51单片机的外部接口扩展

我接触单片机有些年头了，对CPLD有些了解，但说来惭愧，从未在设计中使用过。

曾经有一次面试，有位老工程师，就问我一些问题，其中就有CPLD，我实话实说没有用过，他就问我为什么不用；我答复他说，可能是设计的东西比较简单，在设计时用不着；他说你端口不够怎么办，我回答说可以扩展。

下面我就以51为例，介绍他的几个常用的外部芯片。

用单片机设计电路，无非就是输入，输出和界面显示。本文以按键式和光耦隔离输入.继电器和LED为输出，显示界面为数码管，外部为ADC0809，一一进行介绍。

设计指标：

按键输入8只七段数码管5只

光耦隔离输入8只继电器输出8只

LED灯指示16只

按键和光耦隔离输入.数码管显示和ADC0809共用P0端口，继电器和LED显示灯控制采用P1端口，P2端口作为其他一些外设的控制输出和扩展芯片的选通，P3作为复用和选通端口。这样便可以满足设计的需要。

外围芯片统计及分配：

按键输入74HC2441只光耦隔离输入74HC2441只

数码管CD45114只74HC2731只

继电器输出74HC2731只LED指示74HC2732只

ADC08091只 74HC3731只74HC021只

74HC141只

74HC244为八同相三态缓冲器/线驱动器，内部框图和真值表如下：

典型运用原理图如下：

由真值表，看出当使能端1,19脚为低电平时，输出与输入同相，当使能端为高电平时，输出呈高阻状态。

74HC273为8D触发器，内部框图和真值表如下：

典型运用原理图如下：

有真值表看出，273在1脚为低时，输出全部为0.图中R3.C5就是为了利用这个功能实现上电后清零，避免误操作；当1脚（CLR）为高时，11脚（CLK）为上升沿时，输出与输入相同。

CD4511是一个用于驱动共阴极 LED （数码管）显示器的 BCD 码—七段码译码器，特点：具有BCD转换、消隐和锁存控制、七段译码及驱动功能的CMOS电路能提供较大的拉电流。可直接驱动LED。

内部框图和真值表：

典型运用原理图如下：

CD4511显示方式为静态显示，与动态显示相比，静态显示要亮很多，但使用的资源也较多些；动态显示是利用人眼的余辉效应，通过循环扫描数码管来实现。也就是说在同一时刻只有一个数码管点亮，由于扫描速度很快，所以人眼是分辨不出的，这种方法在LED显示屏上运用很多的。

其他的芯片基本同理，由于篇幅有限，不一一介绍

整机电路图大致如下：