1、目 錄0 前言11 總體方案設計12 硬件電路設計22.1 單片機系統22.1.1 74LS164電路32.1.2 鍵盤53 軟件設計63.1 主程序63.2 串口工作方式084 調試分析85 結論及進一步設想8參考文獻9課設體會10附錄1 電路仿真圖11附錄2 程序清單12沈陽航空航天大學課程設計論文 串并轉換接口設計串并轉換接口設計摘要：本文設計了一種基于單片機串并轉換方法，由單片機、74ls164、數碼管等組成。由于單片機在工業控制領域的廣泛應用，單片機由芯片內僅有CPU的專用處理器發展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統更小，更容易集成進復雜的

2、而對體積要求嚴格的控制設備當中。優點是實現串并轉換簡單方便。關鍵詞：單片機 ；74LS164 ；數碼管顯示0 前言 自從單片機誕生以來，就在工業自動控制等諸多領域里發揮著巨大的作用，在傳統應用領域里，一般是用單片機配合市場上所能買到的邏輯器件完成系統的硬件設計，盡管單片機功能強大，能將許多功能的實現放在軟件里，從而在較大程度上簡化了系統硬件電路的設計，但是這種選擇通用元件來構成硬件電路的方法并未改變。由于單片機在工業控制領域的廣泛應用，單片機由芯片內僅有CPU的專用處理器發展而來。最早的設計理念是通過將大量外圍設備和CPU集成在一個芯片中，使計算機系統更小，更容易集成進復雜的而對體積要求嚴格的

3、控制設備當中。 INTEL的Z80是最早按照這種思想設計出的處理器，當時的單片機都是8位或4位的。其中最成功的是INTEL的8031，此后在8031上發展出了MCS51系列單片機系統。因為簡單可靠而性能不錯獲得了很大的好評。盡管2000年以后ARM已經發展出了32位的主頻超過300M的高端單片機，直到目前基于8031的單片機還在廣泛的使用。在很多方面單片機比專用處理器更適合應用于嵌入式系統，因此它得到了廣泛的應用。事實上單片機是世界上數量最多處理器，隨著單片機家族的發展壯大，單片機和專用處理器的發展便分道揚鑣。 現代人類生活中所用的幾乎每件電子和機械產品中都會集成有單片機。手機、電話、家用電器

4、、電子玩具、以及鼠標等電腦配件中都配有1-2部單片機。 汽車上一般配備40多部單片機，復雜的工業控制系統上甚至可能有數百臺單片機在同時工作！單片機的數量不僅遠超過PC機和其他計算的總和，甚至比人類的數量還要多。1 總體方案設計針對本課題的設計任務，進行分析得到：本次設計用74ls164實現單片機的串行輸入，并行輸出。該串并轉換接口的設計，在總體上大致可分為以下幾個部分組成：1 鍵盤部分，2 單片機部分,3 74ls164芯片部分，4 數碼管部分。系統原理框圖如圖1所示。 74ls164芯片單片機 鍵盤 數碼管圖1 系統原理框圖整個電路的工作原理是鍵盤輸入串行數據，經單片機處理由P3.0口輸出傳

5、給74ls164芯片并行輸出給數碼管顯示。2 硬件電路設計2.1 單片機系統 單片機又稱單片微控制器,它不是完成某一個邏輯功能的芯片,而是把一個計算機系統集成到一個芯片上。概括的講：一塊芯片就成了一臺計算機。它的體積小、質量輕、價格便宜、為學習、應用和開發提供了便利條件。同時，學習使用單片機是了解計算機原理與結構的最佳選擇。 單片機內部也用和電腦功能類似的模塊，比如CPU，內存，并行總線，還有和硬盤作用相同的存儲器件，不同的是它的這些部件性能都相對我們的家用電腦弱很多，不過價錢也是低的，一般不超過10元即可.用它來做一些控制電器一類不是很復雜的工作足矣了。我們現在用的全自動滾筒洗衣機、排煙罩、

6、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。它是一種在線式實時控制計算機，在線式就是現場控制，需要的是有較強的抗干擾能力，較低的成本，這也是和離線式計算機的（比如家用PC）的主要區別。 單片機是靠程序的，并且可以修改。通過不同的程序實現不同的功能，尤其是特殊的獨特的一些功能，這是別的器件需要費很大力氣才能做到的，有些則是花大力氣也很難做到的。一個不是很復雜的功能要是用美國50年代開發的74系列，或者60年代的CD4000系列這些純硬件來搞定的話，電路一定是一塊大PCB板！但是如果要是用美國70年代成功投放市場的系列單片機，結果就會有天壤之別！只因為單片機的通過你編寫

