单片机串口连接两个74LS164驱动两个LED数码管Word格式.docx
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2系统设计分析
单片机最小系统+串口+74LS164+LED数码管
单片机的最小系统是单片机能够工作的最小硬件组合,对于8051系列单片机,其电路的最小系统大致相同,主要包括电源、晶体振荡电路、复位电路等。
串口
数据通信方式包括并行通信和串行通信两种。
并行通信就是多条数据线上同时传送,其优点:
速度快,只适于近距离通信。
串行通信就是数据以为以为的顺序传送,其优点:
线路简单,成本低,适合远距离通信。
串行通信方式包括:
异步串行通信和同步串行通信。
异步方式,数据传送不连续,时间间隔任意。
同步方式,发送与接收同步。
数据传送方式:
单工、半双工、全双工、多工。
常见的串行通讯有:
RS-232、RS-485、CAN总线等。
串行口控制寄存器包括:
串行口控制寄存器SCON(控制工作方式)、电源控制寄存器PCON(控制波特率)。
SM0、SM1选择工作方式,SM2用于多机通信,
REN允许接收控制位,TB8/RB8发送/接收数据D8位,TI/RI为发送/接收中断标志位。
74LS164
串行口工作于方式0,发送数据时,是把串行端口设置成“串入并出的”输出口。
将它设置为“串入并出”输出口时,需外接1片“串入并出”同步移位芯片74LS164或CD4094,本次设计,用74LS164。
74LS164是8位边沿触发式移位寄存器,具有DIP、SO14等多种封装形式。
其DIP封装形式如右图所示。
数据通过A或B之一串行输入,任一输入端可以用作高电平使能端控制另一输入端的数据输入,两个输入端或者连接在一起,或者把不用的输入端接高电平,一定不要悬空。
时钟CP每次由低变高(边沿触发)时,数据右移一位输入到Q0。
Q0是两个数据输入端A和B的逻辑与。
输入的数据在Q0输出,并依次右移在其它输出端口输出。
LED数码管
LED数码管是单片机应用系统中常用的输出设备,其特点结构简单,价格便宜。
单片机系统常用7段LED数码管,由8个发光二极管构成。
LED数码管分为共阳极和共阴极两种。
共阳极LED数码管,就是8个LED阳极连接在一起再接高电平。
共阴极LED数码管,就是8个LED阴极连接在一起再接地。
通过相应的LED显示,呈现出对应的数字、符号。
‘串入并出’驱动LED数码管显示
本次设计,对拨码开关进行拨动,从而将信息传递给单片机,再由单片机通过串口工作在方式0将数据串行输出给74LS164,由74LS164并行输出给LED数码管,进行相应的显示。
实际操作中,拨码开关低四位控制一个74LS164驱动一个LED数码管,而拨码开关高四位控制另一个74LS164驱动另一个LED数码管,使两个LED数码管独立显示。
本次设计涉及到,串口工作方式。
串口工作于方式0时,其功能为8位移位寄存器,相当于I/0口的扩展,再连接74LS164芯片既可实现“串入并出”的功能。
使用查表法,将拨码开关的2进制数和LED代码建立一一对应关系,其中用到了一些编程小技巧。
设计中,又遇到另外一个问题,74LS164级联问题,我在网上搜寻了一些问题的答案,再看了书上对74LS164的介绍,于是得到了算是一些结论吧。
将74LS164最后一个输出端,连在另外一个74LS164的A、B之一的数据输入端,就构成了级联。
在程序中每一次循环向串口缓存器发送两次8位数据,即可实现两个LED数码管独立显示(0~F)。
3系统原理图设计
元器件及其型号
系统所需元器件包括:
AT89C51、瓷片电容CAP30pF、晶振CRYSTAL、电阻RES、电解电容22uF、共阳数码管7SEG-COM-AN-GRN、拨码开关DIPSW_8、74LS164-IEC、总线。
系统设计原理图如图所示。
图系统设计原理图
4系统程序流程图设计
系统程序设计流程图如下图所示
5系统源程序设计
程序设计思路
本次设计,我一共有三个思路:
1.在74LS164的输出口并接两个数码管,然后分别将两个共阳数码管的共阳端随意接两个I/O口,通过I/O口控制某个数码管对应低四位或高四位拨码开关,进行相关显示(0~F)。
