通过外围接口技术，单片机可以控制LED数码管、键盘、LCD显示器等外部设备，以及进行A/D、D/A转换，让单片机的应用领域更加广泛。
系统扩展
51单片机内部集成了计算机的基本部件，如CPU、I/O口、定时器、中断系统、存储器等，再加上电源、复位电路、时钟单通道等简单的辅助电路，构成了一个能正常工作的最小系统。其电路如下图所示：
51单片机具有很强的外部扩展能力，大多数常规芯片都可以作为单片机的外围扩展电路，可能的扩展有：存储器扩展、I/O口扩展、串行总线接口存储器扩展等。
总线是计算机中CPU、内存、输入、输出等设备传递信息的公共通道，是由导线组成的传输线束，主机的各个部件通过它连接起来，外部设备通过相应的接口电路连接到总线上，从而组成计算机硬件系统。根据计算机传输信息的类型，计算机总线可分为地址总线、数据总线和控制总线，分别用于传输数据、数据地址和控制信号。
扩展单片机系统的方法有两种：并行扩展和串行扩展。并行扩展方式利用单片机的地址总线、数据总线和控制总线来扩展系统，串行扩展方式利用SPI（串行外设接口）总线或I2C（集成电路间）总线来扩展系统。
系统总线 扩展总线信号 对应针脚 扩展总线信号名称 信号含义
P0口锁存输出
A0~A7
地址总线低8位
P2 端口
A8~A15
地址总线高8位
P0端口
D0~D7
8位数据总线
啤酒
啤酒
控制信号，地址锁存使能
前列腺特发性
前列腺特发性
控制信号，程序存储器ROM使能，低电平有效
EA
EA/VPP
控制信号，外部访问使能，低电平有效
研发
读出(P3.7)
控制信号，读信号，低电平有效
西弗
外接手(P3.8)
控制信号，写信号，低电平有效
51单片机包含的系统总线信号如上表所示，为了减少引脚数，51系列单片机的扩展总线中的数据线和地址线采用分时复用技术。
P0口除了作为通用I/O口外，还可以分时复用地传输地址总线信号的低8位（A0~A7）和数据总线信号（D0~D7）。某一时刻是传输低8位地址信号还是传输数据信号，由ALE引脚的电平状态表示。P2口除了作为通用I/O口外，还可以传输地址总线信号的高8位（A8~A15）。其他系统总线信号都是控制信号，由硬件在执行不同的指令时产生。
实际使用时，可以采用外部8位锁存器来分离地址信号和数据信号，下图是采用74LS373实现信号分离电路原理图：
当进行总线扩展时，由于地址总线的宽度为16位，因此外部ROM或RAM的最大直接寻址范围为64KB，并且它们的地址可以重叠使用。
地址译码方法
在进行总线扩展时，首先要做的是分配地址空间，即通过地址译码将64KB寻址空间分成若干个大小相同的页面。低位地址线用于选择页内的单元，高位地址线用于选择页面。不同的外部设备占用不同的页面。分配完成后，还想办法进行地址译码，以方便单片机寻址。常用的地址译码方式有全地址译码和“部分地址译码”。
全地址译码即所有地址线都参与译码，得到的地址空间是连续的。每个数据单元与地址一一对应，电路结构一般比较复杂。例如一个存储页大小为8KB，而64KB存储空间要分成8个页，那么高位地址A13~A15都要参与译码，产生8个独立的页选信号，形成连续的地址段，一般采用3-8译码器实现，如下图所示：
部分解码是指只参与解码一部分地址，得到的地址空间是一个不连续的地址段，不覆盖整个可寻址空间。一个数据单元可能对应多个地址。见下图：
还有一种线选法是部分译码法的一种特殊形式，即不对地址线进行译码，直接用地址线来选择数据单元，得到的地址空间也是不连续的。例如不加外部译码电路，只用高位地址线将64KB寻址空间划分成几个区域，如下图所示：
内存扩展 ROM扩展
