51单片机控制74LS164芯片输出64位的数组

ID:475803 · 发表于 2019-2-12 02:37

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);
// }
}

ID:213173 · 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。

ID:475803 · 发表于 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？

ID:432823 · 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

ID:475803 · 发表于 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。

ID:475803 · 发表于 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!

ID:475803 · 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。

ID:213173 · 发表于 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。

ID:213173 · 发表于 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);
}

ID:475803 · 发表于 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

ID:158375 · 发表于 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！

ID:383215 · 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。

ID:477934 · 发表于 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!

ID:475803 · 发表于 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。

ID:383215 · 发表于 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

ID:475803 · 发表于 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！

#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接收缓存数组*************************/
uchar data dis_buf[8]={0};//初始化字符串
/*******************串口初始化函数*************************/
void URATinit( )
{
TMOD=0x20;
SCON=0x50;
EA=1;
ES=1;
TR1=1;
TH1=0xfd;
TL1=0xfd;
}
/*******************中断函数*************************/
void receive() interrupt 4
{
uchar i;
if(RI) { //PC机向单片机发送命令是否被识别
dis_buf[i]=SBUF;
RI=0; //清0准备下一次接收
}
while(!TI);
TI=0;
i++;
if(i>=8){ //防止大于8溢出
i=0;
}
}
/**************** 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
URATinit( );
DisplayScan(); //发送八个字节
while(1);
}

复制代码

ID:213173 · 发表于 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。

//模拟数据：0数据头 1~8有效数据 9数据尾
//HEX模式: AA 01 0A 02 0B 03 0C 04 0D 38
#include <reg51.H>
#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char
sbit P_HC595_SER = P0^0;//使用P0口需外接5~10K上拉电阻
sbit P_HC595_SRCLK = P0^1;
sbit P_HC595_RCLK = P0^2;
uchar table0[] ="OK\n"; //用于串口助手返回验证
uchar table1[]="ERROR\n";//用于串口助手返回验证
uchar dis_buf[10]; //串口接收缓存
bit flag=0; //接收完成标志
/*******************串口初始化函数*************************/
void URATinit()
{
PCON &= 0x7F; //波特率不倍速9600
SCON = 0x50; //8位数据,可变波特率
TMOD= 0x20; //设定定时器1为8位自动重装方式
TL1 = 0xFD; //设定定时初值
TH1 = 0xFD; //设定定时器重装值
ET1 = 0; //禁止定时器1中断
TR1 = 1; //启动定时器1
EA = 1; //开总中断
ES = 1; //开串口中断
}
/**************** 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+1]);//向HC595发送一个字节
}
P_HC595_RCLK = 1;//锁存输出数据
P_HC595_RCLK = 0;
}
/**********串口发送函数*************/
void SendOneByte(uchar i)
{
SBUF = i; //发送数据
while(!TI); //等待发送完成
TI = 0; //发送中断请求标志位清0
}
/************数据解析程序*************/
void analysis()
{
uchar i,j=0; //临时变量
if(flag==1) //10个字节数据串接收完成
{
ES=0; //关串口中断
flag=0; //接收完成标志清0
for(i=0;i<8;i++)
{
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
}
if(dis_buf[9]==j)//验证数据和
{
for(i=0;i<3;i++)
{
SendOneByte(table0[i]);//返回PC "OK"（用串口助手文本模式接收）
}
DisplayScan(); //向HC595发送缓存收到的8个有效字节
// 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）
// {
// SendOneByte(dis_buf[i]);
// }
}
else
{
for(i=0;i<6;i++)
{
SendOneByte(table1[i]);//返回PC "ERROR"
}
for(i=0;i<10;i++)
{
dis_buf[i]=0; //清空缓存
}
}
ES=1; //开串口中断
}
}
/*******主函数********/
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
URATinit(); //初始化串口
while(1)
{
analysis(); //数据解析程序
}
}
/*******************中断函数*************************/
void receive() interrupt 4
{
static uchar i=0; //静态计数变量
RI=0; //接收中断请求标志位清0
dis_buf[i]=SBUF; //接收到的数据串保存在缓存数组中
if(dis_buf[0]==0xAA) //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
}
}
}

复制代码

ID:475803 · 发表于 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！

ID:475803 · 发表于 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！

ID:213173 · 发表于 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。

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