串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)

1、課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告 課程名稱 單片機(jī)原理與應(yīng)用 系 別： 信息工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 電子信息1401班 學(xué) 號(hào)： 1451111012 姓 名： 李波 課程題目： 串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì) 完成日期： 2017年5月18日 指導(dǎo)老師： 司開(kāi)波 2017年 05 月 18 日課 程 設(shè) 計(jì) 目 的1. 了解串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)的工作原理。2. 掌握芯片74ls164的邏輯功能及使用方法。3. 掌握一定的c語(yǔ)言知識(shí)，培養(yǎng)自己的動(dòng)手操作能力。4. 學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)的基本思路和方法。5. 熟悉protues仿真軟件及keil編程軟件。6. 培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手和解決問(wèn)題的能力。課 程 設(shè) 計(jì) 要 求 利用

2、單片機(jī)設(shè)計(jì)一個(gè)串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)的控制系統(tǒng)，串行數(shù)據(jù)由RXD發(fā)送給串并轉(zhuǎn)換芯片74164，TXD則用于輸出移位時(shí)鐘脈沖，74164將串行輸入的1字節(jié)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)，并將轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)通過(guò)8只LED顯示出來(lái)。（串口工作模式0，即移位寄存器I/O模式。）課 程 設(shè) 計(jì) 注 意 事 項(xiàng)1. 編寫代碼要注意代碼的準(zhǔn)確性。2 .正確的將寫好的程序?qū)腚娐愤\(yùn)行并檢查是否導(dǎo)入成功。3. 編寫代碼時(shí)要注意盡量簡(jiǎn)單，去除多余重復(fù)的代碼。4. 當(dāng)程序正確導(dǎo)入電路使仔細(xì)檢查電路是否順利運(yùn)行。5. 當(dāng)運(yùn)行中的電路出現(xiàn)卡頓使禁止立即關(guān)閉電路。課 程 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容串并轉(zhuǎn)換芯片74LS164的A、B端為串行數(shù)據(jù)輸入端，將

3、其接到數(shù)據(jù)線P3.0上，CLK為時(shí)鐘端接到時(shí)鐘線P3.1上，Q0Q7為并行輸出端接LED燈。在P3.1產(chǎn)生的時(shí)鐘脈沖的作用下，數(shù)據(jù)的顯示碼從74lS164輸入端一位一位的輸入，經(jīng)164轉(zhuǎn)換后，串行數(shù)據(jù)變?yōu)?位并行數(shù)據(jù)經(jīng)其輸出端Q0Q7加到LED上，LED就能顯示相應(yīng)的數(shù)字。課 程 設(shè) 計(jì) 簡(jiǎn) 要 操 作 步 驟1. 畫(huà)出串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)電路原理圖。2. 編寫代碼。3. 連接電路圖。4. 將程序?qū)腚娐吩韴D。5. 輸入程序代碼，在keil軟件環(huán)境下進(jìn)行編譯，并檢查代碼的正確性。6. 運(yùn)行代碼并觀察原理圖中LED顯示是否正確。7. 寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，實(shí)驗(yàn)過(guò)程及實(shí)驗(yàn)心得體會(huì)。課 程 設(shè) 計(jì) 心 得

4、 體 會(huì) 這次課程設(shè)計(jì)是對(duì)我綜合能力的檢驗(yàn)過(guò)程，是一個(gè)知識(shí)探索的過(guò)程，是將理論運(yùn)用于實(shí)際的一次嘗試。這次設(shè)計(jì)極大地鍛煉了我的動(dòng)手能了，使理論與實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)學(xué)會(huì)了很多書(shū)本上學(xué)不到的東西?？梢哉f(shuō)，這是對(duì)以前所學(xué)東西的一個(gè)鞏固，同時(shí)也是對(duì)所學(xué)東西的一個(gè)查漏補(bǔ)缺的過(guò)程，更是對(duì)今后所學(xué)知識(shí)的一個(gè)鋪墊過(guò)程。課 程 設(shè) 計(jì) 評(píng) 語(yǔ) 及 成 績(jī)?cè)u(píng) 語(yǔ)成 績(jī)指導(dǎo)教師（簽 名）年 月 日目錄0 緒論51 總體設(shè)計(jì)方案52 硬件電路設(shè)計(jì)6 2.1 單片機(jī)系統(tǒng)6 2.2 74ls164電路73 軟件設(shè)計(jì)8 3.1 主程序9 3.2 串口工作方式094 調(diào)試分析105 結(jié)論總結(jié)106 心得體會(huì)10參考文獻(xiàn)11串行

