本章主要內容第一節移位寄存器的串行擴展技術（80C51串行口擴展）1）串行口于工作方式02）虛擬串行擴展2）串行接口總線：I2C總線

單片機串行擴展1.串行口工作于方式0串行口的四種工作方式方式0，同步傳輸，8位數據傳輸，傳輸速率固定fOSC/12方式1，10位數據傳輸，傳輸速率由T1產生，可變方式2，11位數據傳輸，可多機通信，傳輸速率固定兩種方式3，11位數據傳輸，可多機通信，傳輸速率同方式11）串行口擴展的工作原理一個引腳用作數據輸入/輸出另一個引腳用作時鐘輸出（同步）串行口工作于方式0時，RXD用作數據輸入/輸出；TXD用作時鐘輸出虛擬串行口采用1個I/O端口引腳作數據輸入/輸出；采用另一個I/O端口引腳作時鐘輸出。

2）80C51串行擴展的時序

RXDTXDTI發送RENRITXDRXD接收單片機串行擴展3）串行口方式0的歸一化子程序（歸一化子程序即廣泛適用的子程序）（1）歸一化輸出子程序

設工作方式0清TI取數據到寄存器A設指向數據塊的指針輸出數據數據塊輸出完畢？YES返回主程序數據塊指針加1數據輸出完畢？YESNONOa.流程圖

單片機串行擴展b.歸一化子程序設用R0作數據塊指針，用R2記錄數據塊的數據個數設置工作方式字SCON：00HSM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI000———0—

UARTNO：MOVR0，#MTD；R0指向第一個數據MOVSCON，#00H；設串行口工作于方式0SOUT：MOVA，@R0；取一個數據到A寄存器MOVSBUF，A；輸出數據JNBTI，$；等待數據輸出完畢CLRTI；關串行口輸出中斷標志INCR0；數據塊指針加1DJNZR2，SOUT；判斷數據塊是否輸出完畢，若沒有輸出完，；繼續下一個數據的輸出RET；若數據塊輸出完畢，返回主程序。程序：注意：在主程序中需設置#MTD和R2單片機串行擴展（2）歸一化輸入子程序UARTNI思考：流程圖SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRI0001———0

方式字SCON：10H程序UARTNI：MOVR0，#MTDMOVSCON，#10HSIN：CLRRIJNBRI，$MOVA，SBUFMOV@R0，AINCR0DJNZR2，SINRET（3）應用界面（主程序）a.串行發送：MTDEQU數據塊首地址；如MTDEQU60HMOVR2，#N；發送字節數送R2LCALLUARTNO；調用歸一化；串行口發送子程序b.串行接受：與串行發送相同

單片機串行擴展2.用I/O口虛擬的串行輸入/輸出歸一化子程序流程圖

取數據到A寄存器A右移一位將ACC.0從VRXD引腳輸出設指向數據塊的指針從VTXD引腳輸出一個0，再輸出一個1數據塊輸出完畢？YES返回主程序數據塊指針加18位數據輸出完畢？YESNONO（1）歸一化輸出子程序單片機串行擴展程序VUARTNO：MOVR0，#MTD；設指向數據塊的指針VSOUT：MOVR3，#8；設置位數為8MOVA，@R0；取一個數到AMOVVRXD，C；將數據的最低位送到輸出I/O引腳CLRVTXDSETBVTXD；產生時鐘DJNZR3，BITOUT；若沒有送夠8位，繼續輸送下一位INCR0；指針指向下一個數據DJNZR2，SOUT；若數據塊沒輸出完，繼續輸出RET主程序需要設置：MTD、VRXD、VTXD、R2用串行口工作方式0擴展I2C總線外圍擴展示意圖JNBRI，$時鐘線SCL和數據線SDA低電平，SCL轉高電平DJNZR3，BITOUT；LCALLVUARTNISETBSL；MOVR2，#數據字節數；數據線SDA和SCL低電平，SDA轉高電平（4）通過并行輸出口擴展LED顯示器時鐘線SCL和數據線SDA低電平，SCL轉高電平‘—’的段碼：abcdef有效，gdp無效MOVR2，#NJNBRI，$MOVR2,#4應用界面

