利用74373芯片進行單片機IO口擴展的方法

1.為什么要進行IO口擴展？

在電路設計的某些時候，微處理器（如單片機）IO口不夠用了，此時該怎么辦呢？利用輔助芯片進行IO口擴展是個簡單直接的方法，能用較少的成本增多IO口。

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2.常見的擴展方法有哪些？

IO擴展的方法一般有以下幾種：

（1）利用串轉并芯片擴展。這需要一個數(shù)據(jù)引腳一個時鐘引腳，還需要若干控制引腳。

（2）利用鎖存/緩存芯片進行擴展，如74373。這需要若干數(shù)據(jù)引腳和少量的控制引腳。

以上的方法都是可行。雖然用鎖存/緩存芯片數(shù)據(jù)引腳消耗較多，但是其數(shù)據(jù)引腳可以由若干個鎖存/緩存芯片分時復用，所以只需要控制少量的控制引腳就能使其擴展能力倍數(shù)級增長。

3.74373芯片介紹以及引腳定義？

74373一般有兩種芯片，74LS373和74HC373。74LS373是TTL電路，74HC373是COMS電路，它們電平范圍不一樣，但兩者實現(xiàn)的功能一樣。本文以74HC373為例介紹。

74HC373是八路D 型鎖存器，每個鎖存器具有獨立的D 型輸入，以及適用于面向總線的應用的三態(tài)輸出。所有鎖存器共用一個鎖存使能（LE）端和一個輸出使能（OE）端。74HC373一般用于數(shù)字量信號鎖存或緩存。

表1 74HC373引腳說明

4.典型的擴展電路

4.1數(shù)字量輸入擴展的原理和電路

如圖 3，為用2個74373擴展數(shù)字量IO口的電路，這個電路消耗了8個微處理器的IO口，達到了至少讀取16個數(shù)字量的目的。如果再繼續(xù)擴展，每新增一個74373，就可以多擴展8個數(shù)字量，很有優(yōu)勢。說明如下：

微處理器的引腳定義：

P00控制第1個74373的OE;

P01控制第2個74373的OE;

若干個74373的數(shù)據(jù)輸出腳Q并聯(lián)連接接入微處理器的P10- P17；

74373的D腳接來自外部的數(shù)字量，Q腳接微處理器，OE受微處理器控制；

74373的LE引腳接高電平使其進入隨動模式。

擴展流程如下：

（1）、外部電路的1-8號數(shù)字量輸入引腳接入第1個74373的輸入引腳1D-8D, 外部電路的9-16號數(shù)字量輸入引腳接入第2個74373的輸入引腳1D-8D;

（2）、2個74373的輸出引腳1Q-8Q并聯(lián)后接入微處理器的P10-P17引腳;

（3）、用微處理器的P00控制第1個74373的OE, 用微處理器的P01控制第2個74373的OE;

（4）、當微處理器要讀取外部電路的1-8號數(shù)字量輸入引腳時，令P00=0,P01=1,那么第1個74373的輸出（對應1-8號外部數(shù)字量）會正常輸入到微處理器，第2個74373的輸出處于高阻狀態(tài)，相當于斷路。

當微處理器要讀取外部電路的9-16號數(shù)字量輸入引腳時，令P00=1,P01=0,那么第1個74373的輸出處于高阻狀態(tài)（相當于斷路），第2個74373的輸出（對應9-16號外部數(shù)字量）會正常輸入到微處理器。

如此，實現(xiàn)數(shù)字量輸入擴展。如果需要更多數(shù)字量輸入擴展口類似操作即可，在后面，只需要多消耗一個IO口，就能獲取8個擴展數(shù)字量。

注意，在某一時刻，只能有一個74373處于導通隨變狀態(tài)，其余必須處于高阻態(tài)，不然可能會產(chǎn)生電平?jīng)_突。

4.2數(shù)字量輸出擴展的原理和電路

引腳定義：

若干個74373的數(shù)據(jù)輸入引腳D并聯(lián)連接接入微處理器的P20-P27；

74373的LE引腳受微處理器控制，OE引腳接地使其進入非鎖存態(tài)；

擴展流程如下：

（1）、令第1個74373的LE=1，使其處于隨動狀態(tài)，并第2個及其他74373的LE=0，使其處于鎖存狀態(tài)；

（2）、微處理器把輸出數(shù)據(jù)到第1個74373，輸出完成后令LE=0，使第1個74373對微處理器傳輸來的數(shù)據(jù)進行鎖存；

（3）、再使第2個74373的LE=1，使其處于隨動狀態(tài)，微處理器輸出數(shù)據(jù)到第2個74373后再使LE=0令其鎖存，這樣，各個74373的輸出位就保持了微處理器輸出的數(shù)據(jù)，依次類似處理各個74373，達到輸出擴展的目的。

74373的輸出引腳Q，分別接到待控制的外部電路中。

5.典型的擴展程序流程

5.1數(shù)字量輸入擴展的程序流程

數(shù)字量輸入擴展的程序流程參考4.1中的過程描述，電路圖參考圖 3。程序流程圖如下：

5.2數(shù)字量輸出擴展的程序流程

數(shù)字量輸出擴展的程序流程參考4.2中的過程描述，電路參考圖 5。參考程序流程如下：

以上為利用74373進行數(shù)字量擴展的要點，關鍵是用好用作輸入時對OE引腳的控制，用作輸出時對LE引腳的控制。每次操作的最小數(shù)據(jù)單元為8位，即一個字節(jié)。