串并转换.docx

串并转换.docx

《串并转换.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《串并转换.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

串并转换

在我们的单片机应用系统中，常常会遇到I/O口不够的情况。

譬如说接有外部RAM而且要求有16个以上的按键,8位数码管以上的显示。

而且还不包括其它的外围器件。

这时整个系统的I/O资源就很吃紧了。

系统的扩展性也不好。

这时我们就需要考虑对单片机的I/O进行扩展了。

      虽然专门的I/O扩展芯片市场上也有不少，但对于我们一般的应用，没有必要整的那么复杂。

用一些简单的移位寄存器芯片一样可以实现我们的目标。

下面我们首先来认识一下74HC164这款芯片。

这款芯片的作用是把串行输入的数据并行输出。

注意，它没有锁存功能，在允许输出的情况下，每一个时钟的上升沿，数据依次从最低位移向最高位。

因此，在做数码管的输出显示的时候会出现拖影的想象，在设计此电路时要注意考虑此情况。

下面是它的引脚图。

A1,A2是数据输入端，一般情况下两者连在一起，作为串行数据的输入端。

Qa----Qh j就是并行数据的输出端了。

CLOCK 和RESET分别为时钟和复位端

 （原文件名:

74HC164引脚图.jpg） 

引用图片

下面我们再看看它的真值表，有了真值表我们才知道如何正确的去编写程序去驱动它（其它复杂的器件还需要对照时序图编写相应的驱动程序）

 （原文件名:

74HC164真值表.jpg） 

引用图片

 呵呵，怎么样，这个表很简单吧，相信大家都能够看的懂。

当Reset为低电平时不管时钟为高电平还是低电平也不管输入引脚A1,A2为何值，输出的并行数据均为低电平。

当Reset为高电平时，只有在时钟的上升沿，A1A2上的值才被移位输出。

看懂了这张表那么剩下的事情就好办多了。

下面我以级联的8块74HC164驱动8位共阴的数码管为例来阐述它的用途。

当然它的用途并不仅仅在于此。

你可以发挥你的聪明才智去应用它到你的设计中

 （原文件名:

74hc164级联数码管.jpg） 

引用图片

以上的连接中Reset脚要全部接高电平。

所有的Clock引脚都要连接在一块。

第一块74HC164的AB引脚接在一块作为串行数据的输入端。

第二块74HC164的AB引脚接在第一块74HC164并行数据输出端的H脚上。

后面的接法依照第二块的接法依次级联下去。

接好后共引出四根引线。

其中电源两根。

一根时钟线。

一根串行数据输入线。

怎么样，节省了不少IO口吧~~

下面看看如何写程序去驱动它。

（编译器keil Uv3）

先看看下面的引脚连接及相关宏定义

sbit io_74hc164_SCK = P3^7 ;

sbit io_74hc164_SDA = P3^6 ;

#define IO_74HC164_SCK_HIGH  io_74hc164_SCK = 1 ;

#define IO_74HC164_SCK_LOW   io_74hc164_SCK = 0 ;

#define IO_74HC164_SDA_INPUT io_74hc164_SDA

下面是数码管的段码表可以根据不同的连接顺序去修改。

/***********************************************************

a -- 4  b -- 5  c -- 6  d -- 2

e -- 0  f -- 1  g -- 3  dp -- 7

***********************************************************/

uint8 code DisplayTable[]=

{

 0x77,0x60,0x3D,0x7C,0x6A,0x5E,0x5F,0x70,0x7F,0x7E,0x7B,0x4F,0x17,0x6D,0x1F,0x1B,0x08/*0    1    2    3   4   5    6    7   8    9   a    b    c    d    e    f    -  */

};

void v_74hc164WriteData_f（ uint8 Dat ）   //向74HC164写一个字节的内容

{   //即可并行输出该字节

uint8 i = 0 ;

uint8 SendData = Dat ;

for（ i = 8 ; i > 0 ; i-- ）

{

IO_74HC164_SCK_LOW

SendData <<= 1 ;

IO_74HC164_SDA_INPUT = CY ;

IO_74HC164_SCK_HIGH

}

}

void v_HexToBcd_f（ uint8 *P, uint16 Dat ）  //BCD码的转化

{

uint8 i = 0 ;

uint8 Temp ;

if（ Dat >= 40000 ） { i  = 4 ; Dat -= 40000 ; } 

if（ Dat >= 20000 ） { i += 2 ; Dat -= 20000 ; }  

if（ Dat >= 10000 ） { i += 1 ; Dat -= 10000 ; } 

*P++ = i ;

i = 0 ;  

if（ Dat >= 8000 ） { i  = 8 ; Dat -= 8000 ; } 

if（ Dat >= 4000 ） { i += 4 ; Dat -= 4000 ; } 

if（ Dat >= 2000 ） { i += 2 ; Dat -= 2000 ; } 

if（ Dat >= 1000 ） { i += 1 ; Dat -= 1000 ; } 

*P++ = i ;

