1、八位移位输出芯片在 LED 大屏幕显示中的应用摘 要： 本文介绍了串行移位输入、八位并行带锁存输出芯片 74HC 595 的基本功能，利用 89C51 单片机控制该芯片驱动八段码(LED)组成大屏幕显示屏，实现对纺织厂纺纱机的产量、车速、效率等参数的显示。 关键词：单片机 ; 大屏幕显示 ; 脉冲大屏幕显示以其显示清晰、更新方便等特点，在信息提示中广泛应用，如车站/机场、证券交易系统及生产车间的信息显示等。大屏幕显示方式分两种：点阵式和八段码方式，前者显示信息灵活，功能强大，但控制较为复杂，硬件成本较高；后者则应用八段码方式显示一些数值信息，方便简单，价格低，在数字显示中被广泛应用。 目前，一
2、般的数字式 LED 显示屏普遍采用单片机的串行口或其它 I/O 口通过诸如串行输入并行输出芯片74LS164 驱动。但是，这样有二点不足：一是单片机的串行口被显示电路占用，便不能实现多机通讯，只能实现单屏的显示；二是一般的串行输入并行输出芯片不带输出锁存功能，且移位脉冲频率低，输出驱动电流小，这使得显示屏有时会出现字符闪烁，显示不清，刷新速度较慢，所以有时需要另加大功率驱动电路。本文通过 89C51 单片机 I/O 口控制 74HC595(以下简称595 )芯片直接驱动八段码，不占用其串行口，可以很方便地构成大屏幕显示电路，并在纺织厂的信息显示中得到了应用。单片机控制 595 组成的 LED
3、显示屏本文设计的数字式 LED 显示屏是用在对郑州国棉三厂纺纱车间的技术改造过程中，对该车间的 240 台纺纱机的产量、效率、车速等参数进行实时显示。根据该车间的240 台纺纱机的分布位置不同,我们设计了五块显示屏, 每块显示屏由 4 行*12 列, 每个显示模块有 5 位 LED 数码管组成, 可以分时显示 48 台纺纱机的产量、效率、车速等信息。 产量、效率、车速等参数由上位机进行检测后，经 RS-485 总线，将数据传送给下位机，下位机进行数据处理、变换后，把相应的参数显示出来。对每个显示模块中的数据输入及每位 LED 数码管的输出驱动,我们采用具有串行移位输入、8 位并行带锁存输出的
4、595 芯片。该芯片内部由数据移位触发器和三态输出锁存器组成，有 16 个引脚。SI：串行输入数据;SCK：移位时钟脉冲(输入); RCK：锁存时钟脉冲(输入)；SCLK ：复位清零信号(输入)；QA -QH：数据输出；QH*：向下一片(位)的串行数据输出。595 输出电流大(35mA),可以直接驱动八段码。其输出锁存功能，可以有效防止移位输出时 LED 八段码的闪烁，其移位及锁存信号频率高，最大值为 55MHz。这两个脉冲信号都采用上升沿触发。每块显示屏由一片 89C51 下位机控制，其硬件电路如图1 所示。图 1 显示屏硬件电路图中,每个显示模块由 5 个 595 分别驱动 5 位八段码，
5、制成一块 PCB 电路板,通过程序控制可以分时显示 48 台纺纱机的产量、效率、车速等信息。6264 为接收参数及输出显示参数 LED 段码的缓冲区,3082 为 RS-485 通讯接口芯片。每块显示屏中，第一行显示模块中的第一个 595 的移位数据输入引脚 SI 分别由 89C51 的 P1.0 、P1.1 、P1.2 、P1.3 经 244 驱动后控制,其数据输出引脚 QH*依次接至下一个 595 移位数据输入引脚 SI，该显示模块中的第五个(最后一个)595 的数据输出引脚 QH*接至该列下一行显示模块的第一个 595 数据输入引脚 SI。以此类推，直至最后一行。而所有 595 芯片的移
6、位脉冲 、锁存脉冲由 P3.4 、P3.5 经 244 驱动后提供。例如，显示产量时，把存储在外部 RAM 中的产量信息，分四组，对应于显示屏上的 4 列，在移位脉冲(P3.5)的作用下，依次经 P1.0 、 P1.1 、P1.2 、P1.3 并行输出，当所有的产量信息都移位输出后，再发出锁存脉冲 P3.4 。这样在该显示屏相应位置(显示模块)便显示出 48 台纺纱机的产量值，效率 、车速的显示方法相同。闰土机械外文翻译成品 TB 店图 2 下位机显示软件主程序流程图显示屏的软件设计每块显示屏的软件包含两部分：通讯接收、数据处理及输出显示。通讯接收通讯部分用来接收数据，在通讯中断服务子程序中，
7、首先接收上位机传过来的每块显示屏的屏号(地址),若地址与该屏设定的地址不一样, 则退出中断; 若地址与该屏设定的地址相同, 则接收上位机传过来的每台车的参数,同时进行校验，并存入外部数据缓冲区 RAM 中。即每块显示屏的下位机通过 RS-485 接收上位机传来的数据。共 48 台车*8 字节，其中，8 个字节包含每台车的车号(一个字节)，产量、 效率 、车速(各二个字节)及累加校验和(一个字节)。所有 48 台车的参数接收完毕后，设置一标志位(如某台车接收的数据有错误则生成另一标志位。该台车的数据不作处理),退出中断，由主程序对接收到的数据进行变换处理。数据处理及输出显示数据处理及输出显示部分