5、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)摘要：這次單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了一種基于單片機(jī)串并轉(zhuǎn)換方法，由單片機(jī)、74ls164、LED顯示燈等組成。由于單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。優(yōu)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)串并轉(zhuǎn)換簡(jiǎn)單方便。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；74ls164；LED燈0 緒論 自從單片機(jī)誕生以來(lái)，就在工業(yè)自動(dòng)控制等諸多領(lǐng)域里發(fā)揮著巨大的作用，在傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域里，一般是用單片機(jī)配合市場(chǎng)上所能買到的邏輯器件完成系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，盡管單片機(jī)功能強(qiáng)大，能將許多功能的實(shí)現(xiàn)

6、放在軟件里，從而在較大程度上簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，但是這種選擇通用元件來(lái)構(gòu)成硬件電路的方法并未改變。 由于單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，單片機(jī)由芯片內(nèi)僅有CPU的專用處理器發(fā)展而來(lái)。最早的設(shè)計(jì)理念是通過(guò)將大量外圍設(shè)備和CPU集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對(duì)體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。 代人類生活中所用的幾乎每件電子和機(jī)械產(chǎn)品中都會(huì)集成有單片機(jī)。手機(jī)、電話、家用電器、電子玩具、以及鼠標(biāo)等電腦配件中都配有1-2部單片機(jī)。 汽車上一般配備幾十部單片機(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過(guò)PC機(jī)和其他計(jì)算的總和，甚至比你預(yù)想的還要

7、多。1 總體設(shè)計(jì)方案 根據(jù)本次課題的設(shè)計(jì)任務(wù)，進(jìn)行分析得到：本次設(shè)計(jì)用74ls164實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的串行輸入，并行輸出。串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為并行數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)，在總體上大致可分為以下幾個(gè)部分組成：1復(fù)位、震蕩電路 ，2 單片機(jī)部分,3 74ls164芯片部分，4 LED燈部分。系統(tǒng)原理框如圖1所示。 74164芯片 單片機(jī)復(fù)位、震蕩電路 LED燈圖1 系統(tǒng)原理框圖整個(gè)電路的工作原理是通過(guò)鍵盤寫入串行數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機(jī)處理由P3.0口輸出傳給74ls164芯片并行輸出給LED燈顯示。2 硬件電路設(shè)計(jì) 2.1 單片機(jī)系統(tǒng) 單片機(jī)又稱單片微控制器,它不是完成某一個(gè)邏輯功能的芯片,而是把一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一個(gè)芯片上。

8、概括的講：一塊芯片就成了一臺(tái)計(jì)算機(jī)。它的體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)提供了便利條件。同時(shí)，學(xué)習(xí)使用單片機(jī)是了解計(jì)算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。 單片機(jī)內(nèi)部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內(nèi)存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲(chǔ)器件，不同的是它的這些部件性能都相對(duì)我們的家用電腦弱很多，不過(guò)價(jià)錢也是低的，一般不超過(guò)十幾元即可.用它來(lái)做一些控制電器一類不是很復(fù)雜的工作足矣了。我們現(xiàn)在用的全自動(dòng)滾筒洗衣機(jī)、排煙罩、VCD等等的家電里面都可以看到它的身影，它主要是作為控制部分的核心部件。它是一種在線式實(shí)時(shí)控制計(jì)算機(jī)，在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，需要的是有較強(qiáng)的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離

9、線式計(jì)算機(jī)的（比如家用PC）的主要區(qū)別。 單片機(jī)是靠程序的，并且可以修改。通過(guò)不同的程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能，尤其是特殊的獨(dú)特的一些功能，這是別的器件需要費(fèi)很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。單片機(jī)最小系統(tǒng)如圖2所示。圖2 單片機(jī)最小系統(tǒng) 2.2 74ls164電路 74HCT164是高速硅門CMOS 器件，與低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引腳兼容。74HC164、74HCT164 是 8 位邊沿觸發(fā)式移位寄存器，串行輸入數(shù)據(jù)，然后并行輸出。數(shù)據(jù)通過(guò)兩個(gè)輸入端（DSA 或 DSB）之一串行輸入；任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數(shù)據(jù)輸入。兩個(gè)輸入端或者連接

