成都控制设备订做:利用74373芯片进行单片机IO口扩展的方法介绍

只看该作者 · 2023-4-16 22:38

本文介绍用74373芯片进行微处理器IO口扩展的方法。
1.为什么要进行IO口扩展？
在电路设计的某些时候，微处理器（如单片机）IO口不够用了，此时该怎么办呢？利用辅助芯片进行IO口扩展是个简单直接的方法，能用较少的成本增多IO口。
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2.常见的扩展方法有哪些？
IO扩展的方法一般有以下几种：
（1）利用串转并芯片扩展。这需要一个数据引脚一个时钟引脚，还需要若干控制引脚。
（2）利用锁存/缓存芯片进行扩展，如74373。这需要若干数据引脚和少量的控制引脚。
以上的方法都是可行。虽然用锁存/缓存芯片数据引脚消耗较多，但是其数据引脚可以由若干个锁存/缓存芯片分时复用，所以只需要控制少量的控制引脚就能使其扩展能力倍数级增长。
3.74373芯片介绍以及引脚定义？
74373一般有两种芯片，74LS373和74HC373。74LS373是TTL电路，74HC373是COMS电路，它们电平范围不一样，但两者实现的功能一样。本文以74HC373为例介绍。
74HC373是八路D 型锁存器，每个锁存器具有独立的D 型输入，以及适用于面向总线的应用的三态输出。所有锁存器共用一个锁存使能（LE）端和一个输出使能（OE）端。74HC373一般用于数字量信号锁存或缓存。

4.典型的扩展电路
4.1数字量输入扩展的原理和电路

如图 3，为用2个74373扩展数字量IO口的电路，这个电路消耗了8个微处理器的IO口，达到了至少读取16个数字量的目的。如果再继续扩展，每新增一个74373，就可以多扩展8个数字量，很有优势。说明如下：
微处理器的引脚定义：
P00控制第1个74373的OE;
P01控制第2个74373的OE;
若干个74373的数据输出脚Q并联连接接入微处理器的P10- P17；
74373的D脚接来自外部的数字量，Q脚接微处理器，OE受微处理器控制；
74373的LE引脚接高电平使其进入随动模式。
扩展流程如下：
（1）、外部电路的1-8号数字量输入引脚接入第1个74373的输入引脚1D-8D, 外部电路的9-16号数字量输入引脚接入第2个74373的输入引脚1D-8D;
（2）、2个74373的输出引脚1Q-8Q并联后接入微处理器的P10-P17引脚;
（3）、用微处理器的P00控制第1个74373的OE, 用微处理器的P01控制第2个74373的OE;
（4）、当微处理器要读取外部电路的1-8号数字量输入引脚时，令P00=0,P01=1,那么第1个74373的输出（对应1-8号外部数字量）会正常输入到微处理器，第2个74373的输出处于高阻状态，相当于断路。
当微处理器要读取外部电路的9-16号数字量输入引脚时，令P00=1,P01=0,那么第1个74373的输出处于高阻状态（相当于断路），第2个74373的输出（对应9-16号外部数字量）会正常输入到微处理器。
如此，实现数字量输入扩展。如果需要更多数字量输入扩展口类似操作即可，在后面，只需要多消耗一个IO口，就能获取8个扩展数字量。

注意，在某一时刻，只能有一个74373处于导通随变状态，其余必须处于高阻态，不然可能会产生电平冲突。
4.2数字量输出扩展的原理和电路

引脚定义：
若干个74373的数据输入引脚D并联连接接入微处理器的P20-P27；
74373的LE引脚受微处理器控制，OE引脚接地使其进入非锁存态；
扩展流程如下：
（1）、令第1个74373的LE=1，使其处于随动状态，并第2个及其他74373的LE=0，使其处于锁存状态；
（2）、微处理器把输出数据到第1个74373，输出完成后令LE=0，使第1个74373对微处理器传输来的数据进行锁存；
（3）、再使第2个74373的LE=1，使其处于随动状态，微处理器输出数据到第2个74373后再使LE=0令其锁存，这样，各个74373的输出位就保持了微处理器输出的数据，依次类似处理各个74373，达到输出扩展的目的。
74373的输出引脚Q，分别接到待控制的外部电路中。