當(dāng)單片機(jī)內(nèi)部功能不能滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求，經(jīng)需要在片外連接相應(yīng)的外圍芯片以滿足應(yīng)用系統(tǒng)的要求的過程，叫做系統(tǒng)擴(kuò)展。

通過外圍接口技術(shù)，可以通過單片機(jī)來控制LED數(shù)碼管、鍵盤、LCD顯示屏等外部設(shè)備以及進(jìn)行A/D、D/A轉(zhuǎn)換，使單片機(jī)應(yīng)用在更為廣泛的領(lǐng)域。

51單片機(jī)中集成了CPU、I/O口、定時器、中斷系統(tǒng)、存儲器等計算機(jī)的基本部件，外加電源、復(fù)位電路和時鐘單路等簡單的輔助電路即構(gòu)成一個能夠正常工作的最小系統(tǒng)，電路如下圖所示：

51單片機(jī)有很強(qiáng)外部拓展能力，大部分常規(guī)芯片都可作為單片機(jī)的外圍擴(kuò)展電路，可進(jìn)行的拓展有存儲器擴(kuò)展、I/O口擴(kuò)展、串行總線接口存儲器擴(kuò)展等。

總線（Bus）是計算機(jī)內(nèi)部CPU、內(nèi)存、輸入、輸出等設(shè)備傳遞信息的公用通道，它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束， 主機(jī)的各個部件通過它相連接，外部設(shè)備通過相應(yīng)的接口電路再與總線相連接，從而形成了計算機(jī)硬件系統(tǒng)。按照計算機(jī)所傳輸?shù)男畔⒎N類，計算機(jī)的總線可以劃分為地址總線（Address Bus）、數(shù)據(jù)總線（Data Bus）及控制總線（Control Bus），分別用來傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號。

單片機(jī)的系統(tǒng)擴(kuò)展法有并行擴(kuò)展法及串行擴(kuò)展法，并行擴(kuò)展法是用單片機(jī)的地址總線、數(shù)據(jù)總線及控制總線進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展，而串行擴(kuò)展法是用SPI（Serial Peripheral Interface）總線或者I2C（Inter－Integrated Circuit）總線進(jìn)行系統(tǒng)擴(kuò)展。

51單片機(jī)包含的系統(tǒng)總線信號如上表所示，為了減少引腳數(shù)量，51系列單片機(jī)的擴(kuò)展總線中，數(shù)據(jù)線和地址線采用了分時復(fù)用技術(shù)。

P0口除了作一般I/O口外，還可以分時復(fù)用傳送地址總線信號的低8位（A0~A7）和數(shù)據(jù)總線信號（D0~D7），它在某一時刻傳送的是低8位地址信號還是數(shù)據(jù)信號由ALE引腳的電平狀態(tài)指明。 P2口除了作一般I/O口外，還可傳輸?shù)刂房偩€信號的高8位（A8~A15）。其他系統(tǒng)總線信號都為控制信號，在執(zhí)行不同指令時，隨硬件產(chǎn)生。

實(shí)際使用時，通過外接一個8位鎖存器，可以實(shí)現(xiàn)地址信號和數(shù)據(jù)信號分離，如下圖中使用74LS373實(shí)現(xiàn)信號分離電路原理圖：

進(jìn)行總線擴(kuò)展時，由于地址總線的寬度為16位，故外部ROM或RAM的最大直接尋址范圍都為64KB，同時它們的地址可以重疊使用。

進(jìn)行總線擴(kuò)展時，首先要進(jìn)行的是分配地址空間，就是把64KB的尋址空間通過地址譯碼的方法分成若干個大小相同的頁面，其中低位地址線用來選擇頁內(nèi)單元，高位地址線則用于頁面的選擇，不同的外部設(shè)備占用不同的頁面。分配完成后，就要想辦法進(jìn)行地址譯碼，以方便單片機(jī)進(jìn)行尋址。常用的地址譯碼方法有全地址譯碼法及“部分地址譯碼法”。

全地址譯碼是指所有的地址線都參與譯碼，所得到的地址空間是連續(xù)的，每一個數(shù)據(jù)單元與地址是一一對應(yīng)的，其電路的結(jié)構(gòu)一般比較復(fù)雜。例如一個存儲頁面大小為8KB，要把64KB的存儲空間分成8個頁面，則所有高位地址A13~A15都必須參與譯碼，產(chǎn)生8個獨(dú)立的頁面選擇信號，形成一個連續(xù)的地址段，一般采用3-8譯碼器來實(shí)現(xiàn)，如下圖：