使用74LS164和74LS165实现简单I/O扩展
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2024-03-11 11:24:19
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使用74LS164和74LS165实现简单I/O扩展
1、I/O扩展：
如题，本人尝试使用74LS164和74LS165实现简单I/O扩展，使用Keil C51编写程序，并使用Proteus搭建模型进行验证。
1）、74LS164：8位串入、并出移位寄存器
①、DSA和DSB：其中之一接高电平做使能端，另一个接输入数据；
②、CP：时钟，每个上升沿数据右移一位；
③、MR：主复位，高电平对输出无影响，低电平强制所有输出为0；
④、Q0~Q7：8位并行输出。
2）、74LS165：8位并入、串出移位寄存器
①、SH/LD：移位与置位控制端；SH/LD置0，并行口的8位数据将被置入其内部的8个触发器，在SH/LD为1时，并行输入被*，移位操作开始；
②、INH：低电平时充许时钟输入，高电平时禁止时钟输入；
③、CLK：时钟输入，上升沿有效；
①、D0~D7：并行输入端。
⑤、SI：串行输入，用于扩展多个74LS165 的首尾连接端；
⑥、SO（QH）：串行输出；
QH(反)：也是串行输出端，它与 SO（QH）是反相的关系;
2、Proteus模型：
使用4片74LS164级联，作I/O扩展输出，共扩展32位；使用4片74LS165级联，作作I/O扩展输入。
实现功能：①、74LS164扩展I/O输出点亮4个数码管；
②、74LS165读取扩展I/O引脚状态；
③、在LCD1602中同步显示数码管显示的数字。
3、Keil C51程序：
1）、工程文件结构：
2）、main.c
/**
***************************************************************************************
* 文 件：工程主函数源文件
* 芯 片：AT89S52
* 晶 振：12MHz
* 创建人：hug567
* 时 间：2018-4-27
***************************************************************************************
*/
#include <regx52.h> //52系列单片机头文件
#include "delay.h" //延时函数实现头文件
#include "lcd1602.h" //LCD1602实现头文件
sbit LS164_DATA = P0^0; //74LS164数据线
sbit LS164_CLK = P0^1; //74LS164时钟线
sbit LS165_SH_LD = P0^2; //74LS165移位控制线
sbit LS165_DATA = P0^3; //74LS165数据线
sbit LS165_CLK = P0^4; //74LS165时钟线
//7段共阳极数码管段码，0~f，不带小数点
unsigned char tube[] = {0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xC6,0xA1,0x86,0x8E};
unsigned char LED_Num[4]={0,0,0,0}; //存储4个数码管显示的数字
/**
***************************************************************************************
* 函 数：74LS164写32位扩展引脚函数
* 参 数：state：要写入的32位数据
* 返回值：无
***************************************************************************************
*/
void LS164_Write(unsigned long state) //74LS164写32位扩展引脚函数
{
unsigned char i;
for(i=0;i<32;i++) //循环写32位扩展引脚状态
{
LS164_CLK = 0;
if(state & 0x80000000)
{
LS164_DATA = 1;
}
else
{
LS164_DATA = 0;
}
LS164_CLK = 1;
state = state<<1;
}
}
/**
***************************************************************************************
* 函 数：74LS165读32位扩展引脚函数
* 参 数：无
* 返回值：state：读取的32位数据
***************************************************************************************
*/
unsigned long LS165_Read(void) //74LS165读32位扩展引脚函数
{
unsigned char i; //计数变量
unsigned long state = 0; //读取的32位数据
LS165_SH_LD = 0; //并行口的8位数据被置入内部的8个触发器
LS165_SH_LD = 1; //并行输入被*，移位操作开始
for(i=0;i<32;i++)
{
state = state<<1; //数据左移1位
if(LS165_DATA) //若引脚为高电平
{
state |= 0x01; //最低位置1
}
LS165_CLK = 0;
LS165_CLK = 1; //上升沿数据移位
}
return state; //返回读取的数据
}
/**
***************************************************************************************
* 函 数：读取当前4个数码管显示的数字
* 参 数：无
* 返回值：无
***************************************************************************************
*/
void Tube_Read(void) //读取当前4个数码管显示的数字
{
unsigned char i,j; //计数变量
unsigned long state; //32位扩展引脚状态
state = LS165_Read(); //读取所有扩展引脚状态
LED_Num[0] = (unsigned char)(state&0xFF); //扩展引脚EPA0~8状态
LED_Num[1] = (unsigned char)((state>>8)&0xFF); //扩展引脚EPB0~8状态
LED_Num[2] = (unsigned char)((state>>16)&0xFF); //扩展引脚EPC0~8状态
