74HC595芯片的特點/使用方法/軟硬件的設計實例

74HC595芯片是74系列的一種，具有速度快、功耗小、操作簡單的特點，可以方便地用于單片機接口進行驅(qū)動LED的操作。本文介紹這種芯片的特點和使用方法，并給出軟硬件的設計實例。

1.LED顯示器

七段發(fā)光二極管顯示器，又叫LED顯示器，因其價格低廉、功耗較小和性能可靠等優(yōu)點，在各種儀器儀表中得到了廣泛的應用?，F(xiàn)在市場上出售得到專用LED驅(qū)動器種類有很多，且大多數(shù)功能較多，但價格相應地也較高，如果用在低成本的簡單系統(tǒng)中，不僅是一種資源的浪費，而且增加了產(chǎn)品的成本。用74HC595芯片驅(qū)動LED有以下特點：速度快，功耗較小，LED的數(shù)目多少隨意，既可以控制共陰極的LED顯示器，也可以控制共陽極的LED顯示器，可以軟件控制LED的亮度，還可以在必要的時候關斷顯示（數(shù)據(jù)保留），以減少功耗，并可隨時喚醒顯示。用它設計的電路，不僅軟硬件設計簡單，而且功耗低，驅(qū)動能力強，占用I/O口線較少，是一種造價低廉，應用靈活色設計方案。

2.74HC595介紹

74HC595內(nèi)含8位串入、串/并出移位寄存器和8位三態(tài)輸出鎖存器。寄存器和鎖存器分別有各自的時鐘輸入（SCLK和SCLK），都是上升沿有效。當SCLK從低到高電平跳變時，串行輸入數(shù)據(jù)（SDA）移入寄存器;當SLCK從低到高電平跳變時，寄存器的數(shù)據(jù)置入鎖存器。清除端（CLR）的低電平只對寄存器復位（QS為低電平），而對鎖存器無影響。當輸出允許控制（EN）為高電平時，并行輸出（Q0～Q7）為高阻態(tài)，而串行輸出（QS）不受影響。

圖1 74HC595

74HC595最多需要5根控制線，即SDA、SCLK、SLCK、CLR和EN。其中CLR可以直接接到高電平，用軟件來實現(xiàn)寄存器清零;如果不需要軟件改變亮度，EN可以直接接到低電平，二勇硬件來改變亮度。把其余三根線和單片機的I/O口相接，即可實現(xiàn)對LED的控制。

數(shù)據(jù)從SDA口送入74HC595，在每個SCLK的上升沿，SDA口上的數(shù)據(jù)移入寄存器，在SCLK的第9個上升沿，數(shù)據(jù)開始從QS移出。如果把第一個74HC595的QS和第二個74HC595的SDA相接，數(shù)據(jù)即移入第二個74HC595中，照此一個一個接下去，可接任意多個。數(shù)據(jù)全部送完后，給SLCK一個上升沿，寄存器中的數(shù)據(jù)即置入鎖存器，此時如果EN為低電平，數(shù)據(jù)即從并口Q0～Q7輸出，把Q0～Q7與LED的8段相接，LED就可以實現(xiàn)顯示了。要想軟件改變LED的亮度，只需改變EN的占空比就行了，

3.電路設計

3.1硬件電路

圖2是用AT89C2051與74HC595接口設計的顯示面板電路。

圖2 顯示面板電路

P1口的P115、P116、P117用來控制LED的顯示，分別接到SLCK、SCLK和SDA腳。三個數(shù)碼管用來顯示電壓值的大小。在電路板上，LED3在最左邊，LED1在最右邊，送數(shù)據(jù)時，先送LED3的顯示碼，最后送LED1的顯示碼。LED的亮度用PR1～PR3的阻值來控制。

3.2顯示驅(qū)動程序

用DISP1、DISP2、DISP3三個連續(xù)的單元存放顯示數(shù)據(jù)，在CPU初始化完成后，調(diào)用LRDISP子程序清除74HC595的寄存器，在以后調(diào)用顯示子程序DISPLAY前就不用再調(diào)用清除子程序了。現(xiàn)將兩個子程序?qū)懗鋈缦拢?/p>

清除子程序：

CLRDISP：

MOVR2，#24; 三個數(shù)碼管，一共24位

CLRBIT：

CLRSCLK;寄存器時鐘拉低

CLRC;寄存器清零

MOVSDA，C;送入74HC595

SETBSCLK;時鐘的上升沿送入寄存器

DJNZR2，CLRBIT;送完24位

RET;子程序返回

顯示子程序：

DISPLAY：

CLRSLCK;鎖存器時鐘拉低

MOVR3，#3;三個數(shù)碼管

MOVR0，#DISP3;從第三個開始送

DISP1：

MOVA，@R0;送8位數(shù)到74HC595

MOVR2，#8

DISP2：

CLRSCLK

RLCA

MOVSDA，C

SETBSCLK

DJNZR2，DISP2;送完一個字節(jié)

DECR0;送下一個數(shù)碼管的顯示數(shù)據(jù)

DJNZR3，DISP1;送完三個字節(jié)

SETBSLCK;時鐘的上升沿寄存器數(shù)據(jù)送入鎖存器

RET;子程序返回

結(jié)束語

從以上例子可以看出，用74HC595設計LED驅(qū)動電路，硬件和軟件的設計都不存在復雜的技術(shù)問題，特別是軟件設計。另外，74HC595不僅可以用來驅(qū)動LED顯示器，而且能夠用來驅(qū)動發(fā)光二極管，每個74HC595可以同時驅(qū)動8個發(fā)光二極管。在I/O口線較為緊張的情況下，這不失為一種解決方案。在對產(chǎn)品的體積要求不高、并且希望降低成本時，采用這種方案較為理想。
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