串行数据转换为并行数据

1、课 程 设 计 报 告 课程名称 单片机原理与应用 系 别： 信息工程学院 专业班级： 电子信息1401班 学 号： 1451111012 姓 名： 李波 课程题目： 串行数据转换为并行数据设计 完成日期： 2017年5月18日 指导老师： 司开波 2017年 05 月 18 日课 程 设 计 目 的1. 了解串行数据转换为并行数据的工作原理。2. 掌握芯片74ls164的逻辑功能及使用方法。3. 掌握一定的c语言知识，培养自己的动手操作能力。4. 学习程序设计的基本思路和方法。5. 熟悉protues仿真软件及keil编程软件。6. 培养学生动手和解决问题的能力。课 程 设 计 要 求 利用

2、单片机设计一个串行数据转换为并行数据的控制系统，串行数据由RXD发送给串并转换芯片74164，TXD则用于输出移位时钟脉冲，74164将串行输入的1字节转换为并行数据，并将转换的数据通过8只LED显示出来。（串口工作模式0，即移位寄存器I/O模式。）课 程 设 计 注 意 事 项1. 编写代码要注意代码的准确性。2 .正确的将写好的程序导入电路运行并检查是否导入成功。3. 编写代码时要注意尽量简单，去除多余重复的代码。4. 当程序正确导入电路使仔细检查电路是否顺利运行。5. 当运行中的电路出现卡顿使禁止立即关闭电路。课 程 设 计 内 容串并转换芯片74LS164的A、B端为串行数据输入端，将

3、其接到数据线P3.0上，CLK为时钟端接到时钟线P3.1上，Q0Q7为并行输出端接LED灯。在P3.1产生的时钟脉冲的作用下，数据的显示码从74lS164输入端一位一位的输入，经164转换后，串行数据变为8位并行数据经其输出端Q0Q7加到LED上，LED就能显示相应的数字。课 程 设 计 简 要 操 作 步 骤1. 画出串行数据转换为并行数据电路原理图。2. 编写代码。3. 连接电路图。4. 将程序导入电路原理图。5. 输入程序代码，在keil软件环境下进行编译，并检查代码的正确性。6. 运行代码并观察原理图中LED显示是否正确。7. 写实验报告，实验过程及实验心得体会。课 程 设 计 心 得

4、 体 会 这次课程设计是对我综合能力的检验过程，是一个知识探索的过程，是将理论运用于实际的一次尝试。这次设计极大地锻炼了我的动手能了，使理论与实践联系起来，同时学会了很多书本上学不到的东西。可以说，这是对以前所学东西的一个巩固，同时也是对所学东西的一个查漏补缺的过程，更是对今后所学知识的一个铺垫过程。课 程 设 计 评 语 及 成 绩评 语成 绩指导教师（签 名）年 月 日目录0 绪论51 总体设计方案52 硬件电路设计6 2.1 单片机系统6 2.2 74ls164电路73 软件设计8 3.1 主程序9 3.2 串口工作方式094 调试分析105 结论总结106 心得体会10参考文献11串行

5、数据转换为并行数据设计摘要：这次单片机课程设计，设计了一种基于单片机串并转换方法，由单片机、74ls164、LED显示灯等组成。由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。优点是实现串并转换简单方便。关键词：单片机；74ls164；LED灯0 绪论 自从单片机诞生以来，就在工业自动控制等诸多领域里发挥着巨大的作用，在传统应用领域里，一般是用单片机配合市场上所能买到的逻辑器件完成系统的硬件设计，尽管单片机功能强大，能将许多功能的实现

