74HC595芯片如何使用？

摘要： 74HC595是一款常用的串行输入/并行输出（Serial-in/Parallel-out）移位寄存器芯片，在数字电子领域有着广泛的应用，以下是对74HC595使用方法的详细介绍：...

74HC595是一款常用的串行输入/并行输出（Serialin/Parallelout）移位寄存器芯片，在数字电子领域有着广泛的应用，以下是对74HC595使用方法的详细介绍：

一、功能概述

74HC595是一种8位移位寄存器，可以通过串行数据输入的方式将数据存储在内部的寄存器中，并通过并行数据输出的方式将数据输出到相应的输出引脚上，它还具有级联能力，可以通过多个芯片级联扩展输出位数。

二、引脚及功能

74HC595的引脚及其功能如下：

三、内部结构和原理

74HC595芯片由一个移位寄存器和一个输出寄存器组成，移位寄存器用于接收串行输入数据并进行位移操作，输出寄存器用于锁存移位寄存器中的数据并提供并行输出。

实现原理如下：

1、数据输入：输入数据通过SER引脚以串行方式输入到移位寄存器中。

2、时钟信号：SRCLK引脚提供时钟信号，当信号上升沿到达时，移位寄存器中的数据将进行位移操作。

3、数据位移：在每个时钟脉冲上升沿时，移位寄存器中的数据向左移动一位，新的数据从SER引脚输入并进入移位寄存器的最低位，通过连续的位移操作，数据位逐渐从SER引脚传递到移位寄存器的高位。

4、数据锁存和并行输出：当需要锁存数据时，使用RCLK引脚提供一个时钟信号，在信号上升沿到达时，移位寄存器中的数据将被锁存到输出寄存器中，输出寄存器中的数据通过并行输出引脚（QA～QH）提供，并可连接到外部设备，每个引脚对应输出寄存器中的一个位，其状态取决于锁存的数据。

四、具体使用的步骤

1、准备输入的位数据：将要准备输入的位数据移入74HC595数据输入端上。

2、逐位移入数据：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。

3、并行输出数据：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，输入的数据就被送到了输出端。

五、多个74HC595级联

74HC595还支持级联使用，以扩展输出位数，级联连接步骤如下：

1、将第一个74HC595的QH'引脚（引脚9）连接到第二个74HC595的SER（引脚14）引脚。

2、连接第一个74HC595的SRCLK（引脚11）和RCLK（引脚12）引脚以及第二个74HC595的SRCLK（引脚11）引脚，以相同的时钟信号驱动两个芯片。

3、将第一个74HC595的QAQH引脚（引脚151）连接到需要控制的8位输出设备的输入引脚。

4、将第二个74HC595的QAQH引脚（引脚151）连接到另外8位输出设备的输入引脚。

5、分别连接每个74HC595的VCC引脚（引脚16）到正电源（通常为+5V），并将两者的GND引脚（引脚8）连接到共同的地线。

六、应用场景

74HC595广泛应用于需要少量IO控制多个输出的场景，如点阵屏控制、数码管显示等，它通过串行输入数据，经过移位和锁存后，实现并行输出，从而大大节省了单片机的IO口资源。

七、注意事项

在使用74HC595时，需要注意时钟信号的上升沿和下降沿时间，以确保数据能够正确移位和锁存。

在级联使用时，确保所有芯片的时钟信号同步。

根据设计需求，合理设置OE引脚的状态，以控制输出引脚的使能或禁用。

八、示例代码

以下是一个使用STM32F103控制点阵屏的示例代码片段：

#include "stm32f10x.h"
// 定义74HC595芯片引脚连接
#define SER_PIN    GPIO_Pin_0
#define SRCLK_PIN  GPIO_Pin_1
#define RCLK_PIN   GPIO_Pin_2
void SendTo595(uchar times, uchar byteData) { //times为控制第几个74HC595，byteData为级联的位
    for(j=times_595;j>0;j) {             //times_595为74HC595的级联个数
        for(i=8;i>0;i) {
            if(byteData==i) {
                if(j==times)
                    SER = 1;
            } else {
                SER = 0;
            }
            SH_CP = 1;         
            _nop_();
            _nop_();
            SH_CP = 0;          
        }  
        ST_CP = 1;       
        _nop_();
        _nop_();
        ST_CP = 0; 
    }
}

代码仅为示例，实际使用时需要根据具体硬件连接和需求进行调整。

74HC595是一款功能强大且灵活的移位寄存器芯片，通过合理的设计和编程，可以实现多种复杂的控制逻辑和显示效果。