基于串行同步接口的数码管显示电路5

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1、第5章基于串行同步接口的数码管显示电路目标通过本章的学习，应掌握以下知识●同步串行接口的工作过程●数字电路器件功能表的使用●数字电路时序图的使用●时序电路的触发方式●利用移位寄存器将串行格式数据转换为并行格式数据●位操作运算符●多位数码管的显示电路●具有多个数位的数据分离为多个1位数据引言计算机的数据传输方式分为并行数据传输和串行数据传输两种方式。并行数据接口具有理解工作过程简单、数据传输速率快等优点，但是这种方式对芯片的管脚资源占用较多。上一章使用并行数据接口驱动数码管，每一个数码管的发光段需要占用一

2、个微控制器管脚，每一个数码管需要占用一个8位并行数据接口。串行数据接口虽然数据传输速率慢，但是对芯片的管脚资源占用较少，例如使用同步串行接口只需要占用2个管脚即可。这2个管脚一个被用来传输数据，另一个被用来传输同步时钟。如果MSP430微控制器芯片采用同步串行接口输出数码管的显示代码，这样虽然减少了对管脚资源的消耗，但是必须设法完成将数据的串行格式转换为并行格式以满足数码管的要求。8位移位寄存器（串行输入，并行输出）74164是一种能够实现同步串行数据格式到8位并行数据格式转换的器件。使用MSP430微

3、控制器芯片的2个管脚实现同步串行接口，使用多个8位移位寄存器74164能够支持多个数码管的显示驱动。1个数码管只能显示1位数据，对于一个具有多个数位的数据可以将它分解为多个1位数据，再使用多个数码管完成这个数据的显示。MSP430微控制器芯片内部包含实现同步串行接口的外围模块，本章不使用这个外围模块。这里采用软件的方法实现同步串行接口，这样即能更好地理解接口的工作过程，又能练习应用程序的设计。175.18位移位寄存器（串行输入，并行输出）74164串行接口的输出数据不能直接送入数码管，一个明显的原因就是

4、串行数据通过一条线输出，而数码管的工作则同时需要8个输入信号。使用8位移位寄存器（串行输入，并行输出）74164芯片，同步串行信号能够转换成数码管所需要的并行信号以满足数码管的需要。8位移位寄存器74164芯片的管脚排列图如图5.1所示。图5.18位移位寄存器74164芯片管脚排列图8位移位寄存器（串行输入，并行输出）74164芯片的管脚A和B（管脚1和2）为串行数据输入管脚，管脚CLK（管脚8）为串行时钟输入管脚。管脚Q0～Q7（管脚3～6和管脚10～13）为并行数据输出管脚。管脚MR（管脚9）能够强

5、制8个并行数据输出管脚都输出0，即它们都为低电平。芯片的功能表用来描述它的功能以及工作过程。74164芯片的功能表如表5.1所示。表5.174164芯片的功能表输入输出MRCLKABQ0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q70×××0000000010××Q00Q10Q20Q30Q40Q50Q60Q701↑111Q00Q10Q20Q30Q40Q50Q601↑0×0Q00Q10Q20Q30Q40Q50Q601↑×00Q00Q10Q20Q30Q40Q50Q60由表5.1所示的74164芯片功能表，当74164管脚MR

6、为低电平时，即写入数据“0”，并行输出管脚全部清零。这时芯片的输出与它的输入管脚状态无关。在功能表中，其它输入管脚的输入状态无影响用符号“×”来表示。正常工作时，管脚MR应为高电平，即写入数据“1”。当时钟输入管脚为低电平时，即写入数据“0”，8个并行输出管脚将保持它们的输出状态。当时钟上跳边沿到来时，用符号“↑”表示，如果管脚A和B都处于高电平状态，即它们同时都被送数据“1”，这时这个数据“1”将被送到并行输出管脚Q017对应的触发器，使得并行输出管脚Q0呈现高电平，即输出数据“1”。时钟的前沿还将触

7、发以下工作，将并行输出管脚Q0对应的触发器原有的数据移到并行输出管脚Q1对应的触发器；将并行输出管脚Q1对应的触发器原有的数据移到并行输出管脚Q2对应的触发器；……；将并行输出管脚Q6对应的触发器原有的数据移到并行输出管脚Q7对应的触发器。当时钟上跳边沿到来时，用符号“↑”表示，如果管脚A和B任意一个处于低电平状态，即它们任意一个被送数据“0”，这时这个数据“0”将被送到并行输出管脚Q0对应的触发器，使得并行输出管脚Q0呈现低电平，即输出数据“0”。时钟的前沿还触发以下工作，将并行输出管脚Q0对应的触发

8、器原有的数据移到并行输出管脚Q1对应的触发器；将并行输出管脚Q1对应的触发器原有的数据移到并行输出管脚Q2对应的触发器；……；将并行输出管脚Q6对应的触发器原有的数据移到并行输出管脚Q7对应的触发器。利用74164芯片驱动1位数码管的应用电路连线图如图5.2所示。该图按照使用面包板组装电路来进行设计。74164芯片需要的输入信号，串行同步时钟信号CLK和数据信号DATA，都将由MSP430微控制器芯片产生。图5.2基于串行输出口的数码管显示