74HC138譯碼器擴展單片機IO驅動LED實驗

ID:103513 · 發表于 2016-1-17 04:30

從最開始玩單片機到做顯示部分，因為知識不足加上條件限制，所以顯示部分一直用單個LED，也嘗試做過數碼管，點陣，LCD，TFT，但是多數都以失敗告終，所以現在還是喜歡用多個LED做顯示部分，因為簡單嘛！從最初自己用一個IO口驅動一個LED的電路開始我就在想，C51的單片機只有32個IO口，要想點亮40個LED的話不是要用到40個IO口，當時一直想不通，后來終于在數電的書上找到了答案，深深體會到大2打醬油的危害啊！所以大2的同學一定要把數模電學好。
所謂的答案就是我今天要講的譯碼器，我這里用的是74HC138的譯碼器，它的封裝如圖所示：

這是一個3-8線的譯碼器，一般是用來進行外圍器件的擴展，具有很強的驅動能力，一共有16個引腳，用我的話來說就是只要使用單片機3個IO口就可以控制8個LED了，相當于擴展了5個IO口，是不是解決了我開始所說的問題，我們再來看看74HC138這塊芯片的引腳圖：

這里選擇輸入ABC分別接的是單片機的IO口，數據輸出Y0~Y7接的是8個LED做顯示，使能端這塊我還是有點模糊，總之他也是接單片機IO口就是了，也需要控制IO口輸出低電平高電平來控制，那么程序該怎么寫呢？我們來看看74HC138的真值表就知道了，

只要稍微學過數電的同學都能看的懂這個圖吧！至于這塊芯片的什么內部邏輯結構還有什么工作特性我這里就不講了，有興趣的同學可以自己去查資料，給出引腳圖和真值表是可以方便我們搭硬件電路和寫程序。
有了這點小理論，現在我們就來做實驗驗證一下吧！先說說這個實驗所要實現的功能，很簡單，就是寫程序控制6個IO口（3個數據輸入端，3個使能端）輸出高低電平給74HC138這塊芯片，然后用它的輸出端控制8個LED以1s的速度循環點亮。實驗所需器材如圖所示：

這里主要講一個USB接口ISP下載模塊：這是我在網上買的一個別人做好的模塊，它不僅可以把HEX文件下載到單片機上，還可以提供5V電源，是一個非常好用的東西。
接下來就是做硬件電路了，這是畫好的原理圖，只要原理圖用面包板去搭電路就可以了：

接下來寫程序：
#include <reg52.h>
sbit HC138A = P1^0; //定義譯碼器輸入端A  在 P1.0 管腳上
sbit HC138B = P1^1; //定義譯碼器輸入端B  在 P1.1 管腳上
sbit HC138C = P1^2; //定義譯碼器輸入端C  在 P1.2 管腳上
sbit G2A=P1^3;
sbit G2B=P1^4;
sbit G1=P1^5;
/*************************************************
*
*                延時函數
*
**************************************************/
void delay(unsigned int i)
{
  unsigned char j;
for(i; i > 0; i--)
      for(j = 255; j > 0; j--);

}
main()
{
G2A=0;G2B=0;G1=1;
while(1)
{
// 點亮第一個LED燈
HC138C = 0; HC138B = 0; HC138A = 0;
delay(1000); //延時
// 點亮第二個LED燈
HC138C = 0; HC138B = 0; HC138A = 1;
delay(1000); //延時
// 點亮第三個LED燈
HC138C = 0; HC138B = 1; HC138A = 0;
delay(1000);
// 點亮第四個LED燈
HC138C = 0; HC138B = 1; HC138A = 1;
delay(1000);
// 點亮第五個LED燈
HC138C = 1; HC138B = 0; HC138A = 0;
delay(1000);
// 點亮第六個LED燈
HC138C = 1; HC138B = 0; HC138A = 1;
delay(1000);
HC138C = 1; HC138B = 1; HC138A = 0;
delay(1000);
HC138C = 1; HC138B = 1; HC138A = 1;
delay(1000);
}
}
有了真值表，這個程序是十分簡單的，我這里為了看得明白些，所以寫的很通俗易懂，相應的程序就比較長，當然你也可以自己寫的簡單一些。
接下來最后一步就是看實驗現象了：上圖上圖

到此結束，實驗總結：同學們可能會發現，我們這里已經用了6個IO口去控制8個LED，才擴展了兩個IO口，是不是太少了，的確，但是一般大的電路是不會只用到一個138芯片的，一般都是幾塊芯片組合成邏輯電路來擴展，看得懂程序的同學會發現，這里的8個LED是不能同時點亮的，具體情況我也不是很明白，有個高手和我說擴展IO口最好不要用138，138主要是用來擴展存儲器的，要擴展IO口最好用74HC595，如果有明白這一塊的同學就留言給我說說哈！我在實驗中還發現一個小現象，就是撤掉LED正極和VCC連線的時候，用手去觸摸LED正極，8個LED還是會循環點亮的，但是亮度是非常小的，甚至有的時候我們人眼都看不見，為什么會出現這種現象呢？我用萬用表一端接我的手，一端接LED負極，發現LED兩端是有電流的，非常小，只有4uA，原理應該就是LED把我的手當做GND，把138芯片輸出的低電平當作VCC了。最后，還是那句話，這個實驗十分簡單，但是勿以善小而不為，為了實踐與理論的相結合，還是親手做一下才印象深刻，個人能力知識有限，如果有什么不對的地方望指教。13周考試周也快到了，要開始復習了，希望自己不要掛科，同學們也是。