串行LED显示电路设计

　　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

　　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。

　　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

　　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。

　　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