。

利用8255A作为无条件输出接口，可以实现报警电路的设计，如图7所示。

(2) 方式1：选通输入/输出方式

A口借用C口的一些信号线作控制和状态线，形成A组；B口借用C口的一些信号线用作控制和状态线，组成B组。在方式1下，A口和B口的输入输出均带有锁存。

利用8255A用作查询输入接口，可以实现外部输入装置与CPU的连接，如图8所示。

(3) 方式2：双向输入/输出工作方式

方式2是A组独有的工作方式。外设既能在A口的8条引线上发送数据，又能接收数据。此方式也是借用C口的5条信号线作控制和状态线，A口的输入和输出均带有锁存。方式2下的联络信号线定义如图9所示。