2.用两个74LS164分别接两个共阳数码管,通过控制每个74LS164的A、B输入端,从而进行相关显示(0~F),和思路1相似。
3.用两个74LS164级联的方式,实现两个共阳数码管分别对应低四位或高四位拨码开关,独立显示,比思路1、2复杂,也是我最满意并采用的思路。
源程序代码(思路3)
汇编语言程序:
ORG0030H;
起始地址
MAIN:
MOVSCON,#00H;
设置串口工作方式为方式0
MOVDPTR,#TABLE;
将表TABLE的首地址传给DPTR
MOV30H,#00H;
30H~7FH数据缓存区相当于变量的地址
READ:
MOVA,P1
CJNEA,30H,SEND;
查询拨码开关是否有变化
JMPREAD
SEND:
MOV30H,A
CPLA;
取反,变为16进制数据
MOVR0,A
ANLA,#00FH;
取拨码开关低四位
MOVCA,@A+DPTR;
查表赋值
MOVSBUF,A
WAIT1:
JBCTI,X1;
判断是否发送完毕
AJMPWAIT1
X1:
MOVA,R0
ANLA,#0F0H;
取拨码开关高四位
SWAPA;
高低四位互换,建立对应关系
WAIT2:
JBCTI,READ;
AJMPWAIT2
TABLE:
DB0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H;
LED代码(0~F)
DB82H,0F8H,80H,90H,88H,83H
DB0C6H,0A1H,86H,8EH,1BH
END
C语言程序:
#include"
"
#defineuintunsignedint
#defineucharunsignedchar
constuchartab[]={0xC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0x80,0X90,0X88,
0X83,0XC6,0XA1,0x86,0X8E};
//LED代码(0~F)
voidmain(void)
{
uchari=0;
//变量初始化
ucharj=0;
ucharm=0;
uchark=0;
SCON=0X00;
//设置串口工作方式为方式0
SBUF=0XC0;
while(TI==0);
TI=0;
while
(1)
{
while(P1==i);
//查询拨码开关是否有变化
i=P1;
j=~i;
m=j&
0xf0;
//取拨码开关高四位
k=j&
0x0f;
//取拨码开关低四位
m=m>
>
4;
//高四位移到低四位建立对应关系
SBUF=tab[k];
//查表赋值
//判断是否发送完毕
SBUF=tab[m];
}
6仿真及调试结果分析
仿真及调试结果
系统仿真结果图如图所示。
图系统仿真结果图
结果分析及调试过程
这次作业是第四次设计了,基本已经熟悉设计过程,而且也锻炼了自己的编程能力。
这次设计3个思路,有3个C语言程序,一个汇编程序,从构思到调试成功,大概用了4个小时,并没有什么难度。
用前两个方案时,调试成功后,发现有缺陷(不能同时独立显示)。
于是,最终采用思路3,又用到一些编程小技巧,使程序较为精简,即可满足要求,两个LED独立显示(0~F)。
编程过程,十进制数与十六进制的兼容性也体现了出来,起初为了建立一一对应关系,还用了下switch语句,使之一一对应。
然而,后来想起了兼容性,就把程序大大缩短,变得精简。
另外,当LED数码管共阳端接的电阻为100欧时,LED无法显示“8”,而调下电阻后,就可以正常显示了。
明白,负载电阻大小会影响LED(亮度)显示。
本次设计,拨码开关接低电平,当开关闭合,使对应P1口置零,然后编程时,只需对P0口取反即可。
出于好奇,我又试了相反的接法,拨码开关接高电平,初始化P1口为0,当开关闭合,使对应P1口置1,于是编程就不需要对P0口取反,(C语言)也就省去了一个变量,虽然现实结果和第一种接发一样,但是,一些元器件出现了“黄色电平”,也就代表短路或者电平冲突。
所以,为了安全起见,还是采用了第一种解法。
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