利用74LS164芯片扩展8位LED串行显示接口电路

单片机课程设计报告书课题名称利用74LS164芯片扩展8位LED串行显示接口电路姓名王家幸学号20086506院、系、部电气系专业电气工程及其自动化指导教师马丽焦咏梅高艳玲2011年6月30日※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※2008级单片机课程设计1利用74LS164芯片扩展8位LED串行显示接口电路一、设计目的用80C51串行口外接74LS164扩展8位并行输出口，8位并行口的各位都接一个发光二极管，要求将片内30H-37H单元中数据，4个数码管，用扩展串行的显示端口显示出来。串行口方式0的数据传送可采用中断方式，也可采用查询方式，无论哪种方式，都要借助于TI或RI标志。串行发送时，可以靠TI置位（发完一帧数据后）引起中断申请，在中断服务程序中发送下一帧数据，或者通过查询TI的状态，只要TI为0就继续查询，TI为1就结束查询，发送下一帧数据。在串行接收时，则由RI引起中断或对RI查询来确定何时接收下一帧数据。无论采用什么方式，在开始通讯之前，都要先对控制寄存器SCON进行初始化。在方式0中将，将00H送SCON就可以了。二、设计要求1、要求将片内30H-37H单元中数据，4个数码管，用扩展串行的显示端口显示出来。2、要求做出实物。三、硬件电路设计74LS164是串行输入并行输出的移位寄存器，每接一片74LS164可扩展一个8位并行输出口，可以作为LED显示器的8根段选线。下图中扩展了8位LED显示器，分别用4个74LS164作为4个LED的段选输入。21234ABCD4321DCBATitleNumberRevisionSizeA4Date:27-Jun-2011SheetofFile:E:\protel\My1.ddbDrawnBy:1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpDS2AMBERCCNC1P1.02P1.13P1.24P1.35P1.46P1.57P1.68P1.79RST10P3.0/RXD11GND12P3.1/TXD13P3.2/INT014P3.3/INT15P3.4/T016P3.5/T117P3.6/WR18P3.7/RD19XTAL121NC23P2.0/A824P2.1/A925P2.2/A1026P2.3/A1127P2.4/A1228P2.5/A1329P2.6/A1430P2.7/A1531PSEN32ALE33VCC34EA35P0.7/AD736P0.6/AD637P0.5/AD538P0.4/AD439P0.3/AD340P0.2/AD241P0.1/AD142P0.0/AD043XTAL22080C51U180C51BH/BQA(44)Y112M1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpDS3AMBERCC1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpDS1AMBERCC1234567abcdefg8dp9GNDabfcgdedpDS4AMBERCCA1B2QA3QB4QC5QD6CLK8CLR9QE10QF11QG12QH13U274LS164A1B2QA3QB4QC5QD6CLK8CLR9QE10QF11QG12QH13U374LS164A1B2QA3QB4QC5QD6CLK8CLR9QE10QF11QG12QH13U474LS164A1B2QA3QB4QC5QD6CLK8CLR9QE10QF11QG12QH13U574LS164R30.15KR40.15KR50.15KR60.15KR70.15KR80.15KR90.15KR100.15KR210KR110.15KR120.15KR130.15KR140.15KR150.15KR160.15KR170.15KR180.15KR190.15KR200.15KR210.15KR220.15KR230.15KR240.15KR260.15KR270.15KR280.15KR290.15KR300.15KR310.15KR320.15KR330.15KR340.15K+5C222pS1SW-PBC122pC310uF3四、使用说明8段LED数码管显示器由8个发光二极管组成。其中7个长条形的发光管排列成“日”字形，另一个点形的发光管在数码管显示器的右下角作为显示小数点用，它能显示各种数字及部份英文字母。LED数码管显示器有两种不一样的形式：一种是8个发光二极管的阳极都连在一起的，称之为共阳极LED数码管显示器；另一种是8个发光二极管的阴极都连在一起的，称之为共阴极LED数码管显示器。在单片机应用系统中，数码管显示器显示常用两种办法：静态显示和动态扫描显示。所谓静态显示，就是每一个数码管显示器都要占用单独的具有锁存功能的I/O接口用于笔划段字形代码。