标题: 51单片机控制74LS164芯片输出64位的数组 [打印本页]
作者: izhonguo    时间: 2019-2-12 02:37
标题: 51单片机控制74LS164芯片输出64位的数组
本帖最后由 izhonguo 于 2019-3-7 00:59 编辑

各位大神新年好，想请教一个简单的程序如何写。想利用51单片机的P00和P01两个串口输出一个16位的数组【0 0 0 1 1 1 0 0 ****】等数据，然后利用LS164这个芯片实现并口输出，写的程序如下，请各位大佬看一下是哪里有问题，为何不能按照想要的结果输出？

#include <reg52.h>
sbit LS164_DATA = P0^0;  //74LS164数据线
sbit LS164_CLK = P0^1;  //74LS164时钟线


/********************************************************************
* 名称 : delay()
* 功能 : 延时
* 输入 : i
* 输出 : 无
***********************************************************************/


void LS164_Write(unsigned long state, unsigned long state2)  //74LS164写32位扩展引脚函数
{
        unsigned char i;
        for(i=0;i<32;i++)  //循环写后32位扩展引脚状态
        {
                LS164_CLK = 0;
                if(state2 & 0x00000001)
                {
                        LS164_DATA = 1;
                }
                else
                {
                        LS164_DATA = 0;
                }
                LS164_CLK = 1;
                state2 = state2>>1;
        }
        for(i=0;i<32;i++)  //循环写前32位扩展引脚状态
        {
                LS164_CLK = 0;
                if(state & 0x00000001)
                {
                        LS164_DATA = 1;
                }
                else
                {
                        LS164_DATA = 0;
                }
                LS164_CLK = 1;
                state = state>>1;
        }
}

/********************************************************************
* 名称 : Main()
* 功能 : 主函数
* 输入 : 无
* 输出 : 无
***********************************************************************/
void main(void)
{
        unsigned char state_in[] = {0,0,0,0,0,0,0,1,
                                                                0,0,0,0,0,0,1,1,
                                                                0,0,0,0,0,1,1,1,
                                                                0,0,0,0,1,1,1,1,
                                                                1,0,0,0,0,0,0,0,
                                                                1,1,0,0,0,0,0,0,
                                                                1,1,1,0,0,0,0,0,
                                                                1,1,1,1,0,0,0,0};
        unsigned char j;
        unsigned long state=0x0;         //0x0103070F
        unsigned long state2=0x0;         //0x80C0E0F0
        LS164_Write(0x0,0x0);  //所有继电器无动作，开关常闭NC（24V接NO）
        for(j=0;j<32;j++)  //循环写数组内前32位的状态为一个32位的long类型的4字节（32bit）
        {
                if(state_in[j]==1)
                {
                        state = state^(0x80000000>>j); //按位异或运算:两个二进制位不同时，结果为 1，相同时结果为 0。例如0^1为1，0^0为0，1^1为0。
                }
        //        state=0x01;
        //        LS164_Write(state);
        }
        for(j=32;j<64;j++)  //循环写数组内前32位的状态为一个32位的long类型的4字节（32bit）
        {
                if(state_in[j]==1)
                {
                        state2 = state2^(0x80000000>>(j-32));
                }
        //        state=0x01;
        //        LS164_Write(state);
        }
        LS164_Write(state,state2);
//        state=0x10;         //1 0 0 0 0 0 1 1
        while(1);
//        {
//                   LS164_Write(state);
//                delayms(100);
//        }
}




异或运算.png (69.55 KB, 下载次数: 54)

异或运算

异或运算
作者: wulin    时间: 2019-2-12 16:54
标题与内容描述不符，内容描述与程序不符，程序中数据类型定义与实际需要不符，看不明白楼主最终目的是什么。
作者: izhonguo    时间: 2019-2-12 18:08
用仿真跑的输入结果显示是正确的，但是把相同的hex文件烧入单片机去控制真实的LS164却出现不一样的结果，这个是为什么呢？

TIM截图20190212180715.png (51.66 KB, 下载次数: 51)

TIM截图20190212180715.png
作者: yaoji123    时间: 2019-2-13 07:39
AT89C52的P0口在用时要加上拉电阻，否则电平不对
作者: izhonguo    时间: 2019-2-13 15:36
wulin 发表于 2019-2-12 16:54
标题与内容描述不符，内容描述与程序不符，程序中数据类型定义与实际需要不符，看不明白楼主最终目的是什么 ...

