厦门理工学院：《单片机原理与控制技术》课程教学资源（PPT课件讲稿，第2版）第8章 80C51串行扩展技术

第8章80C51串行扩展技术 本章要点 ◆串行扩展特点 ◆串行扩展方式分类 ◆虚拟串行扩展慨念 ◆移位寄存器串行扩展方式 ◆80C51I/0虚拟串行接口 ◆I2C总线串行扩展技术 ◆I2C总线扩展I/0口通用器件PCF8574 ◆虚拟I2C总线扩展AT24CXX系列E2PROM

第8章 80C51串行扩展技术 本章要点 串行扩展特点 串行扩展方式分类 虚拟串行扩展慨念 移位寄存器串行扩展方式 80C51 I/O虚拟串行接口 I 2C总线串行扩展技术 I 2C总线扩展I/O口通用器件PCF8574 虚拟I 2C总线扩展AT24CXX系列E 2PROM

§8-1串行扩展概述 串行扩展特点 (1)最大程度发挥最小系统的资源功能。 原来由并行扩展占用的P0口、P2口资源,直 接用于I/0口。 (2)简化连接线路,缩小印板面积。 (3)扩展性好,可简化系统的设计 (4)串行扩展的缺点 数据吞吐容量较小,信号传输速度较慢,但 随着CPU芯片工作频率的提高,以及串行扩展芯片 功能的增强,这些缺点将逐步淡化

§8-1 串行扩展概述 一、串行扩展特点 ⑴ 最大程度发挥最小系统的资源功能。 原来由并行扩展占用的P0口、P2口资源，直 接用于I/O口。 ⑵ 简化连接线路，缩小印板面积。 ⑶ 扩展性好，可简化系统的设计。 ⑷ 串行扩展的缺点: 数据吞吐容量较小，信号传输速度较慢，但 随着CPU芯片工作频率的提高，以及串行扩展芯片 功能的增强，这些缺点将逐步淡化

二、串行扩展方式分类 1、一线制 线制的典型代表为Da11a公司推出的单总线 (1-wire)。 R I/0 DS1820 DQ DQ DQ MCU DS1820 DS1820DS1820 GND 图8-1单总线构成的分布式温度监测系统

1、一线制 二、串行扩展方式分类 一线制的典型代表为Dallas公司推出的单总线 （1-wire）

2、二线制 二线制的典型代表为 philips公司推出的I2C总线 (Intel Integrated Circuit BUS) VDD R凵凵R SDA SCL MCU SDA SCL SDA SCL SDA SCL 外围器件外围器件外围器件 图8-2IC总线扩展示意图

2、二线制 二线制的典型代表为philips公司推出的I 2C总线 （Intel Integrated Circuit BUS）

3、三线制 三线制(不包括片选线)主要有两种: (1)由 Motorala公司推出的SPI( Seria1 peripheral Interface) (2)由NS公司推出的 Micro wire/PLUS。 SCK SCK SK MOSI MOSI SI DO MOSO MOSO SO DI I/0 I/0 MCU MCU (a)SPI (b)Micro wire/ PlUS 图8-3三线制串行扩展示意图

三线制（不包括片选线）主要有两种： ⑴ 由Motorala公司推出的SPI（Serial peripheral Interface）； ⑵ 由NS公司推出的Micro wire /PLUS。 3、三线制

SPI的时钟线是SCK,数据线M0SI(主发从 收)、MoS0(主收从发),主从器件的MOSI和 M0S0是同名端相连。 Micro wire/PLUS的时钟线是SK,数据线 为SI和S0,但SⅠ、S0依照主器件的数据传送方向 而定,主器件的S0与所有扩展器件数据输入端DI 或S相连;主器件的SI与所有扩展器件数据输出 端D0或S0相连。 由于该两类器件无法通过数据传输线寻址, 因此,必须由MCUI/0线单独寻址,连到扩展器 件的片选端CS(若只扩展一片,可将扩展芯片CS 接地)

SPI的时钟线是SCK，数据线MOSI（主发从 收）、MOSO（主收从发），主从器件的MOSI和 MOSO是同名端相连。 由于该两类器件无法通过数据传输线寻址， 因此，必须由MCU I/O线单独寻址，连到扩展器 件的片选端CS（若只扩展一片，可将扩展芯片CS 接地）。 Micro wire /PLUS的时钟线是SK，数据线 为SI和SO，但SI、SO依照主器件的数据传送方向 而定，主器件的SO与所有扩展器件数据输入端DI 或SI相连；主器件的SI与所有扩展器件数据输出 端DO或SO相连

4、80C51移位寄存器串行扩展 80C51 JUART (Universal Asynchronous Receiver/ Transmitter)有4种工作方式,其中方 式0为同步移位寄存器工作方式,通过移位寄存 方式,可将串行数据并行输出,也可以将并行数 据串行输入

4、80C51 移位寄存器串行扩展 80C51的UART(Universal Asynohronous Receiver/Transmitter)有4种工作方式，其中方 式0为同步移位寄存器工作方式，通过移位寄存 方式，可将串行数据并行输出，也可以将并行数 据串行输入

、虚拟串行扩展概念 用通用I/0口来模拟串行接口,构成虚拟的 串行扩展接口。只要严格控制模拟同步信号, 并满足串行同步数据传送的时序要求,就可满 足串行数据传送的可靠性要求

三、虚拟串行扩展概念 用通用I/O口来模拟串行接口，构成虚拟的 串行扩展接口。只要严格控制模拟同步信号， 并满足串行同步数据传送的时序要求，就可满 足串行数据传送的可靠性要求

§8-280C51移位寄存器 串行扩展技术 移位寄存器串行扩展方式 80C51串行方式0时,串行口作为 同步移位寄存器使用。TⅫ端(P3.1) 发出移位脉冲,频率为fosc/12,RXD 端(P3.0)输入输出数据

§8-2 80C51移位寄存器 串行扩展技术 一、移位寄存器串行扩展方式 80C51串行方式0时，串行口作为 同步移位寄存器使用。TXD端（P3.1） 发出移位脉冲，频率为fosc/12，RXD 端（P3.0）输入输出数据

1、80C51扩展并行输出口 D7D6D5DaD3D2DiDo 80C51 QAQBQCQDQEQFQGQE RXD B 74S164 TXD CLK CLR PIOX1 (a)80C51扩展并行输出口 74LS164为串入并出移位寄存器,其中A、B为串行数据输入 端,QA、QB、…、Q为并行数据输出端(QA为高位),CLK为同 步时钟输入端,CLR为输出清0端。若不需将输出数据清0,则 CLR端接Vcco

1、80C51扩展并行输出口 74LS164为串入并出移位寄存器，其中A、B为串行数据输入 端，QA、QB、 … 、QH为并行数据输出端（QA为高位），CLK为同 步时钟输入端，CLR为输出清0端。若不需将输出数据清0，则 CLR端接Vcc