移位寄存器的串行扩展（74hc164）

转自：http://jiancaihong.blog.hexun.com/17638422_d.html

 

1. 74HC164

74HC164是比较典型的移位寄存器，该移位寄存器有一个数据输入端口、一个时钟信号端口和八个输出端口。如图1所示。

 

    当时钟信号从低电平变为高电平的时候将输出一个数据到输出端D0，当时钟第二次由低电平变为高电平的时候将输出第二个数据到D0，而第一个数据将转移到D1端口。依此类推，每一个时钟周期中都有一个串行数据输出到D0，而其他的数据则不断往高位移动直到所有数据传输结束。如果不再有时钟周期输入，则这些数据将暂存在输出端。

如果需要有更多的输出端口，可以把多个74HC164串联起来用。串联的方法如图2所示。

 

在上图的串联电路中，左边的锁存器D7与右边锁存器的串行数据输入端连接，当左边的锁存器D0~D7数据全部输出以后，再输入一个串行信号，左边锁存器D7数据将作为右边锁存器的输入数据并从右边锁存器D0端输出，从而实现了多个字节数据的移位锁存。这样利用74HC164就实现了串行数据到并行数据的转换。

注意到在上面的两个图中，无论输出什么长度的数据，所需要的输入信号都只有两个，一个是串行数据输入，另一个是锁存器的时钟信号输入。如果我们把这两个输入端口连接到单片机的两个输出端口上，其中单片机的一个端口串行输出数据，另一个端口输出时钟信号以便控制串行数据的锁存方式，那么我们就只需要两个单片机端口几乎实现任意数量的并口输出。

2. 8051串口方式0的工作原理与时序

 

图3 串口方式0的时序

8051串口方式0的时序如图所示，RXD(P3.0)为数据端，TXD（P3.1）为同步移位脉冲端，每次串行发送、接收8位数据（一帧），低位在先。时钟为Fosc/12。

（1）       发送

执行任何一条MOV SUBF,#data指令时，启动内部串行发送允许，SEND置高电平，随后在TXD同步移位时钟的作用下，将数据data从RXD端移位输出。一帧数据发送完毕时，内部发送中断请求TI有效。要再次发送一帧时，须用软件清TI。

（2）       接收

在串行口控制寄存器SCON中，REN=1和RI=0时，会启动一次接收过程。接收时，TXD仍为同步移位时钟输出，而串行移位数据仍从RXD移位输入。当接收完一帧后，内部接收中断请求RI有效，要再次接收一帧数据时，须用软件清零。

3. 电路原理

MCS-51单片机串行口方式0为移位寄存器方式，外接4片74LS164作为4位LED显示器的静态显示接口，把8031的RXD作为数据输出线，TXD作为移位时钟脉冲。74LS164为TTL单向8位移位寄存器，可实现串行输入，并行输出。其中A、B（第1、2脚）为串行数据输入端，2个引脚按逻辑与运算规律输入信号，共一个输入信号时可并接。T（第8脚）为时钟输入端，可连接到串行口的TXD端。每一个时钟信号的上升沿加到T端时，移位寄存器移一位，8个时钟脉冲过后，8位二进制数全部移入74LS164中。R（第9脚）为复位端，当R=0时，移位寄存器各位复0，只有当R=1时，时钟脉冲才起作用。Q1…Q8（第3-6和10-13引脚）并行输出端分别接LED显示器的hg···a各段对应的引脚上。在给出了8个脉冲后，最先进入74LS164的第一个数据到达了最高位，然后再来一个脉冲会有什么发生呢？再来一个脉冲，第一个脉冲就会从最高位移出，搞清了这一点，下面让我们来看电路，4片7LS164首尾相串，而时钟端则接在一起，这样，当输入8个脉冲时，从单片机RXD端输出的数据就进入到了第一片74LS164中了，而当第二个8个脉冲到来后，这个数据就进入了第二片74LS164，而新的数据则进入了第一片74LS164，这样，当第4个8个脉冲完成后，首次送出的数据被送到了最左面的164中。

 

图4 整体原理图

4.源程序

/*************************************************************

利用中断方式进行处理

**************************************************************/

#include<reg51.h>

#define uchar unsigned char

 

sbit P3_3=P3^3;

uchar a=3;

char code tab[]={0x99,0xB0,0xA4,0xF9,0xF9,0xA4,0xB0,0x99};//4321与1234的字形码

void timer(uchar);

void int4(void);

void main(void)

{

    uchar i,j;

    SCON=0;

    EA=1;

    ES=1;

    for(;;)

    {

        P3_3=1;

        for(i=0;i<4;i++)

        {

            SBUF=tab[a];

            j=a;

            while(j==a);

        }

        P3_3=0;

        timer(100);

        if(a==255)

            a=7;

    }

}

void int4(void)interrupt 4

{

    TI=0;

    a--;

}

void timer(uchar t)

{

    uchar i;

    for(i=0;i<t;i--)

    {

        TMOD=0x01;

        TH0=10000/256;

        TL0=10000%256;

        TR0=1;

        while(!TF0);

        TF0=0;

    }

}

/*****************************************************************************/