i = 0 ;

if（ Dat >= 800 ）  { i  = 8 ; Dat -= 800 ; } 

if（ Dat >= 400 ）  { i += 4 ; Dat -= 400 ; } 

if（ Dat >= 200 ）  { i += 2 ; Dat -= 200 ; } 

Temp = Dat ;//这里换成8位数据,是为了加快速度

if（ Temp >= 100 ）  { i += 1 ; Temp -= 100 ; } 

*P++ = i ;

i = 0 ;

if（ Temp >= 80 ）   { i  = 8 ; Temp -= 80 ; } 

if（ Temp >= 40 ）   { i += 4 ; Temp -= 40 ; } 

if（ Temp >= 20 ）   { i += 2 ; Temp -= 20 ; } 

if（ Temp >= 10 ）   { i += 1 ; Temp -= 10 ; } 

*P++ = i ;

*P = Temp ;  

}

/**************************************************************************

* Function:

 void v_74hc164DisplayNumber_f（ uint8 data *Seg, uint8 Dot, int16 Dat ）                      *

* Description:

 在8位数码管数值以及两位自定义字符          *

*   *              *

* Parameter:

*Seg   :

  指向存放自定义字符数据的地址    *

*                  Dot :

  小数点相对数值的显示位置（取值范围1~5,当取0 或者大于5的数值时,小数点不显示）        *

*                  Dat    :

  显示数据（有符号整型数据,取值范围-32768~32767）  *

**************************************************************************/

void v_74hc164DisplayNumber_f（ uint8 data *Seg, uint8 Dot, int16 Dat ）

{

bit zf = 1, OverWrite = 1, zf_lock = 1 ;

uint8  i , j , k = 4 ;

uint8 Buffer[5]   ;

if （ Dat < 0 ）

{

zf = 0 ;

Dat = ABS（ Dat ） ; //如果是负数,则取其绝对值,并将负值标志位清0

}

v_HexToBcd_f（ Buffer, Dat ） ;//将数据每个位拆分,放在数组中最高位放在数组的第//一个成员

for（ i = 5 ; i >= 2 ; i-- ）     //判断数据的位数（如1234,则位数为4）

{

if（ Buffer[ 5 - i ] > 0 ） break ;  //判断出最高位不为0即可

}   

if（ （ Dot >= i ） && Dot < 6 ） i = Dot ; //如果小数点打在数字前面，则该数字前面添0.（ 数//字12,小数点打在第四位,则合理的显示应该为0.0012）

j = 5 - i ;

for（  ; i >= 1 ; i-- ）//显示数值

{

if（ Dot == （ 5 - k ） ）//如果该位有小数,则显示应该加上一个'.'

 v_74hc164WriteData_f（ DisplayTable[ Buffer[ k ] ] | 0x80 ） ;

else

 v_74hc164WriteData_f（ DisplayTable[ Buffer[ k ] ] ） ;

k-- ;

}

if（ zf_lock ）//判断正负,如果为负值则显示'-'号,否则显示空

{  

if（ （ zf == 0 ）  ）

{

 v_74hc164WriteData_f（ 0x08 ） ;

}

else

{

 v_74hc164WriteData_f（ 0x00 ） ;

}

zf_lock = 0 ;

}

for（ ; j > 0 ; j-- ）    //多余的位显示空

{

 v_74hc164WriteData_f（ 0x00 ） ;

}

v_74hc164WriteData_f（ Seg[ 1 ] ） ;   //显示第一个自定义编码的字符

v_74hc164WriteData_f（ Seg[ 0 ] ） ;   //显示第二个自定义编码的字符

}

我们要想显示数值，直接调用这个函数v_74hc164DisplayNumber_f（ uint8 data *Seg, uint8 Dot, int16 Dat ）就可以了。

看看显示效果。

 （原文件名:

显示效果1.jpg） 

引用图片

 （原文件名:

显示效果2.jpg） 

引用图片

其中PC是我们显示的自定义字形。

小数点的位置是用程序固定打在某处的。

以满足某些情况下的特殊要求。

 （原文件名:

显示效果3.jpg） 

引用图片

仁者见仁，智者见智。

相信你弄懂了它的用法，就可以把它灵活的应用到你设计中去了。

下面让我们来认识另外一种芯片。

74HC165。

看它的名字就知道它和74HC164有那么一点点关系了。

我们之前已经知道了74HC164是串行输入并行输出的移位寄存器。

而74HC165恰好相反。

它是并行输入，串行输出。

用来作单片机系统的输入部分的扩展是一个不错的选择。

和上面一样。

我们在使用之前需要对这个芯片有一个明确的了解。

了解一个芯片最好的办法就是看它的DATASHEET了。

有一份DATASHEET在手，自己先看看。

对它的引脚及功能特性要了解。

如果觉得不够的话，还可以上网去搜索一下用过这款芯片的人的使用经验。

呵呵，那样可以使你少走不少弯路哦。

 （原文件名:

74HC165引脚图.jpg） 

引用图片

上面这幅图就是74HC165的引脚图了。

其中A~H就是8位并行数据的输入端。

Qh 和/Qh 是串行数据的输出端。

为什么有两个输出端呢。

它们是互补输出的。

也就是说一个输出1时另外一个输出的是0，以满足某些应用场合的特殊要求。

SER是串行数据的输入端。

这其实为我们的将多块芯片级连起来创造了很好的条件。

而事实上最后我们确实也是通过这个引脚将多块74HC165级联起来使用。

CLK是时钟端。

SH/LD是移位和锁存并行数据端。

具体的介绍大家可以去看DATASHEET。

 （原文件名:

74HC165功能描述.jpg） 

引用图片

上面这幅图就是功能描述了。

相信大家对这段英文都不是很陌生。

如果你看不懂的话可以动手去查字典。

想学电子的人不会看英文的资料可不行。

这里希望大家不要再抱有什么幻想。

基本上看原文的DATASHEET是最好的选择。

如果你懒，可以去看别人的翻译版本。

但是如果没有翻译的版本呢？

     OK，下面依旧是以一个实例来说明它的用法。

我们用两块74HC165级联起来组成的有16个按键的键盘为例来讲解。

下面是电路连接图

 （原文件名:

74HC165键盘.jpg） 

引用图片

图中J2,J3是两个上拉电阻（8位一体的排阻，阻值取4.7k左右就可以了）。

下面来让我们一起去驱动它吧。

//下面是引脚的连接以及相关必要的宏定义

sbit io_74hc165_SH_LD = P2^0 ;

sbit io_74hc165_CLK = P2^1 ;

sbit io_74hc165_SDA = P2^2 ;

#define MAX_NUM_74HC165 2

#define NOKEY 0x00

#define KEY_WAIT        0

#define KEY_PRESS   1

#define KEY_CONFIRM     2

#define KEY_WAIT_REALSE  3

static u8_Read74hc165_f（ void ）

{

uint8 i, j  ;

uint8 KeyAddress[ MAX_NUM_74HC165 ] ;

uint8 ReadReturn ;

 io_74hc165_SH_LD = 0 ;    //锁存并行数据开始

 io_74hc165_SDA = 1 ;  //准备读串行数据（也起到延时作用）

 io_74hc165_SH_LD = 1 ;  //锁存并行数据结束

 for（ j = 0 ; j < MAX_NUM_74HC165 ; j++ ）

 {

   for（ i = 8 ; i >= 1 ; i-- ）

 {  

 io_74hc165_CLK = 0 ;  //时钟拉低 

if（ io_74hc165_SDA == 0 ）break ;//有键按下，数据为1

io_74hc165_CLK = 1 ; //时钟拉高

 }

 KeyAddress[ j ] = i ;//有键压下，则i的取值在1~8之间，无键压下，i = 0  

 }

 for（ j = 0 ; j < MAX_NUM_74HC165 ; j++ ）

 {

 if（ KeyAddress[ j ] == 0 ） ReadReturn = 0x00 ;

else

{

ReadReturn = KeyAddress[ j ] + j * 8 ;

break ;

}

 }

return ReadReturn ;

}

下面的这个函数就是读键盘的函数了。

uint8 u8_ReadKeyboard74hc165_f（ void ）

{

static uint8 KeyState = KEY_WAIT ;

uint8 KeyTemp = NOKEY, KeyValue = NOKEY ;

KeyTemp = u8_Read74hc165_f（） ;

switch（ KeyState ）

{

case KEY_WAIT :

 if（ KeyTemp == NOKEY ） KeyState = KEY_WAIT ; 

else KeyState = KEY_PRESS ; break ;

case KEY_PRESS :

 if（ KeyTemp == NOKEY ） KeyState = KEY_WAIT ;

else   KeyState = KEY_CONFIRM ; break ;

case KEY_CONFIRM :

 if（ KeyTemp == NOKEY ） KeyState = KEY_WAIT ;

else   

{

KeyState = KEY_WAIT_REALSE ; 

KeyValue = KeyTemp ;  

} break ;

case KEY_WAIT_REALSE :

if（ KeyTemp !

= NOKEY ） KeyState = KEY_WAIT_REALSE ;

else   

{

KeyState = KEY_WAIT ;    

}break ; 

default :

 break ;

}

return KeyValue ;

}

我们在主函数中调用u8_ReadKeyboard74hc165_f（ ） 就可以得到键值了。

 （原文件名:

键盘显示键值1.jpg） 

引用图片

上图我用74HC164级联的数码管来显示74HC165键盘的键值的情况。

当按第二个键时显示的是2.

 （原文件名:

键盘显示键值2.jpg） 

引用图片

到此单片机的IO口的扩展告一段落。

希望这两个小例子能够给你一点启发。

能够给你在以后的学习及设计中带来一点灵感。