MTDEQU數據塊首地址；如MTDEQU60HMOVR2，#數據字節數；如MOVR2，#10LCALLVUARTNO；調用虛擬串行口歸一化子程序（2）歸一化輸入子程序VUARTNI：MOVR0，#MTDVSIN：MOVR3，#8BITIN：CLRVTXDSETBVTXDMOVC，VRXDRRCADJNZR3，BITINMOV@R0，AINCR0DJNZR2，VSINRETb.應用界面：與虛擬串行輸出歸一化子程序類似

單片機串行擴展5）串行口擴展應用（1）輸出移位寄存器74HC16474HC164QAQBQCQDQEQFQGQHD7D6D5D4D3D2D1D0ABGNDCLRCLR(平)VCC串行輸入，并行輸出。按D0~D7的次序逐個輸入位A、B：串行數據輸入端（2）多個74HC164輸出擴展74HC164（1）QAQBQCQDQEQFQGQHD7D6D5D4D3D2D1D0ABGNDCLKCLR(平)VCC74HC164（2）QAQBQCQDQEQFQGQHD7D6D5D4D3D2D1D0ABGNDCLKCLR(平)VCC…80C51RXD/VRXDTXD/VTXDVCC單片機串行擴展由于數據位按照QH~QA的次序輸入74HC164，所以數據（8位）按照74HC164(n)~74HC164(1)的次序輸入，即第一個數據輸入到最后一個74HC164，第二個數據輸入到倒數第二個74HC164，…，最后一個數據輸入到第一個74HC164。假如用4個74HC164，數據塊首地址為片內RAM60H串行口方式0（移位寄存器方式）擴展：

MTDEQU60HMOVR2，#4LCALLUARTNO虛擬串行口擴展：設用P1.0輸出數據；P1.1輸出時鐘MTDEQU60HMOVR2,#4LCALLVUARTNO

單片機串行擴展（3）移位輸入寄存器74HC165及多個74HC165輸入擴展

74HC165（1）HGFEDCBAD0D1D2D3D4D5D6D7QHGNDCLRSH/LD(平)74HC165（2）HGFEDCBAD0D1D2D3D4D5D6D7QHGNDCLRSH/LD(平)VCC…80C51RXD/VRXDTXD/VTXDVCCSERVCCQHSLQH是串行數據輸出端，SER是級聯時的串行數據輸入端，A~H為并行數據輸入端，SH/LD（平）為預置控制端，低電平時，并行數據端D0~D7置入74HC165內部寄存器，高電平時，可進行串行移位操作

單片機串行擴展a.用串行口工作方式0擴展MRDEQU40HSLEQUP1.0UARN：CLRSL；74HC165外部數據并行輸入內部寄存器SETBSL；74HC164移位操作，74HC165（n）的數據串行；輸入到74HC165（n-1）MOVR2，#N；設置接收的字節數LCALLUARTNI；調歸一化子程序b.虛擬方式（與串行口方式0類似，但要設VRXD和VTXD）：MRDEQU40HWARN：CLRSLSETBSLMOVR2，#NLCALLVUARTNI

單片機串行擴展（4）通過并行輸出口擴展LED顯示器74HC164（1）QAQBQCQDQEQFQGQHABGNDCLRCLR(平)VCC74HC164（2）QAQBQCQDQEQFQGQHABGNDCLRCLR(平)VCC…80C51RXD/VRXDTXD/VTXDVCCdpgfedcbaCOML8dpgfedcbaCOML7+5V…假設要顯示bUAA————首先，求段碼：共陽極b的段碼：cdefg有效abdp無效10000011B=83HU的段碼：bcdef有效，agdp無效11000001B=C1HA的段碼：abcefg有效，ddp無效10001000=88H‘—’的段碼：abcdef有效，gdp無效11000000=C0H單片機串行擴展其次，編寫指令MTDEQU30H；定義MTD=30HBUAA：MOVR1，#MTDMOV@R1，#C0HINCR1MOV@R1，#C0HINCR1MOV@R1，#C0HINCR1MOV@R1，#C0H；將4個‘—’段碼送入數據塊INCR1MOV@R1，#88HINCR1MOV@R1，#88H；將2個‘A’段碼送入數據塊INCR1MOV@R1，#C1H；將‘U’段碼送入數據塊INCR1MOV@R1，#83H；將‘b’段碼送入數據塊