总工程师您好，因为自己一直再改代码，所以最终放上去的一个和题目描述的不对，就是我现在需要处理一个64位的数组，这里面随机的分布着0或者1， 然后我需要8个LS164的位移芯片共计64个输出端口上输出这个数组里的高电平和低电平。仿真结果我看是正确的，但是打上实物，用万用表量LS164的输出端口电压不能和仿真上的结果一样。

64位数组.png (158.65 KB, 下载次数: 41)

64位数组.png
作者: izhonguo    时间: 2019-2-13 15:40
yaoji123 发表于 2019-2-13 07:39
AT89C52的P0口在用时要加上拉电阻，否则电平不对

您好，请问P0的上拉电阻如何接线？是和51单片机的最小系统里的上拉电阻一样接法就可以吗？直接插一个10KΩ的电阻接地就可以吗?谢谢!
作者: izhonguo    时间: 2019-2-13 17:29
这两天又改了一下代码，现在可以正确按照顺序输出我自己定义的64bit的数组里面的0或者1，但是我有个疑问想向论坛的大牛确认一下，这样子用位移寄存器的64个输出端一个一个推出我64bit数组里的高电平和低电平取控制比如说5V的继电器的闭合状态的话，会不会导致位移高电平过程中，意外导致其他继电器不断被打开。比如说不幸情况下64bit的数组最右的是个1，然后我需要推64步才能把这个1推到我第8块的74LS164芯片的第八位输出上，但是推这个1到指定位置的时候不是要经过前面63个位置吗？这样这63个位置的继电器不是都要被触发一遍吗？还望各位大佬耐心指点。多谢！
还有一个问题，我用这个生成的HEX文件烧入单片机然后在面包板上测量LS164输出的电压，发现和仿真结果完全不同，是乱七八槽的。是仿真有问题还是实物接线有其他特别需要注意的地方（74LS164在面包板上的接线检查了很多遍，应该不会有问题）。再次感谢大家的时间。



64位数组.png (116.32 KB, 下载次数: 57)

64位数组.png
作者: wulin    时间: 2019-2-13 20:39
izhonguo 发表于 2019-2-13 15:36
总工程师您好，因为自己一直再改代码，所以最终放上去的一个和题目描述的不对，就是我现在需要处理一个64 ...

建议改用74HC595连级输出。ST_CP(12脚)：上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变。通常将ST_CP置为低电平，这样在移位过程中各输出端状态保持不变，当移位结束后，在ST_CP端产生一个正脉冲(5V时，大于几十纳秒就行了。通常都选微秒级)，更新输出数据。
作者: wulin    时间: 2019-2-14 08:48
izhonguo 发表于 2019-2-13 17:29
这两天又改了一下代码，现在可以正确按照顺序输出我自己定义的64bit的数组里面的0或者1，但是我有个疑问想 ...

你的上述疑问是真实存在的，如果改用74HC595连级输出可以解决你的上述疑问。给你一个示例程序和仿真。




#include <reg51.H>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit        P_HC595_SER   = P0^0;
sbit        P_HC595_SRCLK = P0^1;
sbit        P_HC595_RCLK  = P0^2;

/*******************定义8个字节64 bit缓存数组*************************/
uchar data dis_buf[8]={0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};//