10、在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。時(shí)鐘 (CP) 每次由低變高時(shí)，數(shù)據(jù)右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個(gè)數(shù)據(jù)輸入端（DSA和 DSB）的邏輯與，它將上升時(shí)鐘沿之前保持一個(gè)建立時(shí)間的長(zhǎng)度。主復(fù)位 (MR) 輸入端上的一個(gè)低電平將使其它所有輸入端都無(wú)效，同時(shí)非同步地清除寄存器，強(qiáng)制所有的輸出為低電平。74ls164功能圖如圖3所示。圖3 74ls164功能圖 CLOCK 時(shí)鐘輸入端。 CLEAR 同步清除輸入端（低電平有效）。 A，B 串行數(shù)據(jù)輸入端。 QAQH 輸出端極限值 。 74ls164是8位并出串行移位寄存器.功能是將數(shù)據(jù)串行移入,并行輸出.P!4=VCC,P7=GN

11、D。 P1=A、P2=B兩腳是數(shù)據(jù)串行移入口，P8=時(shí)鐘，P9=清除。 P3=QA,P4=QB,P5=QC,P6=QD,P10=QE,P11=QF,P12=QG,P13=QH是并行輸入口。 74ls164與單片機(jī)、LED燈的連接圖如圖4所示。圖4 74ls164連接圖3 軟件設(shè)計(jì) 這次的串-并數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換課程設(shè)計(jì)使用了模塊化設(shè)計(jì)的思想。 對(duì)于分布式單片機(jī)的開(kāi)發(fā)挑戰(zhàn)，其解決的方法就是模塊化。在一大片緊密耦合的代碼中，每個(gè)單元都可能與其他單元進(jìn)行直接的接口。而模塊化應(yīng)用則正好與它相反，它由小塊的、分散的代碼塊組合成，每一塊都是獨(dú)立的。因此，這些代碼都有著自己的功能，他們都有各自的生命周期和時(shí)間表。最終

12、的成果則是可以組合形成另一個(gè)獨(dú)立的個(gè)體，進(jìn)行集成，繼而讓我們使用。 模塊化思維就是要在編寫任何一個(gè)功能模塊或函數(shù)的時(shí)候要多想一些,不要限制在只完成當(dāng)前任務(wù)的簡(jiǎn)單思路上,想想看這模塊是否可以脫離這個(gè)系統(tǒng)存在,是否可以通過(guò)簡(jiǎn)單的修改參數(shù)的方法在其他系統(tǒng)系統(tǒng)和應(yīng)用環(huán)境下直接引用，這樣就可以將其作用在其它地方，避免了你一個(gè)小小的引用就要重復(fù)設(shè)計(jì) 。3.1 主程序主程序流程圖如圖5所示。 開(kāi)始 將數(shù)據(jù)移入74164芯片移入數(shù)據(jù)8次NY將數(shù)據(jù)輸出到LED 顯示 結(jié)束 圖5 主程序流程圖3.2串口工作方式0 在方式0下，串行口作為同步移位寄存器使用，這時(shí)以 RXD（P3.0）端作為數(shù)據(jù)移位的入口和出口，而由

13、TXD（P3.1）端提供移位時(shí)鐘脈沖。這種方式主要用于擴(kuò)展I/O接口。移位數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以8位為一組，低位在前高位在后。其格式為：··D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 ·· 使用方式0實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的移位輸入輸出時(shí)，實(shí)際上是把串行口變成為并行口使用。串行口作為并行輸出口使用時(shí)，要有“串入并出”的移位寄存器（例如74LS164、74HC164等）配合 。4 調(diào)試分析 當(dāng)按下電路運(yùn)行按鍵時(shí)，串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為并行數(shù)據(jù)調(diào)試結(jié)果如圖6所示。圖6 調(diào)試結(jié)果當(dāng)按下電路運(yùn)行按鍵時(shí)，LED顯示對(duì)應(yīng)的數(shù)字。調(diào)試結(jié)果正確。5 結(jié)論總結(jié) 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，這次設(shè)計(jì)基本完成了