LED_Num[3] = (unsigned char)((state>>24)&0xFF); //扩展引脚EPD0~8状态
for(i=0;i<4;i++)
{
for(j=0;j<16;j++)
{
if(LED_Num[i]==tube[j]) //根据引脚状态判断显示的数字
{
LED_Num[i] = j; //数码管i+1显示的数字为j
break;
}
}
}
}
/**
***************************************************************************************
* 函 数：指定数码管显示指定数字函数
* 参 数：serial：数码管序号，1~4
* 参 数：num：指定显示的数字，0~9
* 返回值：无
***************************************************************************************
*/
void Tube_Write(unsigned char serial, unsigned char num) //指定数码管serial显示指定数字num函数
{
unsigned long state; //LS164需写的32位扩展引脚状态
if((serial>=1)&&(serial<=4)&&(num>=0)&&(num<=9))
{
state = LS165_Read(); //LS165读取当前所有扩展引脚状态
switch(serial) //指定数码管serial
{
case 1:{ //指定第1个数码管显示数字num
state &= 0xFFFFFF00;
state |= tube[num];
break;
}
case 2:{ //指定第2个数码管显示数字num
state &= 0xFFFF00FF;
state |= (((unsigned long)tube[num])<<8);
break;
}
case 3:{ //指定第3个数码管显示数字num
state &= 0xFF00FFFF;
state |= (((unsigned long)tube[num])<<16);
break;
}
case 4:{ //指定第4个数码管显示数字num
state &= 0x00FFFFFF;
state |= (((unsigned long)tube[num])<<24);
break;
}
}
LS164_Write(state); //输出所有32位扩展引脚状态
}
}
/**
***************************************************************************************
* 函 数：工程主函数
* 参 数：无
* 返回值：无
***************************************************************************************
*/
void main(void) //工程主函数
{
unsigned char i,j; //计数变量
LS164_Write(0xFFFFFFFF); //所有数码管灭
LCD1602_Init(); //LCD1602模块初始化
while(1)
{
for(i=0;i<10;i++) //4个数码管同时循环显示0~9
{
for(j=0;j<4;j++) //分别指定4个数码管显示同一数字
{
Tube_Write(j+1,i); //指定数码管显示数字
}
Tube_Read(); //读取数码管显示的数字
for(j=0;j<4;j++) //在LCD1602中显示
{
LCD1602_DispChar(1,j+1,LED_Num[j]+48); //LCD1602指定行列显示字符
}
delay_ms(2000); //延时
}
}
}3）、lcd1602.h
/**
***************************************************************************************
* 文 件：LCD1602模块实现头文件
* 创建人：hug567
* 时 间：2018-4-27
***************************************************************************************
*/
sbit LCD1602_RS = P2^0; //LCD1602线
sbit LCD1602_RW = P2^1; //LCD1602线
sbit LCD1602_E = P2^2; //LCD1602线
#define LCD1602_DATA P3 //LCD1602模块8位数据线
void LCD1602_isBusy (void); //LCD1602判断忙函数
void LCD1602_WriteCmd (unsigned char); //LCD1602写指令、写显示地址函数
void LCD1602_WriteData (unsigned char); //LCD1602写数据函数
void LCD1602_DispChar (unsigned char,unsigned char,unsigned char); //LCD1602指定行列位置显示字符函数
void LCD1602_Init (void); //LCD1602初始化函数4）、lcd1602.c
/**
***************************************************************************************
* 文 件：LCD1602模块实现源文件
* 创建人：hug567
* 时 间：2018-4-27
***************************************************************************************
*/
#include "reg52.h" //52系列单片机头文件
#include "delay.h" //延时函数实现头文件
#include "lcd1602.h" //LCD1602实现头文件
/**
***************************************************************************************
* 函 数：LCD1602判断忙函数，忙则循环等待
* 参 数：无
* 返回值：无
***************************************************************************************
*/
void LCD1602_isBusy(void) //LCD1602判断忙函数
{
unsigned char busy; //忙标志
LCD1602_RS = 0; //RS = 0
LCD1602_RW = 1; //RW = 1
LCD1602_E = 0; //E = 0
do{
LCD1602_E = 1; //E = 1
delay_ms(5); //延时5毫秒
busy = LCD1602_DATA & 0x80; //读忙标志