/**************** 向HC595发送一个字节函数 ******************/
void Send_595(uchar dat)
{               
        uchar i;
        for(i=0;i<8;i++)
        {
                dat <<= 1;
                P_HC595_SER  = CY; //溢出位赋值数据输出端
                P_HC595_SRCLK = 1; //移位时钟
                P_HC595_SRCLK = 0;
        }
}
/**************** 向HC595发送八个字节函数 ******************/
void DisplayScan()
{       
        uchar j;
        for(j=0;j<8;j++)
        {
                Send_595(dis_buf[j]);//向HC595发送一个字节
        }
        P_HC595_RCLK = 1;//锁存输出数据
        P_HC595_RCLK = 0;
}

void main()
{
        P_HC595_SRCLK = 0;//初始化移位时钟端
        P_HC595_RCLK  = 0;//初始化锁存输出端
        DisplayScan();                //发送八个字节
        while(1);
}

作者: izhonguo    时间: 2019-2-19 20:47
wulin 发表于 2019-2-14 08:48
你的上述疑问是真实存在的，如果改用74HC595连级输出可以解决你的上述疑问。给你一个示例程序和仿真。

...

太感谢大神了！看的小弟我热泪盈眶
作者: 笨笨兔    时间: 2019-2-20 13:45
楼主：设计不是想的那么简单，实现相同的功能，选用什么样的器件，很重要。
慢慢体会！
作者: kmsj    时间: 2019-2-20 16:01
先不谈程序，51单片机的P0口是个非常扯淡的口，我的仿真器的仿真头排线在左边，插到目标板上P1和P3口就挡住了，P1和P3口用起来就不太方便，P0和P2口没有被挡住，P0口在左上角，接线最方便，所以我经常用P0口仿真，直到有一次仿真74HC165，简简单单的移位程序，怎么都无法成功，搞的我焦头烂额，后来用AVR单片机仿真，一次就成功。突发奇想，用51单片机的P2口仿真74HC165，也是一次成功。要知道，51单片机的P0口仿真CD4094、CD4014、CD4021都能成功，就是74HC165不能成功，我编了一些方波程序看P0口和其它口的差别，发现P0口下拉能力弱，速度也很慢，要想用P0口仿真74HC165成功，最简单的方法就是降低速度，但是，如果使用和研究51单片机，少用和慎用P0口是少走弯路的重要方法的之一。
作者: struct00    时间: 2019-2-20 17:42

标题与内容描述不符，内容描述与程序不符，程序中数据类型定义与实际需要不符，最终全体不服!
作者: izhonguo    时间: 2019-2-21 08:31
kmsj 发表于 2019-2-20 16:01
先不谈程序，51单片机的P0口是个非常扯淡的口，我的仿真器的仿真头排线在左边，插到目标板上P1和P3口就挡住 ...

多谢经验分享，刚接触单片机，还需要多向各位大牛勤快请教。
作者: kmsj    时间: 2019-2-21 13:34
izhonguo 发表于 2019-2-21 08:31
多谢经验分享，刚接触单片机，还需要多向各位大牛勤快请教。

不用谢！51单片机的P0口驱动LED、通过三极管驱动继电器，读开关状态之类的低速应用问题不大，高速读写的情况下就要注意了，比如I2C、SPI接口等等
作者: izhonguo    时间: 2019-3-7 00:53
wulin 发表于 2019-2-14 08:48
你的上述疑问是真实存在的，如果改用74HC595连级输出可以解决你的上述疑问。给你一个示例程序和仿真。

...

总工，您好：
我自己学习了一下51单片机的串口接收程序，我想把您这个程序改进一下，
做到可以接收比如说从XCOM这类软件发来的八个字符串（比如说1A2B3C4D），
然后写入到dis_buf[8]定义的这个定义的缓存数组中。下面这样子写正确吗？还望不吝赐教！谢谢！


  1. #include <reg51.H>
  2. #define uint unsigned int
  3. #define uchar unsigned char
  4. sbit        P_HC595_SER   = P0^0;
  5. sbit        P_HC595_SRCLK = P0^1;
  6. sbit        P_HC595_RCLK  = P0^2;