6、放在软件里，从而在较大程度上简化了系统硬件电路的设计，但是这种选择通用元件来构成硬件电路的方法并未改变。 由于单片机在工业控制领域的广泛应用，单片机由芯片内仅有CPU的专用处理器发展而来。最早的设计理念是通过将大量外围设备和CPU集成在一个芯片中，使计算机系统更小，更容易集成进复杂的而对体积要求严格的控制设备当中。 代人类生活中所用的几乎每件电子和机械产品中都会集成有单片机。手机、电话、家用电器、电子玩具、以及鼠标等电脑配件中都配有1-2部单片机。 汽车上一般配备几十部单片机，复杂的工业控制系统上甚至可能有数百台单片机在同时工作！单片机的数量不仅远超过PC机和其他计算的总和，甚至比你预想的还要

7、多。1 总体设计方案 根据本次课题的设计任务，进行分析得到：本次设计用74ls164实现单片机的串行输入，并行输出。串行数据转化为并行数据的设计，在总体上大致可分为以下几个部分组成：1复位、震荡电路 ，2 单片机部分,3 74ls164芯片部分，4 LED灯部分。系统原理框如图1所示。 74164芯片 单片机复位、震荡电路 LED灯图1 系统原理框图整个电路的工作原理是通过键盘写入串行数据，经单片机处理由P3.0口输出传给74ls164芯片并行输出给LED灯显示。2 硬件电路设计 2.1 单片机系统 单片机又称单片微控制器,它不是完成某一个逻辑功能的芯片,而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。

8、概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。 单片机内部也用和电脑功能类似的模块，比如CPU，内存，并行总线，还有和硬盘作用相同的存储器件，不同的是它的这些部件性能都相对我们的家用电脑弱很多，不过价钱也是低的，一般不超过十几元即可.用它来做一些控制电器一类不是很复杂的工作足矣了。我们现在用的全自动滚筒洗衣机、排烟罩、VCD等等的家电里面都可以看到它的身影，它主要是作为控制部分的核心部件。它是一种在线式实时控制计算机，在线式就是现场控制，需要的是有较强的抗干扰能力，较低的成本，这也是和离

9、线式计算机的（比如家用PC）的主要区别。 单片机是靠程序的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，尤其是特殊的独特的一些功能，这是别的器件需要费很大力气才能做到的，有些则是花大力气也很难做到的。单片机最小系统如图2所示。图2 单片机最小系统 2.2 74ls164电路 74HCT164是高速硅门CMOS 器件，与低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引脚兼容。74HC164、74HCT164 是 8 位边沿触发式移位寄存器，串行输入数据，然后并行输出。数据通过两个输入端（DSA 或 DSB）之一串行输入；任一输入端可以用作高电平使能端，控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接

10、在一起，或者把不用的输入端接高电平，一定不要悬空。时钟 (CP) 每次由低变高时，数据右移一位，输入到 Q0， Q0 是两个数据输入端（DSA和 DSB）的逻辑与，它将上升时钟沿之前保持一个建立时间的长度。主复位 (MR) 输入端上的一个低电平将使其它所有输入端都无效，同时非同步地清除寄存器，强制所有的输出为低电平。74ls164功能图如图3所示。图3 74ls164功能图 CLOCK 时钟输入端。 CLEAR 同步清除输入端（低电平有效）。 A，B 串行数据输入端。 QAQH 输出端极限值 。 74ls164是8位并出串行移位寄存器.功能是将数据串行移入,并行输出.P!4=VCC,P7=GN

11、D。 P1=A、P2=B两脚是数据串行移入口，P8=时钟，P9=清除。 P3=QA,P4=QB,P5=QC,P6=QD,P10=QE,P11=QF,P12=QG,P13=QH是并行输入口。 74ls164与单片机、LED灯的连接图如图4所示。图4 74ls164连接图3 软件设计 这次的串-并数据转换课程设计使用了模块化设计的思想。 对于分布式单片机的开发挑战，其解决的方法就是模块化。在一大片紧密耦合的代码中，每个单元都可能与其他单元进行直接的接口。而模块化应用则正好与它相反，它由小块的、分散的代码块组合成，每一块都是独立的。因此，这些代码都有着自己的功能，他们都有各自的生命周期和时间表。最终

