单片机串口连接两个74LS164驱动两个LED数码管文档格式.docx
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2.1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。
2.1.1串口
数据通信方式包括并行通信与串行通信两种。
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：
异步串行通信与同步串行通信。
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。
2.1.274LS164
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与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。
2.1.3LED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数码管分为共阳极与共阴极两种。
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。
2.2‘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进制数与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
3.1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3.1所示。
图3.1系统设计原理图
4系统程序流程图设计
4.1系统程序设计流程图如下图所示
5系统源程序设计
5.1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），与思路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。
5.2源程序代码（思路3）
5.2.1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
5.2.2C语言程序：
#include"
reg51.h"
#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
6.1仿真及调试结果
系统仿真结果图如图6.1所示。
图6.1系统仿真结果图
6.2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表达了出来，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，虽然现实结果与第一种接发一样，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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