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51单片机串口连接两个74LS164驱动2个LED数码管proteus.doc

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.40M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    1设计要求
    1.1 设计内容
    1.2 学习目的
    2 系统设计分析
    2.1 单片机最小系统+串口+74LS164+LED数码管
    2.1.1 串口
    2.1.2 74LS164
    2.1.3 LED数码管
    2.2 ‘串入并出’驱动LED数码管显示
    3 系统原理图设计
    3.1 元器件及其型号
    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
    5.2 源程序代码(思路3)
    5.2.1 汇编语言程序：
    5.2.2 C 语言程序：
    6 仿真及调试结果分析
    6.1 仿真及调试结果
    6.2结果分析及调试过程
    单片机应用设计 课题：串口连接两个 74LS164 驱动 2 个 LED 数码管显示 班级学号： 14110501xx 姓名： xx
    1 设计要求 1.1 设计内容 设晶体为 12MHz,将拨码开关数据串行输入到 74LS164，并行输出到 2 个 LED 数码管进行相应的数码显示。 设计包括：系统设计分析、系统原理图设计、程序流程图设计、源程序设计、 系统调试与仿真及调试结果分析、对本课程学习的感想与收获、对老师的意见与 建议、期望成绩等。 1.2 学习目的 该作业具有较强的实用性，许多同学已经认识到自己完全有能力设计一个实 用的单片机应用系统，对单片机设计由感兴趣已经变为爱好了，为后面的实际应 用系统设计奠定了较好的基础。 2 系统设计分析 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。 2
    2.1.2 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。 2.1.3 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。 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
    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 4
    5
    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），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。 5.2 源程序代码(思路 3) 5.2.1 汇编语言程序： ORG 0030H MAIN:MOV SCON,#00H MOV DPTR,#TABLE MOV 30H,#00H READ: MOV A,P1 CJNE A,30H,SEND JMP READ SEND:MOV 30H,A CPL A MOV R0,A ANL A,#00FH MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A WAIT1: JBC TI,X1 AJMP WAIT1 X1: MOV A,R0 ANL A,#0F0H SWAP A MOVC A,@A+DPTR MOV SBUF,A WAIT2: JBC TI,READ AJMP WAIT2 ；起始地址 ；设置串口工作方式为方式 0 ；将表 TABLE 的首地址传给 DPTR ；30H~7FH 数据缓存区相当于变量的地址 ；查询拨码开关是否有变化 ；取反，变为 16 进制数据 ；取拨码开关低四位 ；查表赋值 ；判断是否发送完毕 ；取拨码开关高四位 ；高低四位互换，建立对应关系 ；查表赋值 ；判断是否发送完毕 6
    TABLE:DB 0C0H,0F9H,0A4H,0B0H,99H,92H ；LED 代码（0~F） DB 82H,0F8H,80H,90H,88H,83H DB 0C6H,0A1H,86H,8EH,1BH END 5.2.2 C 语言程序： #include"reg51.h" #define uint unsigned int #define uchar unsigned char const uchar tab[]={0xC0,0XF9,0XA4,0XB0,0X99,0X92,0X82,0XF8,0x80,0X90,0X88, 0X83,0XC6,0XA1,0x86,0X8E}; void main(void) { //LED 代码（0~F） uchar i=0; uchar j=0; uchar m=0; uchar k=0; SCON=0X00; SBUF=0XC0; while(TI==0); TI=0; while(1) { while(P1==i); i=P1; j=~i; m=j&0xf0; k=j&0x0f; m=m>>4; SBUF=tab[k]; while(TI==0); TI=0; SBUF=tab[m]; while(TI==0); TI=0; } } //变量初始化 //设置串口工作方式为方式 0 //查询拨码开关是否有变化 //取拨码开关高四位 //取拨码开关低四位 //高四位移到低四位建立对应关系 //查表赋值 //判断是否发送完毕 //查表赋值 //判断是否发送完毕 7
    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 8
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