  8. /*******************定义8个字节64 bit接收缓存数组*************************/
  9. uchar data dis_buf[8]={0};//初始化字符串

  11. /*******************串口初始化函数*************************/
  12. void   URATinit( )
  13. {  
  14.         TMOD=0x20;  
  15.         SCON=0x50;  
  16.         EA=1;  
  17.         ES=1;  
  18.         TR1=1;  
  19.         TH1=0xfd;  
  20.         TL1=0xfd;
  21. }

  23. /*******************中断函数*************************/
  24. void receive() interrupt 4
  25. {
  26.         uchar i;        
  27.         if(RI) { //PC机向单片机发送命令是否被识别      
  28.                 dis_buf[i]=SBUF;   
  29.                 RI=0; //清0准备下一次接收  
  30.         }
  31.         while(!TI);   
  32.         TI=0;  
  33.         i++;  
  34.         if(i>=8){ //防止大于8溢出
  35.                 i=0;  
  36.         }
  37. }  
  38. /**************** 向HC595发送一个字节函数 ******************/
  39. void Send_595(uchar dat)
  40. {               
  41.         uchar i;
  42.         for(i=0;i<8;i++)
  43.         {
  44.                 dat <<= 1;
  45.                 P_HC595_SER  = CY; //溢出位赋值数据输出端
  46.                 P_HC595_SRCLK = 1; //移位时钟
  47.                 P_HC595_SRCLK = 0;
  48.         }
  49. }
  50. /**************** 向HC595发送八个字节函数 ******************/
  51. void DisplayScan()
  52. {        
  53.         uchar j;
  54.         for(j=0;j<8;j++)
  55.         {
  56.                 Send_595(dis_buf[j]);//向HC595发送一个字节
  57.         }
  58.         P_HC595_RCLK = 1;//锁存输出数据
  59.         P_HC595_RCLK = 0;
  60. }

  62. void main()
  63. {
  64.         P_HC595_SRCLK = 0;//初始化移位时钟端
  65.         P_HC595_RCLK  = 0;//初始化锁存输出端
  66.         URATinit( );
  67.         DisplayScan();                //发送八个字节
  68.         while(1);
  69. }
复制代码



作者: wulin    时间: 2019-3-7 15:54
izhonguo 发表于 2019-3-7 00:53
总工，您好：
我自己学习了一下51单片机的串口接收程序，我想把您这个程序改进一下，
做到可以接收比 ...

给你改了一下，已经实物验证，供参考。

  1. //模拟数据：0数据头  1~8有效数据               9数据尾  
  2. //HEX模式:    AA     01 0A 02 0B 03 0C 04 0D       38
  3. #include <reg51.H>
  4. #define uint unsigned int
  5. #define uchar unsigned char
  6. sbit P_HC595_SER   = P0^0;//使用P0口需外接5~10K上拉电阻
  7. sbit P_HC595_SRCLK = P0^1;
  8. sbit P_HC595_RCLK  = P0^2;

  10. uchar table0[] ="OK\n";        //用于串口助手返回验证
  11. uchar table1[]="ERROR\n";//用于串口助手返回验证
  12. uchar dis_buf[10];                //串口接收缓存
  13. bit flag=0;                                        //接收完成标志
  14. /*******************串口初始化函数*************************/
  15. void URATinit()
  16. {  
  17.         PCON &= 0x7F;                //波特率不倍速9600
  18.         SCON = 0x50;                //8位数据,可变波特率
  19.         TMOD= 0x20;                        //设定定时器1为8位自动重装方式
  20.         TL1 = 0xFD;                        //设定定时初值
  21.         TH1 = 0xFD;                        //设定定时器重装值
  22.         ET1 = 0;                                //禁止定时器1中断
  23.         TR1 = 1;                                //启动定时器1
  24.         EA = 1;                                //开总中断
  25.         ES = 1;                                //开串口中断
  26. }

