基于AT89C2051串口的LED數碼管顯示電路

AT89C2051單片機內有一個串行I／O端口，通過引腳RXD[P3．0]和TXD[P3．1]可與外部電路進行全雙工的串行異步通信，發送數據時由TXD端送出，接收時數據由RXD端輸入。串口有四種工作方式，通過編程設置，可以使其工作在任一方式以滿足不同的場合。其中，方式0是8位移位寄存器輸入／輸出方式，多用與外接移位寄存器以擴展I／O端口。串口的工作方式可以參看相關的書籍，此處不做詳細介紹。方式 0的輸出是8位串行數據，通過移位寄存器可將8位串行數據變成8位并行數據輸出，也可以將外部的8位并行數據變成8位串行數據輸入。因此外接一個移位寄存器就可擴展一個8位的并行輸入／輸出接口，如果想多擴展幾個并口就需要在外部級連幾個移位寄存器。但是這種擴展也不是無限的，因為串口的數據是一位一位串行輸入／輸出的。如果外接的移位寄存器比較多的話那么是必影響數據輸入／輸出的速度。

串口外接的移位寄存器有兩種，一種是“串行輸入／并行輸出移位寄存器”(如：741一S164)，另一種是“并行輸入／串行輸出”移位寄存器(如： 74LS165)。通過寄存器的名稱就可以看出“串行輸入／并行輸出移位寄存器”是用于串口擴展并行輸出接口，“并行輸入／串行輸出”是用于串口擴展并行輸入接口。

圖1(a)是串行輸入／并行輸出移位寄存器74LS164的管腳排列圖。其功能表見表1所示。74LS164有兩個串行數據A、B輸入端，使用時一般把它們連在一起；麗為清零輸入端，低電平有效，當該端加入低電平時，寄存器輸出Q0～Q7全為低電平。在正常情況下，清零輸入端接高電平,當CP信號上升沿到來時，數據從A、B端輸入并右移一位； Q0～Q7為并行數據輸出端，同時Q7端也是串行數據輸出端，對于串行輸入的數據，最先輸入的從Q7輸出，最后進入的從Q0輸出。CP為移位脈沖。

圖1(b)是另一種常用的“并行(串行)輸入／串行輸出”移位寄存器74LS165的管腳排列圖。該器件的功能表見表2。該器件能在一個信號的控制下并行置入一個8位數據，然后在時鐘脈沖的作用下逐位移出，也能使數據從另外一個引腳串行輸入。在圖1(b)中，DO～D7是并行數據輸入端。S／L端是控制信號輸入端，當為高電平時，具有移位功能；當為低電平時，將DO～D7端的數據置入到內部的移位寄存器保存。CP端為時鐘(即移位脈沖)輸入端，當S／L= 1時，CP端的每一次正跳變，都會使已存入內部的數據DO～D7從Q7端移出一位，移位的順序是D7最先從Q7端移出，Q0最后從Q7端移出。CI端為時鐘脈沖禁止端，當該端為低電平時，時鐘信號(移位脈沖)不能進入，正常工作時必須接高電平。S1為串行數據輸入端，在S／L=1時，SI端的數據在CP脈沖上升沿作用下置入Q0，因此，當CP脈沖上升沿到來時內部的數據DO～D7從Q7端移出一位同時外部數據通過SI移入一位，當經過8次CP上升沿后 DO～D7這8個數據就全部通過Q7輸出，而內部的DO～D7全部更新為通過SI的輸入的信號。例如：如果SI外接電源電壓，那么當CP上升沿到來時，Q7會移出一位數據，而S1會移入一個“1”，當經過8個上升沿后，原先置入的DO～D7全被移出，內部的Q0～Q7全被更新為 “1”。如果CP上升沿再次到來時，輸出的就是“1”。因此當8個輸入數據都通過Q7輸出后，如果還想輸入就再次必須置入新的數據。

通過對兩種移位寄存器的分析可以得出。通過串口擴展單片機的I／O口的具體電路如圖2所示：

圖2(a)是通過串口擴展的并行輸出接口。RXD作為數據輸出線，TXD作為移位時鐘脈沖。每一個時鐘信號的上升沿加到74LS164的CP端時，移位寄存器將串口輸出的數據移入一位，8個時鐘脈沖過后串口輸出的8位二進制數全部移入74LS164，通過Q0-Q7并行輸出。