单片机芯片内集成了计算机的基本功能部件，一块芯片就是一个完整的最小微机系统，但片内存储器的容量、并行I/O端口、定时器等内部资源都还是有限的。

扩展应尽量采用串行扩展方案。通过SPI或I2C总线扩展E2PROM、A/D、D/A、显示器、看门狗、时钟等芯片，占用MCU的I/O口线少，编程也方便。

8.2 并行扩展三总线的产生

89C51/S51单片机由于受引脚的限制，数据线和地址线是复用的，而且由I/O口线兼用。

为了将它们分离出来，以便同单片机片外的芯片正确地连接，需要在单片机外部增加地址锁存器，从而构成与一般CPU相类似的片外三总线，如图所示。

由89C51 P0口送出的低8位有效地址信号是在ALE(地址锁存允许)信号变高的同时出现的，并在ALE由高变低时，将出现在P0口的地址信号锁存到外部地址锁存器74HC373中。

8.2.1 片外三总线结构

所谓总线，就是连接系统中各扩展部件的一组公共信号线。按照功能，通常把系统总线分为3组，即地址总线、数据总线和控制总线。

（1） 地址总线

地址总线(Address Bus)用于传送单片机送出的地址信号，以便进行存储单元和I/O端口的选择。地址总线是单向的，地址总线的数目决定了可直接访问的存储单元的数目。

例如，n位地址可以产生2^ｎ个连续地址编码，因此，可访问2^ｎ个存储单元。89C51/S51单片机存储器扩展最多可达64 KB，即2^16个地址单元，因此，最多需16位地址。

（2） 数据总线

数据总线(Data Bus,DB)用于单片机与存储器之间或单片机与I/O端口之间传送数据。

数据总线的位数与单片机处理数据的字长一致。

例如，89C51/S51单片机是8位字长，所以，数据总线的位数也是8位。数据总线是双向的，可以进行两个方向的数据传送。

（3） 控制总线

控制总线(Control Bus，CB)是单片机发出的以控制片外ROM、RAM和I/O口读/写操作的一组控制线。

8.2.2 系统扩展的实现

1. 以P0口作地址／数据总线

此处的地址总线是指系统的低8位地址线。

因为P0口线既用作地址线，又用作数据线(分时使用)，因此，需要加一个8位锁存器。

在实际应用时，先把低8位地址送锁存器暂存，然后再由地址锁存器给系统提供低8位地址，而把P0口线作为数据线使用。

2.以P2口的口线作高位地址线

如果使用P2口的全部8位口线，再加上P0口提供的低8位地址，便可形成完整的16位地址总线，使单片机系统的寻址范围达到64 KB。

但实际应用系统中，高位地址线并不固定为8位，需要用几位就从P2口中引出几条口线。

3.控制信号线

除了地址线和数据线之外，在扩展系统中还需要一些控制信号线，以构成扩展系统的控制总线。其中包括：

使用作为地址锁存的选通信号，以实现低8位地址的锁存；

以信号作为扩展程序存储器的读选通信号；

以信号作为内、外程序存储器的选择信号；

以和作为扩展数据存储器和I/O端口的读/写选通信号。执行MOVX指令时，这两个信号分别自动有效。

尽管89C51/S51单片机号称有4个I/O口，共32条口线，但由于系统扩展的需要，真正能作为数据I/O使用的，就只剩下P1口和P3口的部分口线了。

8.3 扩展数据存储器

89C51/S51单片机片内RAM仅有128字节，需要较大容量RAM时，就需要片外扩展数据存储器RAM，最大可扩展64 KB。

单片机是面向控制的，实际需要扩展容量不大，一般采用静态RAM较方便，如6116(2K×8位)，6264(8K×8位)， 62256(32K×8位) 。

与动态RAM相比，静态RAM无须考虑保持数据而设置的刷新电路，故扩展电路较简单。

扩展数据存储器空间地址，由P2口提供高8位地址，P0口分时提供低8位地址和用作8位双向数据总线。

片外数据存储器RAM的读/写由89C51/S51的(P3.7)和(P3.6)信号控制。

8.4 简单并行I/O口的扩展

由于89C51/S51的P0～P3口输入数据时可以缓冲，输出时能够锁存，并且有一定的带负载能力

8.4.1 I/O口的直接输入/输出

I/O口可以直接接外部设备，如开关、LED发光二极管、BCD码拨盘和打印机等。

8.4.2 简单I/O接口的扩展方法

在很多应用系统中，采用74系列TTL电路，将并行数据输入或输出。

可采用74HC244作扩展输入。244是一个三态输出八缓冲器及总线驱动器，带负载能力强。

74HC273(8D锁存器)作扩展输出。它们直接挂在P0口线上。

89C51/S51单片机把外扩I/O口和片外RAM统一编址，每个扩展的接口相当于一个扩展的外部RAM单元，访问外部接口就像访问外部RAM一样，用的都是MOVX指令，并产生RD(或WR)信号。