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LED电路中的串行LED显示电路设计
接线图
2023年10月20日 20:39 218
admin
在单片机系统设计中，LED显示方式由于具有使用方便、价格低廉等优点而得到广泛应用。在采用并行显示方式时，显示电路的段码与位控码要占用单片机的较多口线，尽管可采用8155等接口芯片进行扩展，但口线利用率仍较低，不能满足大型控制系统的要求。采用串行显示方式则只需占用2至3根口线，节约单片机大量的I/O线，且使用效果很好。本任务利用74HC595A实现多位LED串行显示。
74HC595芯片
1．74HC595A工作原理
74HC595A内部含有8位移位寄存器和8位D锁存器，内部结构见图所示。
74HC595A内部逻辑结构
74HC595与数码管连接
串行移位寄存器接收外部输入串行数据，一方面可进行串行数据输出，同时向锁存器提供8位并行输入数据，并具有异步复位功能；8位锁存器可三态输出并行数据。该芯片具有串行输入、并行输出两个独立的时钟信号。
74HC595A逻辑功能表
注：U：不变；N：数据刷新；Z：高阻。
2．应用电路设计
下图为12位LED显示器应用电路。若采用普通的LED并行显示方式需扩展单片机接口，电路复杂、成本高。本系统利用三片74HC595A芯片实现12位串行LED显示控制。使用时，在串行时钟的控制下，可将显示器位控码与段控码逐位串行输入至三个芯片中，然后利用锁存信号实现并行输出，完成12数数码显示更新。利用此显示方式仅占用单片机三根口线，极大节约单片机口线资源。采用串行数据输入，显示速度相对较慢，实际使用时显示效果稳定、可靠，完全满足设计要求。
12位LED串行显示应用电路
初始位控码设定为显示第一位数码管（共阴极），见下表第一行位控码。每显示完一位，需要改变位控码以显示下一位，下表反映了位控码的变化情况。1区寄存器R6、R7用于存放处理位控码。
12位LED显示器位控码形成示意图
3. 显示程序工作方式
本程序采用定时方式控制显示器工作。12位显示器采用动态扫描显示，每位显示器显示时间大约为1.67ms，由定时器T0控制。T0定时时间到产生显示中断，进入显示中断程序显示下一位数据。这种显示方式可提高CPU的工作效率，可准确控制显示器的刷新速度。
4.中断显示子程序应用
编制一程序，在12位数码管上依次显示0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、0、1
ORG 0000H
DSDATE BIT P1.0 ;串行数据输入
DSCLK BIT P1.1 ；串行移位时钟
DSLUCK BIT P1.2 ；并行锁存时钟
DISBUF EQU 51H ；显示缓冲区首址
DS20 EQU 34H ；20ms定时寄存器（12位显示计数器）
LJMP MAIN ;转主程序
ORG 000BH
LJMP TIMINT ；转定时显示中断子程序
MAIN: MOV SP,#70H ；置椎栈指针
MOV 51H,#00H ；预置显示缓冲区
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区R0指向显示缓冲区首址
MOV 0EH,#07H ；置初始位控码（1区R6）
MOV 0FH,#0FFH ；置初始位控码（1区R7）
MOV TMOD,#01H ；置T0为1.67ms定时器
MOV TL0,#00H
MOV TH0,#0FAH
MOV DS20,#12 ；置显示位数计数器
SETB TR0 ；启动T0
SETB EA ；开中断
SETB ET0 ；开T0中断
HERE: SJMP HERE
TIMINT: PUSH PSW ；定时显示中断子程序，状态字进栈
MOV PSW,#08H ；重置状态字，选择1区工作寄存器
PUSH ACC ；累加器进栈
PUSH B ；B寄存器进栈
CLR TR0 ；停止T0定时
MOV TH0,#0FAH ；重置1.67ms定时初值
MOV TL0,#00H
SETB TR0 ；启动T0定时
MOV R5,0FH ；位控码送R4、R5
MOV R4,0EH
LCALL DIS1 ；调用显示一位数码管子程序
SETB C ；形成显示下一位位控码并置于1区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位显示完了否，没完退出，若显示完重置
MOV DS20,#12 ；重置显示计数器
MOV R0,#DISBUF ；重置显示缓冲区指针
MOV R7,#0FFH ；重置初始位控码
MOV R6,#07H
LOOP1: POP B ；恢复现场
POP ACC
POP PSW
RETI ；中断返回
DIS1: MOV DPTR,#TAB ；显示一位数码管子程序，指向段码表
MOV A,@R0 ；取待显示字符数据
INC R0 ；修改缓冲区指针
MOVC A,@A+DPTR ；查表取显示字符段码
MOV R3,A ；将段码与位控码组合成20位有效串行码
MOV R1,#0CH ；20位有效串行码置于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 ；置串行输出计数器
DIS0: MOV A,R3 ；R3、R4、R5串行移位，由R5高位输出。
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芯片串行输入端
SETB DSCLK ；产生595芯片串行输入信号
NOP
CLR DSCLK ；串行输入锁存
DJNZ R1,DIS0 ；20位二进码输出完否，没完继续
SETB DSLUCK ；产生595芯片并行输出信号，字符开始显示
NOP
CLR DSLUCK ；输出字符数据由595芯片锁存
RET
TAB: DB 3FH,06H,5BH ；显示段码表
DB 4FH,66H,6DH
DB 7DH,07H,7FH
DB 6FH,00H,40H
END
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