7、的程序可以實現高智能，高效率，以及高可靠性！單片機系統如圖2所示： 圖2 單片機系統2.1.1 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 位邊沿觸發式移位寄存器，串行輸入數據，然后并行輸出。數據通過兩個輸入端（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據輸入。兩個輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。時鐘 (CP) 每次由低變高時，數據右移一位，輸入到 Q0， Q0 是兩個數據輸入端（DSA和 DSB）的邏

8、輯與，它將上升時鐘沿之前保持一個建立時間的長度。主復位 (MR) 輸入端上的一個低電平將使其它所有輸入端都無效，同時非同步地清除寄存器，強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 時鐘輸入端CLEAR 同步清除輸入端（低電平有效）A，B 串行數據輸入端QAQH 輸出端極限值電源電壓 7V輸入電壓 5.5V工作環境溫度54LS164 -5512574LS164 -070儲存溫度 -65150 74LS164是八位并出串行移位寄存器.功能是將數據串行移入,并行輸出.P!4=VCC,P7=GND. P1=A,P2=B,兩腳是數據串行移入口，P8=

9、時鐘，P9=清除. P3=QA,P4=QB,P5=QC,P6=QD,P10=QE,P11=QF,P12=QG,P13=QH是并行輸出口。 74ls164與單片機、數碼管的連接圖如圖4所示： 圖4 74ls164連接圖2.1.2 鍵盤 鍵盤采用獨立式鍵盤，對于這樣編碼的獨立式鍵盤，CPU可以通過直接讀取I/O口的狀態來獲取按鍵的直接狀態編碼值，根據這個值直接進行按鍵識別。這種形式的鍵盤機構簡單，按鍵的識別容易。獨立式鍵盤的缺點是需要占用較多的I/O口線。當單片機應用系統鍵盤中需要的按鍵比較少或I/O口線比較富裕時，可以采用這種類型的鍵盤。鍵盤如圖5所示： 圖5 鍵盤3 軟件設計本課題的軟件設計采

10、用了模塊化設計的思想。針對分布式開發的挑戰，其技術解決方案就是模塊化。在一大塊緊密耦合的代碼中，每個單元都可能與其他單元進行直接的接口。而模塊化應用則正相反，它由小塊的、分散的代碼塊組成，每一塊都是獨立的。于是，這些代碼塊可以由不同的團隊進行開發，而他們都有各自的生命周期和時間表。最終的成果則可以由另一個獨立的個體，即發行者，進行集成。 模塊化思維就是要程序員在完成任何一個功能模塊或函數的時候要多想一些,不要局限在完成當前任務的簡單思路上,想想看該模塊是否可以脫離這個系統存在,是否可以通過簡單的修改參數的方式在其他系統系統和應用環境下直接引用，這樣就能極大避免重復性的開發工作 。3.1 主程序

11、主程序流程如圖6所示。 開始 鍵值初始化 是否有鍵按下？ N Y 延時/去抖動 識別按鍵 執行按鍵所對應功能 Y圖6 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，這時以 RXD（P3.0）端作為數據移位的入口和出口，而由TXD（P3.1）端提供移位時鐘脈沖。這種方式主要用于擴展I/O接口。移位數據的發送和接收以8位為一組，低位在前高位在后。其格式為：D0D1D2D3D4D5D6D7使用方式0實現數據的移位輸入輸出時，實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，要有“串入并出”的移位寄存器（例如74LS164、74HC164等）配合 。4 調試分

12、析 當按下“2”鍵時，數碼管顯示“2”.如圖7所示： 圖7 調試結果 當按下其他鍵時，數碼管顯示對應數字。調試結果正常。5 結論及進一步設想根據實驗結果，本設計基本完成了設計要求，但是由于個人能力原因還存在著鍵盤功能少的缺陷，可以通過掃描式鍵盤來進一步改善電路的性能。本次課程設計是對我的綜合能力的檢驗過程，是一個知識探索的過程，是將理論運用于實際的一次嘗試。這次設計極大的鍛煉了我的動手能力，使理論與實踐聯系起來，同時學到了很多在書本上學不到的東西。可以說，這是對以前所學東西的一個鞏固，同時也是對所學知識的一個查漏補缺的過程，更是對今后所學知識的一個鋪墊過程。參考文獻1 周興華.手把手教你學單片