这样单片机只要把要显示的字形代码发送到接口电路，就不用管它了，直到要显示新的数据时，再发送新的字形码，因此，使用这种办法单片机中CPU的开销小。能供给单独锁存的I/O接口电路很多，这里是常用的串并转换电路74LS164，介绍常用的静态共阴极显示电路。80C51单片机外接4片74LS164作为8位LED数码管显示器的静态显示接口，把80C51的RXD作为数据输出线，TXD作为移位时钟脉冲。74LS164为TTL单向8位移位寄存器，可实现串行输入，并行输出。其中A、B（第1、2脚）为串行数据输入端，2个管脚按逻辑与运算规律输入信号，公用一个输入信号时可并接。T（第8脚）为时钟输入端，可连接到串行口的TXD端。每一个时钟信号的上升沿加到T端时，移位寄存器移一位，8个时钟脉冲过后，8位二进制数全部移入74LS164中。R（第9脚）为复位端，当R=0时，移位寄存器各位复0，只有当R=1时，时钟脉冲才起作用。Q1…Q8（第3-6和10-13管脚）并行输出端分别接LED数码管显示器各段对应的管脚上。在74LS164获得时钟脉冲的瞬间，如果数据输入端（第1，2管脚）是高电平，则就会有一个1进入到74LS164的内部，如果数据输入端是低电平，则就会有一个0进入其内部。在给出了8个脉冲后，最先进入74LS164的第一个数据到达了最高位，然后再来一个脉冲，第一个脉冲就会从最高位移出。对于电路，4片7LS164首尾相串，而时钟端则接在一起，这样，当输入1个脉冲时，从单片机RXD端输出的数据就进入到了第一片74LS164中了，而当第2个脉冲到来后，这个数据就进入了第二片74LS164，而新的数据则进入了第一片74LS164，这样，当第4个脉冲完成后，首次送出的数据被送到了最后面的74LS164中，其他数据依次出现在第一、二、三片74LS164中。在第一个脉冲到来时，除了第一片74LS164中接收数据外，其他的也在接收数据，因为它们的时钟端都是被接在一起的。4五、流程图设计5六、程序设计如下：ORG0000HAJMPMAINORG0030HMAIN:MOV30H,#00HMOV31H,#01HMOV32H,#02HMOV33H,#03HMOV34H,#04HMOV35H,#05HMOV36H,#06HMOV37H,#07HMOVR7,#8MOVR6,#200MOVR5,#200MOVR4,#4MOVR0,#30HMOVSCON,#00HCLRESMOVDPTR,#TABLOOP:MOVA,@R0MOVCA,@A+DPTRMOVSBUF,AJNBTI,$LCALLDELAYCLRTIINCR0DJNZR7,LOOPMOVR7,#8LJMPMAINDELAY:DJNZR6,DELAYMOVR6,#200DJNZR5,DELAYMOVR5,#200DJNZR4,DELAYMOVR4,#4RETORG0100HTAB：DB0FCH,60H,0DAH,0F2H,66H,0B6H,0BEH,0E0H6七、元件清单：元件名称数量（个）80C51174LS1644共阴极数码管4晶振12MHz1电容22pF210µF电解电容1190欧电阻3210K欧电阻1按键1开关1八、设计总结：通过本次的小学期实践，学习和掌握单片机中常用接口电路的应用和设计技术，充分认识理论知识对应用技术的指导性作用，进一步加强理论知识与应用相结合的实践和锻炼。通过这次设计实践能够进一步加深对专业知识和理论知识学习的认识和理解，使自己的设计水平和对所学的知识的应用能力以及分析问题解决问题的能力得到全面提高。熟练掌握单片机编程对以后的就业很有帮助，编写程序时要有耐心，反复调试，反复推敲，最后达到题目的要求。我们这次实验做的是用74LS164扩展数码管，在老师确定题目后，我便去图书馆查阅了大量的关于数码管扩展程序设计的书籍，还在网络上查找了相关资料。然后确定好自己的方案，对自己的设计有了一个大概的思路。然后在学习的过程中，学会了Protel99se和Proteus的用法，丰富了专业方面的知识，对以后的发展大有帮助。在焊接时，我们同样遇到一些问题，鉴于焊接的工作量太大，而且4个74LS164是通过级联的方式联系起来的，引脚比较多且密集，很容易在焊接的过程遇到虚焊、短路等问题，我们都用自己的耐心克服了这些问题。这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过实验，一点点改正。总的来说，这次设计的LED显示还是比较成功的，在设计中遇到了很多问题，如焊出的实物无法运行等，我们分析的结果可能是由于管脚太多，有虚焊或者短接的地方。最后在老师的辛勤的指导下，终于迎刃而解，有点小小的成就感，终于觉得平时所学的知识有了实用的价值，达到了理论与实际相结合的目的，不仅学到了不少知识，而且得到了锻炼！最后再次感谢老师和同学给予的帮助！7九、参考文献：[1]高峰.单片微型计算机原理与接口技术.科学出版社，2007.[2]余锡存.微机原理及接口技术.西安电子科技大学[3]李广弟.2001.单片机基础.北京.北京航空航天大学出版社[4]郑坤.微型计算机技术实验指导书.2007.