8、主要进行处理 、变换，并使相应的参数在显示屏上相应的位置显示出来。89C51 根据设置的接收完毕标志位，对接收的参数经过数据处理、变换后,把待显示参数段码存储在 6264 中,该存储区分为三部分, 每部分分别按车号顺序存储产量 、效率 、车速的参数段码。 需要输出显示某种参数时,在存储该参数段码区设置四个等长度的地址指针,分别从四个地址指针所指的存储单元中取数，经 P1 口(P1.0、P1.1、P1.2、P1.3)并行输出驱动 595 并修改地址指针直到输出 48 台车的该参数段码。最后,向 595 发出输出锁存脉冲, 48 台车的该参数值便可以在显示屏相应位置上显示出来。 产量 、效率 、车
9、速可以分时显示，各参数分时输出显示的时间长短由通讯接收数据的时间决定。其程序流程图如图 2 所示。 结语利用 89C51 控制 595 实现的显示屏，实用简单，运行可靠，价格低廉，显示清晰。对于不同应用场合的显示，只要在软件/硬件上稍加改动,如增减显示的行/列数及每个显示模块驱动 LED 的位数,便可以使用,因此具有很大的实用性和推广价值。在改用时,应注意以下几个问题:(1) 对显示屏行数的扩展,若超过 15 行，因信号线过长必须对控制信号及数据信号增加电流驱动,否则易造成信号干扰,使显示数据混乱。(2) 对显示屏行数的扩展,应增加相应 I/O 端口(数据输出)的数量。(3) 对于大电流的 L
10、ED 数码管，应在 595 的输出端增加驱动电路。参考文献1 刘文洲,张立臣.利用 8031 单片机串行口实现多个LED 显示的一种方法J.国外电子元器件.2001,12 刘养锐.LED 显示技术在民用机场中的应用J.现代电子技术,2001.9.3 张毅刚.8031 单片机原理及应用M. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1994.45-60.作者简介：杨学昭，1992 年哈尔滨理工大学(原哈尔滨电工学院)电机与控制专业硕士学位。主要研究领域为自动控制与检测，智能化仪器与仪表，微机及应用。张五一，副教授，主要研究领域为自动控制与检测，智能化仪器与仪表，微机及应用。陈旭，男，工程师，主要研究领域为自
11、动控制与检测，智能化仪器与仪表，微机及应用。摘 要： 本文介绍了串行移位输入、八位并行带锁存输出芯片 74HC 595的基本功能，利用 89C51 单片机控制该芯片驱动八段码(LED)组成大屏幕显示屏，实现对纺织厂纺纱机的产量、车速、效率等参数的显示。 关键词：单片机 ; 大屏幕显示 ; 脉冲大屏幕显示以其显示清晰、更新方便等特点，在信息提示中广泛应用，如车站/机场、证券交易系统及生产车间的信息显示等。大屏幕显示方式分两种：点阵式和八段码方式，前者显示信息灵活，功能强大，但控制较为复杂，硬件成本较高；后者则应用八段码方式显示一些数值信息，方便简单，价格低，在数字显示中被广泛应用。 目前，一般的
12、数字式LED 显示屏普遍采用单片机的串行口或其它 I/O 口通过诸如串行输入并行输出芯片 74LS164 驱动。但是，这样有二点不足：一是单片机的串行口被显示电路占用，便不能实现多机通讯，只能实现单屏的显示；二是一般的串行输入并行输出芯片不带输出锁存功能，且移位脉冲频率低，输出驱动电流小，这使得显示屏有时会出现字符闪烁，显示不清，刷新速度较慢，所以有时需要另加大功率驱动电路。本文通过 89C51 单片机 I/O 口控制 74HC595(以下简称 595 )芯片直接驱动八段码，不占用其串行口，可以很方便地构成大屏幕显示电路，并在纺织厂的信息显示中得到了应用。单片机控制 595 组成的 LED 显
13、示屏本文设计的数字式 LED 显示屏是用在对郑州国棉三厂纺纱车间的技术改造过程中，对该车间的 240 台纺纱机的产量、效率、车速等参数进行实时显示。根据该车间的 240 台纺纱机的分布位置不同,我们设计了五块显示屏, 每块显示屏由 4 行*12 列, 每个显示模块有 5 位 LED 数码管组成, 可以分时显示 48 台纺纱机的产量、效率、车速等信息。 产量、效率、车速等参数由上位机进行检测后，经 RS-485 总线，将数据传送给下位机，下位机进行数据处理、变换后，把相应的参数显示出来。对每个显示模块中的数据输入及每位 LED 数码管的输出驱动,我们采用具有串行移位输入、8 位并行带锁存输出的
14、595 芯片。该芯片内部由数据移位触发器和三态输出锁存器组成，有 16 个引脚。SI：串行输入数据;SCK：移位时钟脉冲(输入); RCK：锁存时钟脉冲(输入)； SCLK ：复位清零信号(输入)；QA -QH：数据输出；QH*：向下一片(位)的串行数据输出。595 输出电流大(35mA),可以直接驱动八段码。其输出锁存功能，可以有效防止移位输出时 LED 八段码的闪烁，其移位及锁存信号频率高，最大值为 55MHz。这两个脉冲信号都采用上升沿触发。每块显示屏由一片 89C51 下位机控制，其硬件电路如图 1 所示。图 1 显示屏硬件电路图中,每个显示模块由 5 个 595 分别驱动 5 位八段码，制成一块 PCB 电路板,通过程序控制可以分时显示 48 台纺纱机的产量、效率、车速等信息。6264 为接收参数及输出显示参数 LED 段码的缓冲区,3082 为 RS-485 通讯接口芯片。
