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74HC595的最終指南：高效的8位移位寄存器芯片
2024-04-19 4008

移位寄存器是使用順序邏輯存儲和傳輸二進制數據的設備。這是一個雙向電路，將每個數據的每個數據從輸入移動到每個時鐘脈衝的輸出。當前有多種移位寄存器模型，其中74HC595是這樣的串行並行輸出移位寄存器。它的功能是將串行信號轉換為並行信號，並且通常用於各種數字管和DOT矩陣屏幕的驅動芯片中。本文將以引腳和應用程序介紹其具體信息。

74HC595的概述

74HC595 是8位串行輸入，並行輸出移位寄存器，其並行輸出是三態輸出。在SCK（串行時鐘）的上升邊緣上，串行數據通過SDL（序列數據輸入）輸入到內部8位移位寄存器，並從Q7'（最高位序列數據輸出）終端輸出。並行輸出發生在LCK的上升邊緣（閂鎖控制）。目前，將8位移位寄存器中的數據鎖定到8位並行輸出寄存器中。當OE（輸出啟用）控制信號較低（啟用狀態）時，並行輸出端子的輸出值等於存儲在並行輸出寄存器中的值。

替代方案和等效物

- SN74HC595MPWREP

74HC595的引腳和功能

74HC595共有16個引腳。特定的引腳圖及其功能如下。

引腳1（SER）：序列數據輸入

Ser引腳是74HC595的串行數據輸入引腳。可以通過此引腳將數據輸入芯片位。工作時，我們首先將序列數據輸入此引腳，然後通過時鐘銷將輸入數據轉移到移位寄存器中，以實現數據的並行傳輸。

引腳2（RCLK）：註冊時鐘輸入

RCLK引腳是74HC595的寄存器時鐘輸入引腳。當所有輸入數據都轉移到移位寄存器中時，我們調整RCLK PIN的級別更改，以同時將移位寄存器中的數據轉移到輸出寄存器中。該PIN的功能是控制數據的存儲操作。

引腳3（SRCLK）：時鐘輸入

SRCLK引腳是74HC595的移位寄存器時鐘輸入引腳。在移位操作期間，我們通過控制SRCLK引腳的級別更改將輸入數據轉移到移位寄存器中。該引腳的功能是控制移位操作的時鐘信號。

引腳4（OE）：輸出啟用輸入

OE引腳是74HC595的輸出啟動引腳。通過控制此引腳的水平，我們可以啟用或禁用輸出引腳。當OE引腳較高時，輸出引腳將被禁用，並且沒有輸入數據傳遞。當OE引腳較低時，輸出引腳將傳遞輸入數據。

引腳5（DS）：串行數據輸入（雙向）

DS引腳是74HC595的雙向串行數據輸入引腳。與引腳1（SER）不同，DS引腳可以由外部電路控制以實現雙向通信。該引腳在串行輸入模式和並行輸出模式之間進行切換。

引腳6（ST_CP）：輸出存儲觸發器時鐘輸入

ST_CP引腳是74HC595的輸出存儲觸發器時鐘輸入引腳。當輸出存儲觸發器時鐘信號發生變化時，輸出內存中的數據將基於當前輸入存儲在輸出引腳中。該PIN的功能是控制數據的存儲操作。

引腳7（sh_cp）：移位寄存器時鐘輸入

SH_CP引腳是74HC595的移位寄存器時鐘輸入引腳。當移位寄存器時鐘信號更改時，輸入數據將逐步轉移到移位寄存器中。該引腳的功能是控制移位操作的時鐘信號。

引腳8（Q7'）：輸出引腳

Q7'引腳是74HC595的第8位（最高位）輸出引腳，用於輸出移位寄存器中的第8位數據。該PIN的級別狀態由輸入數據和移位寄存器中的數據確定。

引腳9-16（Q0-Q7）：7個輸出引腳

Q0至Q7引腳是74HC595（包括Q0至Q7）的8個輸出引腳，用於將數據從最低位輸出到移位寄存器中的最高位。每個引腳對應於一些數據輸出。通過這些引腳，可以並行輸出移位寄存器中的數據。

74HC595的邏輯圖

74HC595的應用

74HC595通常在以下區域使用。

繼電器控制

74HC595的並行輸出特性使其能夠同時驅動多個繼電器，並且每個繼電器都可以控制一個或多個電氣設備。因此，通過理性電路設計和編程，我們可以構建靈活而強大的電氣控制系統。

