在單片機系統(tǒng)設計中，LED顯示方式由于具有使用方便、價格低廉等優(yōu)點而得到廣泛應用。在采用并行顯示方式時，顯示電路的段碼與位控碼要占用單片機的較多口線，盡管可采用8155等接口芯片進行擴展，但口線利用率仍較低，不能滿足大型控制系統(tǒng)的要求。采用串行顯示方式則只需占用2至3根口線，節(jié)約單片機大量的I/O線，且使用效果很好。本任務利用74HC595A實現(xiàn)多位LED串行顯示。
74HC595芯片
1.74HC595A工作原理
74HC595A內部含有8位移位寄存器和8位D鎖存器，內部結構見圖所示。
74HC595A內部邏輯結構
74HC595與數(shù)碼管連接
串行移位寄存器接收外部輸入串行數(shù)據(jù)，一方面可進行串行數(shù)據(jù)輸出，同時向鎖存器提供8位并行輸入數(shù)據(jù)，并具有異步復位功能;8位鎖存器可三態(tài)輸出并行數(shù)據(jù)。該芯片具有串行輸入、并行輸出兩個獨立的時鐘信號。
74HC595A邏輯功能表
注：U：不變;N：數(shù)據(jù)刷新;Z：高阻。
2.應用電路設計
下圖為12位LED顯示器應用電路。若采用普通的LED并行顯示方式需擴展單片機接口，電路復雜、成本高。本系統(tǒng)利用三片74HC595A芯片實現(xiàn)12位串行LED顯示控制。使用時，在串行時鐘的控制下，可將顯示器位控碼與段控碼逐位串行輸入至三個芯片中，然后利用鎖存信號實現(xiàn)并行輸出，完成12數(shù)數(shù)碼顯示更新。利用此顯示方式僅占用單片機三根口線，極大節(jié)約單片機口線資源。采用串行數(shù)據(jù)輸入，顯示速度相對較慢，實際使用時顯示效果穩(wěn)定、可靠，完全滿足設計要求。
12位LED串行顯示應用電路
初始位控碼設定為顯示第一位數(shù)碼管(共陰極)，見下表第一行位控碼。每顯示完一位，需要改變位控碼以顯示下一位，下表反映了位控碼的變化情況。1區(qū)寄存器R6、R7用于存放處理位控碼。
12位LED顯示器位控碼形成示意圖
3. 顯示程序工作方式
本程序采用定時方式控制顯示器工作。12位顯示器采用動態(tài)掃描顯示，每位顯示器顯示時間大約為1.67ms，由定時器T0控制。T0定時時間到產(chǎn)生顯示中斷，進入顯示中斷程序顯示下一位數(shù)據(jù)。這種顯示方式可提高CPU的工作效率，可準確控制顯示器的刷新速度。
4.中斷顯示子程序應用
編制一程序，在12位數(shù)碼管上依次顯示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、0、1
ORG 0000H
DSDATE BIT P1.0 ;串行數(shù)據(jù)輸入
DSCLK BIT P1.1 ;串行移位時鐘
DSLUCK BIT P1.2 ;并行鎖存時鐘
DISBUF EQU 51H ;顯示緩沖區(qū)首址
DS20 EQU 34H ;20ms定時寄存器(12位顯示計數(shù)器)
LJMP MAIN ;轉主程序
ORG 000BH
LJMP TIMINT ;轉定時顯示中斷子程序
MAIN: MOV SP,#70H ;置椎棧指針
MOV 51H,#00H ;預置顯示緩沖區(qū)
MOV 52H,#01H
MOV 53H,#02H
MOV 54H,#03H
MOV 55H,#04H
MOV 56H,#05H
MOV 57H,#06H
MOV 58H,#07H
MOV 59H,#08H
MOV 5AH,#09H
MOV 5BH,#00H
MOV 5CH,#01H
MOV 08H,#DISBUF ;1區(qū)R0指向顯示緩沖區(qū)首址
MOV 0EH,#07H ;置初始位控碼(1區(qū)R6)
MOV 0FH,#0FFH ;置初始位控碼(1區(qū)R7)
MOV TMOD,#01H ;置T0為1.67ms定時器
MOV TL0,#00H
MOV TH0,#0FAH
MOV DS20,#12 ;置顯示位數(shù)計數(shù)器
SETB TR0 ;啟動T0
SETB EA ;開中斷
SETB ET0 ;開T0中斷
HERE: SJMP HERE
TIMINT: PUSH PSW ;定時顯示中斷子程序，狀態(tài)字進棧
MOV PSW,#08H ;重置狀態(tài)字，選擇1區(qū)工作寄存器
PUSH ACC ;累加器進棧
PUSH B ;B寄存器進棧
CLR TR0 ;停止T0定時
MOV TH0,#0FAH ;重置1.67ms定時初值
MOV TL0,#00H
SETB TR0 ;啟動T0定時
MOV R5,0FH ;位控碼送R4、R5
MOV R4,0EH
LCALL DIS1 ;調用顯示一位數(shù)碼管子程序
SETB C ;形成顯示下一位位控碼并置于1區(qū)R6、R7中
MOV A,R6
SETB ACC.4
RRC A
MOV R6,A
MOV A,R7
RRC A
MOV R7,A
DJNZ DS20,LOOP1 ;12位顯示完了否，沒完退出，若顯示完重置
MOV DS20,#12 ;重置顯示計數(shù)器
MOV R0,#DISBUF ;重置顯示緩沖區(qū)指針
MOV R7,#0FFH ;重置初始位控碼
MOV R6,#07H
LOOP1: POP B ;恢復現(xiàn)場
POP ACC
POP PSW
RETI ;中斷返回
DIS1: MOV DPTR,#TAB ;顯示一位數(shù)碼管子程序，指向段碼表
MOV A,@R0 ;取待顯示字符數(shù)據(jù)
INC R0 ;修改緩沖區(qū)指針
MOVC A,@A+DPTR ;查表取顯示字符段碼
MOV R3,A ;將段碼與位控碼組合成20位有效串行碼
MOV R1,#0CH ;20位有效串行碼置于R3、R4、R5中
MOV A,@R1
SWAP A
MOV @R1,A
MOV A,R3
XCHD A,@R1
MOV A,@R1
SWAP A
MOV @R1,A
MOV A,R3
SWAP A
MOV R3,A
MOV R1,#20 ;置串行輸出計數(shù)器
DIS0: MOV A,R3 ;R3、R4、R5串行移位，由R5高位輸出。
RRC A
MOV R3,A
MOV A,R4
RRC A
MOV R4,A
MOV A,R5
RRC A
MOV R5,A
MOV DSDATE,C ;最高位送至595芯片串行輸入端
SETB DSCLK ;產(chǎn)生595芯片串行輸入信號
NOP
CLR DSCLK ;串行輸入鎖存
DJNZ R1,DIS0 ;20位二進碼輸出完否，沒完繼續(xù)
SETB DSLUCK ;產(chǎn)生595芯片并行輸出信號，字符開始顯示
NOP
CLR DSLUCK ;輸出字符數(shù)據(jù)由595芯片鎖存
RET
TAB: DB 3FH,06H,5BH ;顯示段碼表
DB 4FH,66H,6DH
DB 7DH,07H,7FH
DB 6FH,00H,40H
END
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