74HC595芯片的特点/使用方法/软硬件的设计实例

74HC595芯片是74系列的一种，具有速度快、功耗小、操作简单的特点，可以方便地用于单片机接口进行驱动LED的操作。本文介绍这种芯片的特点和使用方法，并给出软硬件的设计实例。

1.LED显示器

七段发光二极管显示器，又叫LED显示器，因其价格低廉、功耗较小和性能可靠等优点，在各种仪器仪表中得到了广泛的应用。现在市场上出售得到专用LED驱动器种类有很多，且大多数功能较多，但价格相应地也较高，如果用在低成本的简单系统中，不仅是一种资源的浪费，而且增加了产品的成本。用74HC595芯片驱动LED有以下特点：速度快，功耗较小，LED的数目多少随意，既可以控制共阴极的LED显示器，也可以控制共阳极的LED显示器，可以软件控制LED的亮度，还可以在必要的时候关断显示（数据保留），以减少功耗，并可随时唤醒显示。用它设计的电路，不仅软硬件设计简单，而且功耗低，驱动能力强，占用I/O口线较少，是一种造价低廉，应用灵活色设计方案。

2.74HC595介绍

74HC595内含8位串入、串/并出移位寄存器和8位三态输出锁存器。寄存器和锁存器分别有各自的时钟输入（SCLK和SCLK），都是上升沿有效。当SCLK从低到高电平跳变时，串行输入数据（SDA）移入寄存器;当SLCK从低到高电平跳变时，寄存器的数据置入锁存器。清除端（CLR）的低电平只对寄存器复位（QS为低电平），而对锁存器无影响。当输出允许控制（EN）为高电平时，并行输出（Q0～Q7）为高阻态，而串行输出（QS）不受影响。

图1 74HC595

74HC595最多需要5根控制线，即SDA、SCLK、SLCK、CLR和EN。其中CLR可以直接接到高电平，用软件来实现寄存器清零;如果不需要软件改变亮度，EN可以直接接到低电平，二勇硬件来改变亮度。把其余三根线和单片机的I/O口相接，即可实现对LED的控制。

数据从SDA口送入74HC595，在每个SCLK的上升沿，SDA口上的数据移入寄存器，在SCLK的第9个上升沿，数据开始从QS移出。如果把第一个74HC595的QS和第二个74HC595的SDA相接，数据即移入第二个74HC595中，照此一个一个接下去，可接任意多个。数据全部送完后，给SLCK一个上升沿，寄存器中的数据即置入锁存器，此时如果EN为低电平，数据即从并口Q0～Q7输出，把Q0～Q7与LED的8段相接，LED就可以实现显示了。要想软件改变LED的亮度，只需改变EN的占空比就行了，

3.电路设计

3.1硬件电路

图2是用AT89C2051与74HC595接口设计的显示面板电路。

图2 显示面板电路

P1口的P115、P116、P117用来控制LED的显示，分别接到SLCK、SCLK和SDA脚。三个数码管用来显示电压值的大小。在电路板上，LED3在最左边，LED1在最右边，送数据时，先送LED3的显示码，最后送LED1的显示码。LED的亮度用PR1～PR3的阻值来控制。

3.2显示驱动程序

用DISP1、DISP2、DISP3三个连续的单元存放显示数据，在CPU初始化完成后，调用LRDISP子程序清除74HC595的寄存器，在以后调用显示子程序DISPLAY前就不用再调用清除子程序了。现将两个子程序写出如下：

清除子程序：

CLRDISP：

MOVR2，#24; 三个数码管，一共24位

CLRBIT：

CLRSCLK;寄存器时钟拉低

CLRC;寄存器清零

MOVSDA，C;送入74HC595

SETBSCLK;时钟的上升沿送入寄存器

DJNZR2，CLRBIT;送完24位

RET;子程序返回

显示子程序：

DISPLAY：

CLRSLCK;锁存器时钟拉低

MOVR3，#3;三个数码管

MOVR0，#DISP3;从第三个开始送

DISP1：

MOVA，@R0;送8位数到74HC595

MOVR2，#8

DISP2：

CLRSCLK

RLCA

MOVSDA，C

SETBSCLK

DJNZR2，DISP2;送完一个字节

DECR0;送下一个数码管的显示数据

DJNZR3，DISP1;送完三个字节

SETBSLCK;时钟的上升沿寄存器数据送入锁存器

RET;子程序返回

结束语

从以上例子可以看出，用74HC595设计LED驱动电路，硬件和软件的设计都不存在复杂的技术问题，特别是软件设计。另外，74HC595不仅可以用来驱动LED显示器，而且能够用来驱动发光二极管，每个74HC595可以同时驱动8个发光二极管。在I/O口线较为紧张的情况下，这不失为一种解决方案。在对产品的体积要求不高、并且希望降低成本时，采用这种方案较为理想。
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