數字輸出擴展

通過將微控制器的輸出引腳連接到74HC595的串行輸入引腳，我們能夠實現輸出端口的擴展功能，從而提供了更可控制的輸出引腳。這樣，我們可以利用74HC595的並行輸出功能，以將微控制器的有限輸出端口擴展到更多的控制點，從而精確控制多個設備或組件。

顯示控件

在控制LCD顯示的情況下，74HC595能夠利用其串行輸入和並行輸出特性將從微控制器發送的顯示數據移至其內部寄存器中。隨後，它通過閂鎖操作並平行於LCD的驅動器電路輸出這些數據。這樣，我們可以以平滑的方式動態地更新LCD顯示器上的內容，無論是文本，圖像還是視頻。

音樂擊敗光

當我們將Beat Control算法與74HC595 Shift寄存器結合使用時，我們可以巧妙地創建一個與音樂節拍完全同步的LED光效果。節拍控制算法作為核心，負責準確捕獲音樂的節奏變化並生成相應的控制信號。這些信號不僅是簡單的切換命令，還可以包含閃爍LED的頻率，亮度和顏色變化。74HC595可以通過利用其串行輸入和並行輸出特性來方便地控制多個LED的ON/OFF狀態。

基於74HC595的多位數LED顯示的設計

靜態顯示

每個LED顯示器的段選擇線連接到74HC595的並行輸出，因此每個位都可以獨立顯示（請參見下圖）。同時，由於每個位的顯示由獨立的74HC595並行輸出端口控制，因此控制了段選擇代碼，因此顯示的字符可以不同。但是，對於N位LED顯示要求，我們需要N 74HC595芯片和n+3 I/O線。這確實佔用了更多的資源，並且成本相對較高。這種設計顯然對多位數LED顯示器無益，因為它增加了系統的複雜性和成本負擔。

動態顯示

在多位LED顯示應用程序中，為了簡化電路，降低成本並節省系統資源，我們可以並行連接所有N位段代碼選擇，並通過74HC595控制它們（請參閱下圖）。由於所有LED的段選擇代碼均由該74HC595的並行輸出端口統一控制，因此N-BIT LED將顯示相同的字符。如果我們希望每個人都顯示不同的字符，則應使用掃描方法。這意味著在任何給定時間，我們只有一個顯示字符的LED。在某個時刻，74HC595的並行輸出端口將輸出相應字符的段選擇代碼。同時，位選擇控件I/O端口將將頻率級別發送到顯示位，以確保正確顯示相應的字符。此過程將依次進行，以便每個LED顯示一次應顯示的字符。值得注意的是，由於74HC595具有閂鎖功能，並且在實際操作中選擇串行輸入段代碼需要花費一定時間，因此我們不需要額外的延遲來形成視覺持久效果。

LED Dynamic Display Drive Circuit Wiring

LED駕駛員電路設計基於位移緩衝芯片74HC595

74HC595芯片是74系列的成員。它具有快速，低功耗和簡單操作的特徵。它可以輕鬆用作微控制器接口來驅動LED。

LED顯示屏

由於低價，低功耗和可靠的性能，七個段發光二極管顯示器（也稱為LED顯示器）已被廣泛用於各種儀器。當前市場上有許多類型的專用LED驅動程序。儘管大多數人的功能都豐富，但它們的價格相應高。因此，在低成本和簡單的系統中使用這些驅動器不僅浪費了資源，而且還會增加產品的成本。使用74HC595驅動LED具有許多優勢。首先，其駕駛速度很快，功耗相對較低。其次，74HC595可以靈活地驅動不同數量的LED，無論是常見的陰極LED顯示器還是常見的陽極LED顯示屏，都可以輕鬆處理它。此外，通過軟件控制，我們可以輕鬆調整LED的亮度，甚至在必要時關閉顯示器（數據仍然保留），進一步降低功耗，並隨時在需要時喚醒顯示器。使用74HC595設計的電路不僅具有簡單的軟件和硬件設計，低功耗，強大的駕駛能力，而且佔用I/O線更少。因此，它已成為一種低成本且靈活的設計解決方案，尤其適合對成本和資源有嚴格要求的方案。

74HC595芯片LED驅動電路設計

下圖是使用AT89C2051和74HC595接口設計的顯示面板電路。

P1端口的P115，P116和P117用於控制LED顯示屏。它們分別連接到SLCK，SCLK和SDA引腳。三個數字試管用於顯示電壓值。電路板上安裝了三個數字管以顯示電壓值。其中，LED3位於最左邊，LED1位於最右邊。發送數據時，我們首先發送LED3的顯示代碼，最後發送LED1的顯示代碼。LED的亮度通過調節從PR1到PR3的電阻來控制。該設計不僅確保了數據顯示的順序，還可以靈活地調整亮度。