12、的成果则是可以组合形成另一个独立的个体，进行集成，继而让我们使用。 模块化思维就是要在编写任何一个功能模块或函数的时候要多想一些,不要限制在只完成当前任务的简单思路上,想想看这模块是否可以脱离这个系统存在,是否可以通过简单的修改参数的方法在其他系统系统和应用环境下直接引用，这样就可以将其作用在其它地方，避免了你一个小小的引用就要重复设计 。3.1 主程序主程序流程图如图5所示。 开始 将数据移入74164芯片移入数据8次NY将数据输出到LED 显示 结束 图5 主程序流程图3.2串口工作方式0 在方式0下，串行口作为同步移位寄存器使用，这时以 RXD（P3.0）端作为数据移位的入口和出口，而由

13、TXD（P3.1）端提供移位时钟脉冲。这种方式主要用于扩展I/O接口。移位数据的发送和接收以8位为一组，低位在前高位在后。其格式为：··D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 ·· 使用方式0实现数据的移位输入输出时，实际上是把串行口变成为并行口使用。串行口作为并行输出口使用时，要有“串入并出”的移位寄存器（例如74LS164、74HC164等）配合 。4 调试分析 当按下电路运行按键时，串行数据转换为并行数据调试结果如图6所示。图6 调试结果当按下电路运行按键时，LED显示对应的数字。调试结果正确。5 结论总结 根据实验结果，这次设计基本完成了

14、设计要求，但是由于个人能力原因还有在硬件方面的一些限制要求,开始没有做出来，不过在老师的指导下还是完成了。 这次课程设计是对我的综合能力的检验过程，是一个知识探索的过程，是将理论运用于实际的一次尝试。这次设计极大的锻炼了我的动手能力，使理论与实践联系起来，同时学到了很多在书本上学不到的东西。可以说，这是对以前所学东西的一个巩固，同时也是对所学知识的一个查漏补缺的过程，更是对今后所学知识的一个铺垫过程。6心得体会 经过两周的单片机课程设计，最终完成了串并转换接口的设计。从整体情况来看，这次课程设计还是成功而且意义非常重大的，毕竟这次课程设计是在老师的耐心指导帮助下,通过自己亲自编程，一步一步地调

15、试运行，最后得出设计结果，为毕业设计打下了一定的基础。 本次课程设计是对我们的综合能力的检验过程，是一个知识探索的过程，是将理论运用于实际的一次尝试。这次设计极大的锻炼了我的动手能力，使理论与实践联系起来，同时学到了很多在书本上学不到的东西。可以说，这是对以前所学东西的一个巩固，同时也是对所学知识的一个查漏补缺的过程，更是对今后所学知识的一个铺垫过程。 本次课程设计和以往的课程设计有一个很大的不同点，就是动手能力要求很高。通过对单片机的深入学习和掌握，学会了单片机的基础编程和硬件处理。虽然以前做过相关的实验，但这次课程设计让我增长了更多的知识，单片机课程设计重点在于找到一种合理的设计方案，进而

16、安排硬件，配置参数，同时还需要很巧妙的软件编程。程序编写完了，需要一步一步地调试运行，如果程序运行有误，可以通过单步运行的形式运行程序，以便检查问题所在。从这次的课程设计中，我真真正正的意识到，在以后的学习中，要不断加强理论知识的学习，并把所学的理论知识应用到实际当中，学习单片机也是如此，程序只有在经常写读的过程中才能提高，这也是我在这次课程设计中最大的收获。参考文献 1 刘复华.单片机及其应用系统.北京:清华大学出版社,1992.3 2 肖金球. 单片机原理与接口技术.M.北京:清华大学出版社,2004.12 3 郭天祥. 新概念51单片机C语言教程入门、提高、开发、拓展.电子工业出版社，2009.1 4 赖麒文.8051单片机 C语言彻底应用 北京：科学出版社，2002 5 李学海.标准80C51单片机基础教程.北京：北京航空航天大学出版社，2006.8 附录1 电路图2 主程序#include<reg51.h>#incl