AT89C2051单片机内有一个串行I／O端口，通过引脚RXD[P3．0]和TXD[P3．1]可与外部电路进行全双工的串行异步通信，发送数据时由TXD端送出，接收时数据由RXD端输入。串口有四种工作方式，通过编程设置，可以使其工作在任一方式以满足不同的场合。其中，方式0是8位移位寄存器输入／输出方式，多用与外接移位寄存器以扩展I／O端口。串口的工作方式可以参看相关的书籍，此处不做详细介绍。方式 0的输出是8位串行数据，通过移位寄存器可将8位串行数据变成8位并行数据输出，也可以将外部的8位并行数据变成8位串行数据输入。因此外接一个移位寄存器就可扩展一个8位的并行输入／输出接口，如果想多扩展几个并口就需要在外部级连几个移位寄存器。但是这种扩展也不是无限的，因为串口的数据是一位一位串行输入／输出的。如果外接的移位寄存器比较多的话那么是必影响数据输入／输出的速度。

串口外接的移位寄存器有两种，一种是“串行输入／并行输出移位寄存器”(如：741一S164)，另一种是“并行输入／串行输出”移位寄存器(如： 74LS165)。通过寄存器的名称就可以看出“串行输入／并行输出移位寄存器”是用于串口扩展并行输出接口，“并行输入／串行输出”是用于串口扩展并行输入接口。

图1(a)是串行输入／并行输出移位寄存器74LS164的管脚排列图。其功能表见表1所示。74LS164有两个串行数据A、B输入端，使用时一般把它们连在一起；丽为清零输入端，低电平有效，当该端加入低电平时，寄存器输出Q0～Q7全为低电平。在正常情况下，清零输入端接高电平,当CP信号上升沿到来时，数据从A、B端输入并右移一位； Q0～Q7为并行数据输出端，同时Q7端也是串行数据输出端，对于串行输入的数据，最先输入的从Q7输出，最后进入的从Q0输出。CP为移位脉冲。

图1(b)是另一种常用的“并行(串行)输入／串行输出”移位寄存器74LS165的管脚排列图。该器件的功能表见表2。该器件能在一个信号的控制下并行置入一个8位数据，然后在时钟脉冲的作用下逐位移出，也能使数据从另外一个引脚串行输入。在图1(b)中，DO～D7是并行数据输入端。S／L端是控制信号输入端，当为高电平时，具有移位功能；当为低电平时，将DO～D7端的数据置入到内部的移位寄存器保存。CP端为时钟(即移位脉冲)输入端，当S／L= 1时，CP端的每一次正跳变，都会使已存入内部的数据DO～D7从Q7端移出一位，移位的顺序是D7最先从Q7端移出，Q0最后从Q7端移出。CI端为时钟脉冲禁止端，当该端为低电平时，时钟信号(移位脉冲)不能进入，正常工作时必须接高电平。S1为串行数据输入端，在S／L=1时，SI端的数据在CP脉冲上升沿作用下置入Q0，因此，当CP脉冲上升沿到来时内部的数据DO～D7从Q7端移出一位同时外部数据通过SI移入一位，当经过8次CP上升沿后 DO～D7这8个数据就全部通过Q7输出，而内部的DO～D7全部更新为通过SI的输入的信号。例如：如果SI外接电源电压，那么当CP上升沿到来时，Q7会移出一位数据，而S1会移入一个“1”，当经过8个上升沿后，原先置入的DO～D7全被移出，内部的Q0～Q7全被更新为 “1”。如果CP上升沿再次到来时，输出的就是“1”。因此当8个输入数据都通过Q7输出后，如果还想输入就再次必须置入新的数据。

通过对两种移位寄存器的分析可以得出。通过串口扩展单片机的I／O口的具体电路如图2所示：

图2(a)是通过串口扩展的并行输出接口。RXD作为数据输出线，TXD作为移位时钟脉冲。每一个时钟信号的上升沿加到74LS164的CP端时，移位寄存器将串口输出的数据移入一位，8个时钟脉冲过后串口输出的8位二进制数全部移入74LS164，通过Q0-Q7并行输出。