74hc595是一个8位串行输入、平行输出的位移缓存器:平行输出为三态输出。在sck的上升沿,单行数据由sdl输入到内部的8位位移缓存器,并由q7‘输出,而平行输出则是在lck的上升沿将在8位位移缓存器的数据存人到8位平行输出缓存器。当串行数据输人端oe的控制信号为低使能时,平行输出端的输出值等于平行输出缓存器所存储的值。而当oe为高电位,也就是输出关闭时,平行输出端会维持在高阻抗状态。
74hc595芯片引脚图及功能
74hc595引脚图
74hc595管脚功能
74hc595芯片逻辑图
下面这个74hc595芯片逻辑图,输出使能端13脚我们一直让它使能,复位端10脚我们一直让它无效,这两个引脚在硬件设计时为了方便,就直接给它们连到相应的电平上了。程序中我们只需要关注数据输入引脚14脚、移位脉冲引脚11脚和锁存脉冲引脚12脚。
图中的sra——srh是移位寄存器(shiftregister),数据从它们的d引脚输入,从q引脚输出,每次移位脉冲引脚(shiftclock)提供一个脉冲,d引脚的数据就会输出并保持到q引脚,因为这里的移位脉冲引脚(shiftclock)是连到每一个sr上的,所以自然每次给一个移位脉冲的时候,所有的数据都向后移动了一位。
这里我们注意到,sra的d脚连接的是串行数据输入,也就是我们的数据引脚。所以每次给脉冲移位之前,我们需要准备好该引脚的值,因为每次给一个脉冲,它的数据就会移入后方。
很直观的看到,我们给几个脉冲,数据引脚就会有几次被移入移位寄存器,并且这些值会保持在各个sr的q脚。所以假设我们要将一个字节移入移位寄存器,因为1个字节是8位的,所以我们需要给出8个脉冲,那么sra——srh的q脚就保持了这8位值,再看看这8位值,它是先在数据引脚输出的值就会走得越远,所以如果我们先输出数据高位的话,最高位在8个脉冲后就会跑到srh的q脚。这就像我们排队一样,一个寄存器里面有8个位置,每次给一个脉冲就好比一次呼叫:“大家可以往前移一位了!”就这样,队伍不断得往前移。
然后我们看到lra——lrh,它们是锁存寄存器(latchregister),每次锁存脉冲引脚(latchclock)给一个脉冲,q脚就会输出并保持d脚的值。lr和sr其实是差不多的功能,只是sr多了个复位脚。
我们可以把lr看成是照相机,锁存脉冲引脚就相当于是照相机的快门,我们给一个锁存脉冲,那么数据就被锁存在了对应的q脚。而当我们没有操作锁存引脚的时候,照相机只是摆在那里,不管队伍怎么前进了,照相机的输出始终是不变的。只有某次按下了快门,所有的照相机的照片就都更新了一次。
大概有人会问,图中的三角形加小圆圈是什么呢?那是非门,说白了就是如果它前面是0,后面就是1;前面是1,后面就是0。还有就是贴在方形锁存器上的那些小圆圈,也是起到反向的左右。
74hc595使用方法
74hc595的数据端
q0--q7:八位并行输出端,可以直接控制数码管的8个段。
q7:级联输出端。将它接下一个595的ds端。
ds:串行数据输入端,级联的话接上一级的q7。
74hc595的控制端说明
/mr(10脚):低电平时将移位寄存器的数据清零。通常我将它接vcc。
sh_cp(11脚):上升沿时数据寄存器的数据移位。q0->q1->q2-->q3-->...-->q7;下降沿移位寄存器数据不变。(脉冲宽度:5v时,大于几十纳秒就行了。我通常都选微秒级)
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。通常我将st_cp置为低电平,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。我通常都选微秒级),更新显示数据。
/oe(13脚):高电平时禁止输出(高阻态)。如果单片机的引脚不紧张,用一个引脚控制它,可以方便地产生闪烁和熄灭效果。比通过数据端移位控制要省时省力。
注1)74164和74595功能相仿,都是8位串行输入转并行输出移位寄存器。74164的驱动电流(25ma)比74595(35ma)的要小,14脚封装,体积也小一些。
2)74595的主要优点是具有数据存储寄存器,在移位的过程中,输出端的数据可以保持不变。这在串行速度慢的场合很有用处,数码管没有闪烁感。
3)595是串入并出带有锁存功能移位寄存器,它的使用方法很简单,如下面的真值表,在正常使用时st_cp为低电平,/oe为低电平。从ds每输入一位数据,串行输入时钟sh_cp上升沿有效一次,直到八位数据输入完毕,输出时钟st_cp上升沿有效一次,此时,输入的数据就被送到了输出端。
74hc595具体使用的步骤
第一步:目的:将要准备输入的位数据移入74hc595数据输入端上。方法:送位数据到_595。
第二步:目的:将位数据逐位移入74hc595,即数据串入方法:sh_cp产生一上升沿,将ds上的数据移入74hc595移位寄存器中,先送低位,后送高位。
第三步:目的:并行输出数据。即数据并出方法:st_cp产生一上升沿,将由ds上已移入数据寄存器中的数据送入到输出锁存器。
说明:从上可分析:从sh_cp产生一上升沿(移入数据)和st_cp产生一上升沿(输出数据)是二个独立过程,实际应用时互不干扰。即可输出数据的同时移入数据。
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