MOVR2，#8；設置輸出數據字節數LCALLUARTNO；調歸一化子程序單片機串行擴展第二節I2C總線的串行擴展技術1.I2C總線（InterIntegratedCircuitBUS）概述

80C51VSDAVSCLE2PROMSDASCLADC/DACSDASCLVDD其它I2C外圍接口SDASCLSDASCLI2C總線外圍擴展示意圖1）二總線：數據線SDA，時鐘線SCL總線上掛接單片機、外圍器件（如I/O口，日歷時鐘，ADC，DAC，存儲器等）和外設接口（如鍵盤、顯示器、打印機等）。I2C總線接口電路均為漏極開路，所以總線上必須有上拉電阻單片機串行擴展2.典型I2C總線時序起始——傳送7個外圍器件或接口的地址位，以及1個讀寫控制位——對方應答——傳送數據和應答——終止

>4.7us>4.0usSDA/VSDASCL/VSCL1)起始

數據線SDA和SCL低電平，SDA轉高電平2)終止

>4.7us>4.0usSDA/VSDASCL/VSCL時鐘線SCL和數據線SDA低電平，SCL轉高電平SCL保持高電平至少4.0us之后，數據線SDA由低電平變為高電平SDA保持高電平至少4.7us之后，轉低電平。單片機串行擴展3)應答單片機每發送完一個字節數據（8位），對方會從SDA/VSDA發送一個應答位，低電平為有效應答信號。4)數據傳輸按照從高位到低位的傳輸次序（與80C51串行口擴展方式相反）

>4.0us輸出0SDA/VSDASCL/VSCLa.輸出0SDA/VSDA變低電平SCL/VSCL變高電平，并保持4.0us以上時間，SCL/VSCL變低電平SDA/VSDA變高電平b.輸出1：與輸出0同理可得>4.0us輸出1SDA/VSDASCL/VSCL單片機串行擴展子程序STA：SETBVSDA；VSDA高電平SETBVSCL；VSCL高電平NOPNOP；延時，查教材得，NOP的執行需要1個機器周期，；因此兩條NOP指令共需2個機器周期，耗時2*2us=4usCLRVSDA；VSDA變低電平NOPNOP；延時>4usCLRVSCL；VSCL變低電平RET單片機串行擴展2)終止子程序

>4.7us>4.0usSDA/VSDASCL/VSCL流程圖（與啟動類似，略）子程序：STOP：CLRVSDASETBVSCLNOPNOPSETBVSDANOPNOPCLRVSDACLRVSCLRET

單片機串行擴展3)應答位檢查子程序CACK有效的應答標志：0SDA/VSDASCL/VSCL應答查詢VSDAVSDA為0？YES設置標志位F0NO標志位F0清零VSDA置1VSCL變高電平VSCL變低電平返回主程序流程圖

子程序CACK：SETBVSDASETBVSCLCLRF0MOVC，VSDAJNCCEND；查詢數據信號是否；為0，若為0，說明；有；正常應答信號；，標志位F0=0SETBF0；若無正常應答信號；，標志位F0=1CEND：CLRVSCLRET

單片機串行擴展4)發送一個字節數據子程序WRBYT一個字節8位，從高位到低位依次發送設數據已存放于A中

VSDA清零C為1？YESVSCL清零NOVSDA置1位數8送R2A帶進位位左移一位（ACC.7→C）VSCL置1返回主程序延時>4us已輸出8位?VSCL清零NOYES流程圖

子程序WRBYT：MOVR2，#08HMOVA，DA;DA為數據的;片內存儲地址CLRVSCLWLP：R