  28. /**************** 向HC595发送一个字节函数 ******************/
  29. void Send_595(uchar dat)
  30. {               
  31.         uchar i;
  32.         for(i=0;i<8;i++)
  33.         {
  34.                 dat <<= 1;
  35.                 P_HC595_SER  = CY; //溢出位赋值数据输出端
  36.                 P_HC595_SRCLK = 1; //移位时钟
  37.                 P_HC595_SRCLK = 0;
  38.         }
  39. }
  40. /**************** 向HC595发送八个字节函数 ******************/
  41. void DisplayScan()
  42. {        
  43.         uchar j;
  44.         for(j=0;j<8;j++)
  45.         {
  46.                 Send_595(dis_buf[j+1]);//向HC595发送一个字节
  47.         }
  48.         P_HC595_RCLK = 1;//锁存输出数据
  49.         P_HC595_RCLK = 0;
  50. }
  51. /**********串口发送函数*************/
  52. void SendOneByte(uchar i)
  53. {
  54.     SBUF = i;                //发送数据
  55.     while(!TI);        //等待发送完成
  56.     TI = 0;                        //发送中断请求标志位清0
  57. }
  58. /************数据解析程序*************/
  59. void analysis()
  60. {
  61.         uchar i,j=0;                //临时变量
  62.         if(flag==1)                //10个字节数据串接收完成
  63.         {
  64.                 ES=0;                        //关串口中断
  65.                 flag=0;                //接收完成标志清0
  66.                 for(i=0;i<8;i++)
  67.                 {
  68.                         j+=dis_buf[i+1];//读取缓存里8个字节有效数据和，溢出部分抛弃
  69.                 }
  70.                 if(dis_buf[9]==j)//验证数据和
  71.                 {
  72.                         for(i=0;i<3;i++)
  73.                         {
  74.                                 SendOneByte(table0[i]);//返回PC "OK"（用串口助手文本模式接收）
  75.                         }
  76.                         DisplayScan();    //向HC595发送缓存收到的8个有效字节
  77. //                        for(i=0;i<10;i++)//返回PC，缓存收到的10个字节（用串口助手HEX模式接收）
  78. //                        {
  79. //                                SendOneByte(dis_buf[i]);
  80. //                        }
  81.                 }
  82.                 else
  83.                 {
  84.                         for(i=0;i<6;i++)
  85.                         {
  86.                                 SendOneByte(table1[i]);//返回PC "ERROR"
  87.                         }
  88.                         for(i=0;i<10;i++)
  89.                         {
  90.                                 dis_buf[i]=0;                        //清空缓存
  91.                         }
  92.                 }
  93.                 ES=1;                                                //开串口中断
  94.         }
  95. }
  96. /*******主函数********/
  97. void main()
  98. {
  99.         P_HC595_SRCLK = 0;                        //初始化移位时钟端
  100.         P_HC595_RCLK  = 0;                        //初始化锁存输出端
  101.         URATinit();                                        //初始化串口
  102.         while(1)
  103.         {
  104.                 analysis();                                //数据解析程序
  105.         }
  106. }
  107. /*******************中断函数*************************/
  108. void receive() interrupt 4
  109. {
  110.         static uchar i=0;                //静态计数变量

  112.         RI=0;                                        //接收中断请求标志位清0
  113.         dis_buf[i]=SBUF;                //接收到的数据串保存在缓存数组中
  114.         if(dis_buf[0]==0xAA)        //验证数据头(起始位)，否则重收覆盖
  115.         {
  116.                 i++;
  117.                 if(i>=10)
  118.                 {
  119.                         flag=1;                        //接收完成标志置1（完成1帧10bit）
  120.                         i=0;                        //计数变量清0
  121.                 }
  122.         }
  123. }  
复制代码



作者: izhonguo    时间: 2019-3-7 21:33
wulin 发表于 2019-3-7 15:54
给你改了一下，已经实物验证，供参考。

多谢总工！我再仔细学习一遍。。。
总工牛逼！
作者: izhonguo    时间: 2019-3-13 21:40
wulin 发表于 2019-3-7 15:54
给你改了一下，已经实物验证，供参考。