51单片机访问外部ROM时，其控制总线仅由ALE、PSEN、EA组成。当EA=1时，单片机要访问的地址超出了片内ROM的范围，就会自动切换到片外ROM寻址。通过指令“MOVC A，@A+DPTR”即可访问外部ROM。指令执行过程中控制信号的逻辑关系及时序如下图所示：
使用2764扩展32KB ROM时，接线图如下：
RAM 扩展
51单片机访问外部RAM时，控制总线由ALE、PSEN、RD、WR组成。在执行“MOVX A，@DRTP”、“MOVX @DPTR，A”指令时，对外部RAM进行读写。指令执行过程中控制信号的逻辑关系及时序如下图所示：
使用SRAM芯片61128扩展32KB RAM时，接线图如下：
并行扩展I/O端口的方法与扩展RAM的方法基本相同。
外围接口技术 LED显示屏
LED（Light Emitting Diode）显示屏是由多颗发光二极管组成的显示设备，常用的LED显示屏有七段数码管显示屏等。
七段LED数码管是由8个发光二极管组成，根据内部LED连接形式的不同，又可分为共阴极和共阳极两种，共阴极发光二极管的阴极连接在一起，共阳极的阳极连接在一起。其电路连接如下图所示：
使用共阴极数码管时，所有LED的阴极都连接在一起并接地。当某一LED的阳极接高电平时，对应的LED就会亮。共阳极数码管则相反，当某一LED的阴极接低电平时，对应的LED就会亮。每次点亮某些特定的LED，就可用数码管来显示一些数字或符号。LED数码管一共有8位，正好是一个字节。习惯上把段码字节对应的“a”位作为最低位。这样，只需要输入不同的段码，就可以得到不同的显示。
LED数码管一般采用动态显示，这样节省了I/O口，但这种方式任何时候都只能点亮一个显示位数，当显示位数较多时，就需要采用动态扫描。动态扫描的频率有一定的要求，必须人眼察觉不到，频率太低，LED就会闪烁，频率太高，每个LED的点亮时间太短，LED的亮度太低，肉眼根本看不出来。程序中常用的方法是调用延时子程序，选择某一个LED点亮并保持几ms。
键盘
在单片机应用系统中，经常需要向单片机输入一些指令或参数，有时还需要将单片机的运行结果通过外接的显示器或打印机输出，以便操作人员及时了解和掌握单片机的运行状态。这就构成了人机交互界面。由于单片机本身的特性，不可能具有键盘、显示器、打印机等人机交互部件，因此只能通过其I/O口来扩展这些功能。
键盘分为编码键盘和非编码键盘，编码键盘的闭键识别由专门的硬件实现，非编码键盘的闭键识别由软件实现，单片机一般采用非编码键盘。
单片机系统所采用的键盘均为机械弹性按键，由于机械触点的弹性作用，在按键闭合和弹起的瞬间会产生抖动，按键抖动一般持续时间为5~10ms，为了使一个按键只处理一次，必须消除按键抖动，消除按键抖动可采用软件或硬件去抖动的方法。
硬件去抖通常采用RS触发器实现，需要改进电路，且相对复杂；软件去抖更简单，当检测到按键闭合时，经过短暂延时后再次检测，如果仍然检测到按键闭合，则认为按键真正闭合。
键盘与单片机接口连接方式有两种：独立式和矩阵式。独立式键盘每个按键单独连接一个I/O口，各个按键的输入状态互不影响。单片机通过检测相应I/O口的电平即可判断是哪个按键按下。但当按键数量较多时，占用的I/O口较多。
当需要大量按键时，通常采用矩阵连接。矩阵键盘由行线和列线组成，所以有时也被称为行列键盘。按键位于行线和列线的交叉点处，行线和列线分别连接到 I/O 端口。连接方法如下图所示：
矩阵键盘的识别方法通常采用扫描法。首先设置某一列线，如第0列线输出“0”，其余三条列线输出“1”。然后依次扫描行线的状态。若某一行线为“0”，则表示该行线与第0列线交叉处的键被按下，若行线全为“1”，则表示没有键被按下。同理，可以依次将下一条列线设置为“0”，其余列线设置为“1”，然后扫描行线，这样就可以确定按下的键的位置。
更新历史：
* 2017.11.28 完成初稿
原文链接