LCD1602_E = 0; //E = 0
}while(busy); //忙则循环等待
}
/**
***************************************************************************************
* 函 数：LCD1602写指令、写显示地址函数
* 参 数：cmd：要写入的指令或显示地址
* 返回值：无
***************************************************************************************
*/
void LCD1602_WriteCmd(unsigned char cmd) //LCD1602写指令、写显示地址函数
{
LCD1602_isBusy(); //判断忙，忙则循环等待
LCD1602_RS = 0; //RS = 0
LCD1602_RW = 0; //RW = 0
LCD1602_E = 0; //E = 0
LCD1602_DATA = cmd; //写入指令或显示地址
LCD1602_E = 1; //E = 1
delay_ms(5); //延时5毫秒
LCD1602_E = 0; //E = 0
}
/**
***************************************************************************************
* 函 数：LCD1602写数据函数
* 参 数：num：要写入的8位数据
* 返回值：无
***************************************************************************************
*/
void LCD1602_WriteData(unsigned char num) //LCD1602写数据函数
{
LCD1602_isBusy(); //判断忙，忙则循环等待
LCD1602_RS = 1; //RS = 1
LCD1602_RW = 0; //RW = 0
LCD1602_E = 0; //E = 0
LCD1602_DATA = num; //写入数据
LCD1602_E = 1; //E = 1
delay_ms(5); //延时5毫秒
LCD1602_E = 0; //E = 0
}
/**
***************************************************************************************
* 函 数：LCD1602指定行列位置显示字符函数
* 参 数：x：行，1~2
* 参 数：y：列，1~16
* 参 数：chr：显示的字符，ASCII字符
* 返回值：无
***************************************************************************************
*/
void LCD1602_DispChar (unsigned char x,unsigned char y,unsigned char chr) //LCD1602指定行x列y位置显示字符chr函数
{
LCD1602_WriteCmd(0x80+0x40*(x-1)+(y-1)); //显示字符位置：第x行第y列
LCD1602_WriteData(chr); //显示指定字符chr
}
/**
***************************************************************************************
* 函 数：LCD1602初始化函数
* 参 数：无
* 返回值：无
***************************************************************************************
*/
void LCD1602_Init(void) //LCD1602初始化函数
{
LCD1602_WriteCmd(0x38); //显示模式：8位数据接口，两行显示，5*7点阵字符
LCD1602_WriteCmd(0x08); //显示关，光标关，闪烁关
LCD1602_WriteCmd(0x01); //清除DDRAM，清除AC（清屏）
LCD1602_WriteCmd(0x06); //读数据后AC自动加1，读数据后画面不动
LCD1602_WriteCmd(0x0c); //显示开，光标关，闪烁关
}5）、delay.h
/**
***************************************************************************************
* 文 件：延时函数实现头文件
* 芯 片：AT89S52
* 晶 振：12MHz
* 创建人：hug567
* 时 间：2018-4-27
***************************************************************************************
*/
void delay_ms(unsigned long t); //延时ms函数6）、delay.c
/**
***************************************************************************************
* 文 件：延时函数实现源文件
* 芯 片：AT89S52
* 晶 振：12MHz
* 创建人：hug567
* 时 间：2018-4-27
***************************************************************************************
*/
#include "delay.h" //延时函数实现头文件
/**
***************************************************************************************
* 函 数：延时ms函数
* 参 数：t：延时ms值，0~4294967295
* 返回值：无
***************************************************************************************
*/
void delay_ms(unsigned long t) //延时ms函数
{
unsigned char i; //计数变量
for(;t>0;t--)
for(i=200;i>0;i--); //不精确，此处循环值需测试
}
4、程序下载地址：
1）、74LS164、74LS165实现I/O扩展的C程序：https://download.csdn.net/download/qtyt567/10377537
2）、74LS164、74LS165实现I/O扩展的Proteus程序：https://download.csdn.net/download/qtyt567/10377540