74ls164簡介

74ls164、74lsT164是高速硅門CMOS器件，與低功耗肖特基型TTL（LSTTL）器件的引腳兼容。

74HC164、74HCT164是8位邊沿觸發式移位寄存器，串行輸入數據，然后并行輸出。數據通過兩個輸入端（DSA或DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數據輸入。兩個輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。

時鐘 （CP） 每次由低變高時，數據右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個數據輸入端（DSA和 DSB）的邏輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。

主復位 （MR） 輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效，非同步地清除寄存器，強制所有的輸出為低電平。

功能圖

AT89C2051 是一種高性能低價位單片機 ，但因其引腳少 ，給系統設計尤其是 L ED 顯示接口電路的設計帶來一定難度。筆者采用串入并出移位寄存器 74LS164 圓滿地解決了這一問題 ，文中詳細介紹了該接口電路的構成原理與軟件。實際運行表明 ，該顯示電路可以成功地應用到以AT89C2051 單片機為核心的智能儀表中 ，而且 L ED 顯示清晰穩定可在線調整發光亮度。

AT89系列單片機［1］是美國ATMEL公司近年來推出的一種新型高性能低價位、低電壓低功耗的8位CMOS微型計算機。它的顯著優點是：①內含Flash存儲器，這在系統的開發過程中，可隨意進行程序修改，既便錯誤編程之后仍可以重新編程，故不存在廢品且大大縮短了程序的開發周期;同時在系統工作過程中能有效地保存數據信息。②采用靜態時鐘方式，節省電能，這對于降低便攜式產品的功耗十分有利。③由于它是以8031核構成的，所以它與MCS251系列單片機是兼容的，這對于熟悉MCS251系列的廣大用戶來說，用AT89系列單片機取代51系列進行系統設計是輕而易舉的。

而AT89C2051又是AT89系列中一種更為廉價的單片機，作為一種小型測控系統或便攜式智能儀器儀表的核心器件，其性能價格比優于MCS251系列。所不同的是它的引腳只有20根，比標準型的40根少得多，也即并行I/O端口較少。如何利用這較少的幾根口線，連接成穩定可靠的L ED顯示電路，就是以AT89C2051單片機為核心的應用電路所要解決的瓶頸問題。

本文采用了74LS164這個串入并出的移位寄存器，很好地解決了2051與L ED的顯示接口電路。

硬件電路

2051余下的并行I/O口線不足8根，數據的并行輸出已不可能，但可以考慮串行輸出方法，圖1給出串行口擴展的4位L ED顯示接口電路。

該電路只使用2051的3個端口，配接4片串入并出移位寄存器74LS164與1片三端可調穩壓器LM317T。其中74LS164的引腳Q0～Q7為8位并行輸出端;引腳A、B為串性輸入端;引腳CL K為時鐘脈沖輸入端，在CL K脈沖的上升沿作用下實現移位，在CL K=0、清除端M R=1時，74LS164保持原來數據狀態;M R=0時，74LS164輸出清零。

其工作過程如下：2051的串行口設定在方式0移位寄存器狀態下，串行數據由P3.0發送，移位時鐘由P3.1送出。在移位時鐘的作用下，串行口發送緩沖器的數據一位一位地移入74LS164中。4片74LS164串級擴展為4個8位并行輸出口，分別連接到4個L ED顯示器的段選端作靜態顯示。需要指出的是，由于74LS164無并行輸出控制端，因而在串行輸入過程中，其輸出端的狀態會不斷變化，造成不應顯示的字段仍有較暗的亮度，影響了顯示的效果。

以往的做法是在74LS164的輸出端加接4片鎖存器或三態門，使移位寄存器串行輸入數據時其輸出端的變化不反映到L ED上，待串行輸入結束后再打開鎖存器或三態門，將穩定的顯示數據送給L ED。

本文電路的獨特之處在于僅采用了1片三端可調穩壓器LM317T，317T的3、2腳分別是電壓輸入、輸出端，317T的1腳是電壓調整端，腳2輸出電壓隨腳1電壓而變化。腳1與接地電阻之間并一個NPN三極管，它的基極受P1.7口線控制，串行輸入時P1.7口線為高電平，三極管飽和導通使317T的腳1約為0.3 V，腳2輸出電壓隨之下降到1.5 V不足以使共陽極L ED發光，故此時串行輸入的影響不會反映到L ED上;串行輸入結束后，使P1.7口線為低電平，三極管截止，腳2輸出電壓因腳1電壓增高便上升到2.0 V使L ED正常發光。因此，1片三端可調穩壓器LM317T起到了4片鎖存器的作用使L ED顯示不會閃爍。本電路的另一優點是通過可調電位器P1可在線調整腳2的輸出電壓，使L ED的顯示亮度均勻可調，而且省掉了大量的L ED限流電阻。

軟件編程

上述分析表明，移位寄存器74LS164僅有串入并出作用沒有譯碼功能。因此，在編寫顯示驅動程序之前，首先需要計算列寫出與本電路對應的LED段選碼，然后由2051的P3.0口送入164的串行輸入端，再并行輸出到LED的段選端。

需要指出的是，本電路采用TOS28106BHK型號的共陽極LED顯示器，根據PCB印制線路板的連線方便，其LED的8個段選端與164的并行輸出口即8根段選線的連接沒有遵照通常的規律，而是如圖1所示的段排列為7、6、4、2、1、9、10、5，相應的段選碼也要重新計算，如顯示字符0的段選碼為11H，顯示字符1的段選碼為D7H等。

另外，這種穩定的靜態顯示方式也省去了CPU的動態掃描過程，此為本電路的又一特點。

電路中設計了4位L ED顯示器，其功能為：左首位為百位數或標志位，左二位為十位數，左三位為個位數，左四位為小數點后的十分位數。據此，給出如圖2所示的顯示子程序框圖。

顯示子程序清單如下 ：

DISI：

SETB P1. 7 ;滅顯示

MOV R0 ， # SBCD

MOV A ， @R0 ;取出要顯示的數

ADD A ， # 2DH ;加上偏移量

MOVC A ， @A + PC ;查表取出段選碼

MOV SBUF ，A ;送出顯示

DL1 ： JNB TI ，DL1 ;輸出完否 ？

CLR TI ;完 ，清中斷標志

INC R0

MOV A ， @R0

ADD A ， # 21H

MOVC A ， @A + PC

ANL A ， # OEFH ;個位加小數點

MOV SBUF ，A

DL2 ： JNB TI ，DL2

CLR TI

INC R0

MOV A ， @R0

ADD A ， # 13H

MOVC A ， @A + PC

MOV SBUF ，A

DL3 ： JNB TI ，DL3

CLR TI

MOV A ， # 0FFH

MOV SBUF ，A

DL4 ： JNB TI ，DL4

CLR TI

CLR P1. 7 ;亮顯示

RET

SEGTAB ： DB 11H ，0D7H ，32H

DB 92H ，0D4H ，98H

DB 18H ，0D3H ，10H ，0D0H

本串行口擴展的 L ED 顯示接口電路已被筆者成功地應用到以 AT89C2051 單片機為核心的智能儀表中 ，如單片機濕度測量儀、單片機溫度測量儀等。現場運行表明 ，L ED 顯示清晰穩定不閃爍 ，特別是在現場環境如光照強弱不同的情況下 ，可以在線調整 L ED 發光的亮度 ，獲得視覺與功耗的最佳效果。