14、設(shè)計(jì)要求，但是由于個(gè)人能力原因還有在硬件方面的一些限制要求,開(kāi)始沒(méi)有做出來(lái)，不過(guò)在老師的指導(dǎo)下還是完成了。 這次課程設(shè)計(jì)是對(duì)我的綜合能力的檢驗(yàn)過(guò)程，是一個(gè)知識(shí)探索的過(guò)程，是將理論運(yùn)用于實(shí)際的一次嘗試。這次設(shè)計(jì)極大的鍛煉了我的動(dòng)手能力，使理論與實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)學(xué)到了很多在書(shū)本上學(xué)不到的東西?？梢哉f(shuō)，這是對(duì)以前所學(xué)東西的一個(gè)鞏固，同時(shí)也是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一個(gè)查漏補(bǔ)缺的過(guò)程，更是對(duì)今后所學(xué)知識(shí)的一個(gè)鋪墊過(guò)程。6心得體會(huì) 經(jīng)過(guò)兩周的單片機(jī)課程設(shè)計(jì)，最終完成了串并轉(zhuǎn)換接口的設(shè)計(jì)。從整體情況來(lái)看，這次課程設(shè)計(jì)還是成功而且意義非常重大的，畢竟這次課程設(shè)計(jì)是在老師的耐心指導(dǎo)幫助下,通過(guò)自己親自編程，一步一步地調(diào)

15、試運(yùn)行，最后得出設(shè)計(jì)結(jié)果，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了一定的基礎(chǔ)。 本次課程設(shè)計(jì)是對(duì)我們的綜合能力的檢驗(yàn)過(guò)程，是一個(gè)知識(shí)探索的過(guò)程，是將理論運(yùn)用于實(shí)際的一次嘗試。這次設(shè)計(jì)極大的鍛煉了我的動(dòng)手能力，使理論與實(shí)踐聯(lián)系起來(lái)，同時(shí)學(xué)到了很多在書(shū)本上學(xué)不到的東西?？梢哉f(shuō)，這是對(duì)以前所學(xué)東西的一個(gè)鞏固，同時(shí)也是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一個(gè)查漏補(bǔ)缺的過(guò)程，更是對(duì)今后所學(xué)知識(shí)的一個(gè)鋪墊過(guò)程。 本次課程設(shè)計(jì)和以往的課程設(shè)計(jì)有一個(gè)很大的不同點(diǎn)，就是動(dòng)手能力要求很高。通過(guò)對(duì)單片機(jī)的深入學(xué)習(xí)和掌握，學(xué)會(huì)了單片機(jī)的基礎(chǔ)編程和硬件處理。雖然以前做過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，但這次課程設(shè)計(jì)讓我增長(zhǎng)了更多的知識(shí)，單片機(jī)課程設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于找到一種合理的設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而

16、安排硬件，配置參數(shù)，同時(shí)還需要很巧妙的軟件編程。程序編寫完了，需要一步一步地調(diào)試運(yùn)行，如果程序運(yùn)行有誤，可以通過(guò)單步運(yùn)行的形式運(yùn)行程序，以便檢查問(wèn)題所在。從這次的課程設(shè)計(jì)中，我真真正正的意識(shí)到，在以后的學(xué)習(xí)中，要不斷加強(qiáng)理論知識(shí)的學(xué)習(xí)，并把所學(xué)的理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中，學(xué)習(xí)單片機(jī)也是如此，程序只有在經(jīng)常寫讀的過(guò)程中才能提高，這也是我在這次課程設(shè)計(jì)中最大的收獲。參考文獻(xiàn) 1 劉復(fù)華.單片機(jī)及其應(yīng)用系統(tǒng).北京:清華大學(xué)出版社,1992.3 2 肖金球. 單片機(jī)原理與接口技術(shù).M.北京:清華大學(xué)出版社,2004.12 3 郭天祥. 新概念51單片機(jī)C語(yǔ)言教程入門、提高、開(kāi)發(fā)、拓展.電子工業(yè)出版社，2009.1 4 賴麒文.8051單片機(jī) C語(yǔ)言徹底應(yīng)用 北京：科學(xué)出版社，2002 5 李學(xué)海.標(biāo)準(zhǔn)80C51單片機(jī)基礎(chǔ)教程.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006.8 附錄1 電路圖2 主程序#include<reg51.h>#incl