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，并行输入被封锁，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;  //并行输入被封锁，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jbreak;}}}
}/****************************************************************************************** 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numstate &= 0xFFFFFF00;state |= tube[num];break;}case 2:{  //指定第2个数码管显示数字numstate &= 0xFFFF00FF;state |= (((unsigned long)tube[num])<<8);break;}case 3:{  //指定第3个数码管显示数字numstate &= 0xFF00FFFF;state |= (((unsigned long)tube[num])<<16);break;}case 4:{  //指定第4个数码管显示数字numstate &= 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 = 0LCD1602_RW = 1;  //RW = 1LCD1602_E = 0;  //E = 0do{LCD1602_E = 1;  //E = 1delay_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 = 0LCD1602_RW = 0;  //RW = 0LCD1602_E = 0;  //E = 0LCD1602_DATA = cmd;  //写入指令或显示地址LCD1602_E = 1;  //E = 1delay_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 = 1LCD1602_RW = 0;  //RW = 0LCD1602_E = 0;  //E = 0LCD1602_DATA = num;  //写入数据LCD1602_E = 1;  //E = 1delay_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