基于74HC595A实现多位LED串行显示电路设计
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
1.74hc595a工作原理
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。
2.应用电路设计
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
3. 显示程序工作方式
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。
4.中断显示子程序应用
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
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74hc595芯片
1.74hc595a工作原理
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。
2.应用电路设计
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
3. 显示程序工作方式
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。
4.中断显示子程序应用
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
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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
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pop acc
pop psw
reti ;中断返回
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mov a，@r0 ;取待显示字符数据
inc r0 ;修改缓冲区指针
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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
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