基于AT89C2051串口的LED數(shù)碼管顯示電路

AT89C2051單片機(jī)內(nèi)有一個(gè)串行I／O端口，通過引腳RXD[P3．0]和TXD[P3．1]可與外部電路進(jìn)行全雙工的串行異步通信，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)由TXD端送出，接收時(shí)數(shù)據(jù)由RXD端輸入。串口有四種工作方式，通過編程設(shè)置，可以使其工作在任一方式以滿足不同的場(chǎng)合。其中，方式0是8位移位寄存器輸入／輸出方式，多用與外接移位寄存器以擴(kuò)展I／O端口。串口的工作方式可以參看相關(guān)的書籍，此處不做詳細(xì)介紹。方式 0的輸出是8位串行數(shù)據(jù)，通過移位寄存器可將8位串行數(shù)據(jù)變成8位并行數(shù)據(jù)輸出，也可以將外部的8位并行數(shù)據(jù)變成8位串行數(shù)據(jù)輸入。因此外接一個(gè)移位寄存器就可擴(kuò)展一個(gè)8位的并行輸入／輸出接口，如果想多擴(kuò)展幾個(gè)并口就需要在外部級(jí)連幾個(gè)移位寄存器。但是這種擴(kuò)展也不是無(wú)限的，因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://www.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/串口">串口的數(shù)據(jù)是一位一位串行輸入／輸出的。如果外接的移位寄存器比較多的話那么是必影響數(shù)據(jù)輸入／輸出的速度。

串口外接的移位寄存器有兩種，一種是“串行輸入／并行輸出移位寄存器”(如：741一S164)，另一種是“并行輸入／串行輸出”移位寄存器(如： 74LS165)。通過寄存器的名稱就可以看出“串行輸入／并行輸出移位寄存器”是用于串口擴(kuò)展并行輸出接口，“并行輸入／串行輸出”是用于串口擴(kuò)展并行輸入接口。

圖1(a)是串行輸入／并行輸出移位寄存器74LS164的管腳排列圖。其功能表見表1所示。74LS164有兩個(gè)串行數(shù)據(jù)A、B輸入端，使用時(shí)一般把它們連在一起；麗為清零輸入端，低電平有效，當(dāng)該端加入低電平時(shí)，寄存器輸出Q0～Q7全為低電平。在正常情況下，清零輸入端接高電平,當(dāng)CP信號(hào)上升沿到來(lái)時(shí)，數(shù)據(jù)從A、B端輸入并右移一位； Q0～Q7為并行數(shù)據(jù)輸出端，同時(shí)Q7端也是串行數(shù)據(jù)輸出端，對(duì)于串行輸入的數(shù)據(jù)，最先輸入的從Q7輸出，最后進(jìn)入的從Q0輸出。CP為移位脈沖。

圖1(b)是另一種常用的“并行(串行)輸入／串行輸出”移位寄存器74LS165的管腳排列圖。該器件的功能表見表2。該器件能在一個(gè)信號(hào)的控制下并行置入一個(gè)8位數(shù)據(jù)，然后在時(shí)鐘脈沖的作用下逐位移出，也能使數(shù)據(jù)從另外一個(gè)引腳串行輸入。在圖1(b)中，DO～D7是并行數(shù)據(jù)輸入端。S／L端是控制信號(hào)輸入端，當(dāng)為高電平時(shí)，具有移位功能；當(dāng)為低電平時(shí)，將DO～D7端的數(shù)據(jù)置入到內(nèi)部的移位寄存器保存。CP端為時(shí)鐘(即移位脈沖)輸入端，當(dāng)S／L= 1時(shí)，CP端的每一次正跳變，都會(huì)使已存入內(nèi)部的數(shù)據(jù)DO～D7從Q7端移出一位，移位的順序是D7最先從Q7端移出，Q0最后從Q7端移出。CI端為時(shí)鐘脈沖禁止端，當(dāng)該端為低電平時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)(移位脈沖)不能進(jìn)入，正常工作時(shí)必須接高電平。S1為串行數(shù)據(jù)輸入端，在S／L=1時(shí)，SI端的數(shù)據(jù)在CP脈沖上升沿作用下置入Q0，因此，當(dāng)CP脈沖上升沿到來(lái)時(shí)內(nèi)部的數(shù)據(jù)DO～D7從Q7端移出一位同時(shí)外部數(shù)據(jù)通過SI移入一位，當(dāng)經(jīng)過8次CP上升沿后 DO～D7這8個(gè)數(shù)據(jù)就全部通過Q7輸出，而內(nèi)部的DO～D7全部更新為通過SI的輸入的信號(hào)。例如：如果SI外接電源電壓，那么當(dāng)CP上升沿到來(lái)時(shí)，Q7會(huì)移出一位數(shù)據(jù)，而S1會(huì)移入一個(gè)“1”，當(dāng)經(jīng)過8個(gè)上升沿后，原先置入的DO～D7全被移出，內(nèi)部的Q0～Q7全被更新為 “1”。如果CP上升沿再次到來(lái)時(shí)，輸出的就是“1”。因此當(dāng)8個(gè)輸入數(shù)據(jù)都通過Q7輸出后，如果還想輸入就再次必須置入新的數(shù)據(jù)。

通過對(duì)兩種移位寄存器的分析可以得出。通過串口擴(kuò)展單片機(jī)的I／O口的具體電路如圖2所示：

圖2(a)是通過串口擴(kuò)展的并行輸出接口。RXD作為數(shù)據(jù)輸出線，TXD作為移位時(shí)鐘脈沖。每一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)的上升沿加到74LS164的CP端時(shí)，移位寄存器將串口輸出的數(shù)據(jù)移入一位，8個(gè)時(shí)鐘脈沖過后串口輸出的8位二進(jìn)制數(shù)全部移入74LS164，通過Q0-Q7并行輸出。