13、機.北京：北京航空航天大學出版社，2007.62 李斌，董慧穎.可重組機器人研究與發展現狀.沈陽工業學院院報，2000,19（4）：23-273 劉復華.單片機及其應用系統.北京:清華大學出版社,1992.34 肖金球. 單片機原理與接口技術.M.北京:清華大學出版社,2004.125 郭天祥. 新概念51單片機C語言教程入門、提高、開發、拓展.電子工業出版社，2009.16 賴麒文.8051單片機 C語言徹底應用 北京：科學出版社，20027 李學海.標準80C51單片機基礎教程.北京：北京航空航天大學出版社，2006.8課設體會經過兩周的單片機課程設計，最終完成了串并轉換接口的設計。從整體

14、情況來看，這次課程設計還是成功而且意義非常重大的，畢竟這次課程設計是在老師的耐心指導幫助下,通過自己親自編程，一步一步地調試運行，最后得出設計結果，為畢業設計打下了一定的基礎。本次課程設計是對我們的綜合能力的檢驗過程，是一個知識探索的過程，是將理論運用于實際的一次嘗試。這次設計極大的鍛煉了我的動手能力，使理論與實踐聯系起來，同時學到了很多在書本上學不到的東西。可以說，這是對以前所學東西的一個鞏固，同時也是對所學知識的一個查漏補缺的過程，更是對今后所學知識的一個鋪墊過程。本次課程設計和以往的課程設計有一個很大的不同點，就是動手能力要求很高。通過對單片機的深入學習和掌握，學會了單片機的基礎編程和硬

15、件處理。雖然以前做過相關的實驗，但這次課程設計讓我增長了更多的知識，單片機課程設計重點在于找到一種合理的設計方案，進而安排硬件，配置參數，同時還需要很巧妙的軟件編程。程序編寫完了，需要一步一步地調試運行，如果程序運行有誤，可以通過單步運行的形式運行程序，以便檢查問題所在。從這次的課程設計中，我真真正正的意識到，在以后的學習中，要不斷加強理論知識的學習，并把所學的理論知識應用到實際當中，學習單片機也是如此，程序只有在經常寫讀的過程中才能提高，這也是我在這次課程設計中最大的收獲。 2012年7月 20日完成附錄1 電路仿真圖 附錄2 程序清單ORG 0000HAJMP MAINORG 0030HM

16、AIN: MOV P3,#0FFH MOV A,#0FFH MOV P1,A MOV A,P1 CJNE A,#0FFH,GO1 AJMP MAIN GO1: ACALL DEL CJNE A,#0FFH,GO20 AJMP MAINGO20: MOV A,P1 CJNE A,#0FEH,GO21 AJMP PR0GO21: MOV A,P1 CJNE A,#0FDH,GO22 AJMP PR1GO22: MOV A,P1 CJNE A,#0FBH,GO23 AJMP PR2GO23: MOV A,P1 CJNE A,#0F7H,GO24 AJMP PR3GO24: MOV A,P1 CJNE

17、 A,#0EFH,GO25 AJMP PR4GO25: MOV A,P1 CJNE A,#0DFH,GO26 AJMP PR5GO26: MOV A,P1 CJNE A,#0BFH,MAIN AJMP PR6PR0: MOV SCON,#00H MOV A,#25H CLR P3.0 MOV SBUF,A CLR TI SETB P3.0 ACALL DEL CLR P3.0 AJMP MAINPR1: MOV SCON,#00H MOV A,#0DH CLR P3.0 MOV SBUF,A CLR TI SETB P3.0 ACALL DEL CLR P3.0 AJMP MAINPR2: MOV SCON,#00H MOV A,#98H CLR P3.0 MOV SBUF,A CLR TI SETB P3.0 ACALL DEL CLR P3.0 AJMP MAINPR3: MOV SCON,#00H MOV A,#049H CLR P3.0 MOV SBUF,A CLR TI SETB P3.0 ACALL DEL CLR P3.0 AJMP MAINPR4: MOV SCON,#00H MOV A,#041H CLR P3.0 MOV SBUF,A CLR TI SETB P3.0 ACALL DEL CLR