基于74HC595A實(shí)現(xiàn)多位LED串行顯示電路設(shè)計(jì)

在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，LED顯示方式由于具有使用方便、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而得到廣泛應(yīng)用。在采用并行顯示方式時(shí)，顯示電路的段碼與位控碼要占用單片機(jī)的較多口線(xiàn)，盡管可采用8155等接口芯片進(jìn)行擴(kuò)展，但口線(xiàn)利用率仍較低，不能滿(mǎn)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(xiàn)，節(jié)約單片機(jī)大量的I/O線(xiàn)，且使用效果很好。本任務(wù)利用74HC595A實(shí)現(xiàn)多位LED串行顯示。

74HC595芯片

1.74HC595A工作原理

74HC595A內(nèi)部含有8位移位寄存器和8位D鎖存器，內(nèi)部結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖所示。

74HC595A內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)

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(jìn)行串行數(shù)據(jù)輸出，同時(shí)向鎖存器提供8位并行輸入數(shù)據(jù)，并具有異步復(fù)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(gè)獨(dú)立的時(shí)鐘信號(hào)。

74HC595A邏輯功能表

注：U：不變;N：數(shù)據(jù)刷新;Z：高阻。

2.應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

下圖為12位LED顯示器應(yīng)用電路。若采用普通的LED并行顯示方式需擴(kuò)展單片機(jī)接口，電路復(fù)雜、成本高。本系統(tǒng)利用三片74HC595A芯片實(shí)現(xiàn)12位串行LED顯示控制。使用時(shí)，在串行時(shí)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(gè)芯片中，然后利用鎖存信號(hào)實(shí)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(jī)三根口線(xiàn)，極大節(jié)約單片機(jī)口線(xiàn)資源。采用串行數(shù)據(jù)輸入，顯示速度相對(duì)較慢，實(shí)際使用時(shí)顯示效果穩(wěn)定、可靠，完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

12位LED串行顯示應(yīng)用電路

初始位控碼設(shè)定為顯示第一位數(shù)碼管（共陰極），見(jiàn)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(shí)方式控制顯示器工作。12位顯示器采用動(dòng)態(tài)掃描顯示，每位顯示器顯示時(shí)間大約為1.67ms，由定時(shí)器T0控制。T0定時(shí)時(shí)間到產(chǎn)生顯示中斷，進(jìn)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(zhǔn)確控制顯示器的刷新速度。

4.中斷顯示子程序應(yīng)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(shí)鐘

DSLUCK BIT P1.2 ;并行鎖存時(shí)鐘

DISBUF EQU 51H ;顯示緩沖區(qū)首址

DS20 EQU 34H ;20ms定時(shí)寄存器（12位顯示計(jì)數(shù)器）

LJMP MAIN ;轉(zhuǎn)主程序

ORG 000BH

LJMP TIMINT ;轉(zhuǎn)定時(shí)顯示中斷子程序

MAIN： MOV SP，#70H ;置椎棧指針

MOV 51H，#00H ;預(yù)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(shí)器

MOV TL0，#00H

MOV TH0，#0FAH

MOV DS20，#12 ;置顯示位數(shù)計(jì)數(shù)器

SETB TR0 ;啟動(dòng)T0

SETB EA ;開(kāi)中斷

SETB ET0 ;開(kāi)T0中斷

HERE： SJMP HERE

TIMINT： PUSH PSW ;定時(shí)顯示中斷子程序，狀態(tài)字進(jìn)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(jìn)棧

PUSH B ;B寄存器進(jìn)棧

CLR TR0 ;停止T0定時(shí)

MOV TH0，#0FAH ;重置1.67ms定時(shí)初值

MOV TL0，#00H

SETB TR0 ;啟動(dòng)T0定時(shí)

MOV R5，0FH ;位控碼送R4、R5

MOV R4，0EH

LCALL DIS1 ;調(diào)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(méi)完退出，若顯示完重置

MOV DS20，#12 ;重置顯示計(jì)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(fù)現(xiàn)場(chǎng)

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(jì)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(hào)

NOP

CLR DSCLK ;串行輸入鎖存

DJNZ R1，DIS0 ;20位二進(jìn)碼輸出完否，沒(méi)完繼續(xù)

SETB DSLUCK ;產(chǎn)生595芯片并行輸出信號(hào)，字符開(kāi)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