总工，您好，这周测试了一下实物，意识到AA开头的可能会出现一个问题，比如说发出来的数据开头不是AA，中间却恰巧夹杂了一个AA，这样的话，就会出现意外的错误，我的理解是中断程序会从第一组中间的那个AA还是计算为接收10位数组的开头，然后等待第二次发送的后几位补足共计的10个Bit, 然后不出意外最后一位基本不会是前九位的和，所以肯定会触发报错程序。如图所示。第一张图，AA开头发送，返回OK， 然后第二次发送前改起始位AA为AB，然后点击发送，发送数增加为20，由于第九位是AA，所以此时中断程序认为第二次发送的10个数据里，前8为为无效，目前只接收到2位，即AA,和它后面的和F6，然后我再次点击发送数据，此时，AB位补位刚才不够10个Bit的第三位，然后到AA前的数据27就完成i>=10的判断条件，然后进入数据解析，进而由于末尾和不等于前8位有效数据导致报错。



所以在HEX模式下，是否可以使用出了0~F之外的特殊字符比如说#或者##作为接收数据的起始位判别，在中断函数里用命令判别：
        if(dis_buf[0]=='#')        //验证数据头(起始位)，否则重收覆盖
        {
                i++;
                if(i>=10)
                {
                        flag=1;    //接收完成标志置1（完成1帧10bit）
                        i=0;      //计数变量清0
                }
        }
        else

        {
                P_HC595_OE = 1; //拉高OE引脚，复位所有继电器
                for(j=0;j<6;j++)
                {
                    SBUF = table2[j];   //发送数据 NOTAA\n
                         while(!TI);        //等待发送完成
                         TI = 0;
                 }

         }

中断函数的else部分如果触发，返回错误信息经过测试发现会自动循环三次（可能是中断函数自身的循环设定），结果如图：




所以如果我不用AA作为起始位验证的话，能否改用后续有效数据中不会出现的特殊字符如#字符串来验证，文本模式和HEX模式是否可以混用？

如果不可混用必须用HEX模式下的有效0~F作为起始位的话，我自己想的一个解决方案是中断函数不判别，仅无脑接收上层发过来的10个BIT, 然后我可以在数据解析里进行判别如,如计算完有效数据的和j之后，同时判别dis_buf[9]==j && dis_buf[0]==0xAA是否成立。成立则进行HC595发送函数，否则返回PC错误信息（这样也可以解决判别不是AA开头的话，错误信息重复三次的问题）。但是不确定这种方法是否会在中断函数中引起什么不良影响?

如果更严谨点的话，作为被动接收的中断函数，程序如何判别说到的数据不够10位？难道需要再增加一个判别数据结尾的特殊字符如！这样的方式吗？

谢谢！


作者: wulin    时间: 2019-3-14 08:46
本帖最后由 wulin 于 2019-3-14 13:17 编辑
izhonguo 发表于 2019-3-13 21:40
总工，您好，这周测试了一下实物，意识到AA开头的可能会出现一个问题，比如说发出来的数据开头不是AA，中 ...

izhonguo你好，很赞赏你勤于思考。给你的示例只是我随手写的，简单展示了自定义通讯协议的框架。实际运用的自定义通讯协议要比这复杂些。由于使用环境因素，数据头往往由好几个字节组成，甚至在数据头前加0x00无效数据引导以防数据头错码。验证有效数据的正确性是非常重要的措施。方法也很多，有用数据和、数据和取反+1、计算字节长度等等。目的都是为了保证有效数据的正确性。由于传输的数据帧包含的字节可能不确定，还要增加结束码等等。串口中断函数中还要有自动纪录字节长度，超时不等侯措施。



欢迎光临 (http://www.51hei.com/bbs/) Powered by Discuz! X3.1