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74ch595译码器的工作原理和逻辑功能

个人简历制作 时间:2020-02-29

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74HC595完整中文资料
篇一:74ch595译码器的工作原理和逻辑功能

74HC595芯片是一种串入并出的芯片,在电子显示屏制作当中有广泛的应用。

74HC595是8位串行输入/输出或者并行输出移位寄存器,具有高阻、关、断状态。

三态。特点 8位串行输入 8位串行或并行输出 存储状态寄存器,三种状态 输出寄存器可以直接清除 100MHz的移位频率 输出能力 并行输出,总线驱动 串行输出;

标准 中等规模集成电路应用 串行到并行的数据转换 Remote control holding register. 描述 595是告诉的硅结构的CMOS器件, 兼容低电压TTL电路,遵守JEDEC标准。

595是具有8位移位寄存器和一个存储器,三态输出功能。 移位寄存器和存储器是分别的时钟。数据在SCHcp的上升沿输入,在STcp的上升沿进入的存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起,则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。 移位寄存器有一个串行移位输入(Ds),和一个串行输出(Q7’),和一个异步的低电平复位,存储寄存器有一个并行8位的,具备三态的总线输出,当使能OE时(为低电平),存储寄存器的数据输出到总线。

CPD决定动态的能耗, PD=CPD×VCC×f1+∑(CL×VCC2×f0) F1=输入频率,CL=输出电容 f0=输出频率(MHz) Vcc=电源电压 引脚说明符号引脚描述

内部结构

结合引脚说明就能很快理解 595的工作情况

引脚功能表:

真值表:

74595的控制端说明:

/SRCLR(10脚): 低点平时将移位寄存器的数据清零。通常我将它接Vcc。

SRCK(11脚):上升沿时数据寄存器的数据移位。QA-->QB-->QC-->...-->QH;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)

RCK(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RCK置为低电平,) 当移位结束后,在RCK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。 /G(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。

与164只有数据清零端相比,595还多有输出端时能/禁止控制端,可以使输出为高阻态。

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,在正常使用时SCLR为高电平, G为低电平。从SER每输入一位数据,串行输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SCLR为高电平, G为低电平。从SER每输入一位数据,串行输入时钟SCK上升沿有效一次,直到八位数据输入完毕,输出时钟上升沿有效一次,此时,输入的数据就被送到了输出端。入时钟SCK上升沿有效一次,直到八位数据输入完毕,输出时钟上升沿有效一次,此时,输入的数据就被送到了输出端。

其实,看了这么多595的资料,觉得没什么难的,关键是看懂其时序图,说到底,就是下面三步(引用):

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 P1.0。

第二步:目的:将位数据逐位移入74HC595,即数据串入

方法:P1.2产生一上升沿,将P1.0上的数据移入74HC595中.从低到高。

第三步:目的:并行输出数据。即数据并出

方法:P1.1产生一上升沿,将由P1.0上已移入数据寄存器中的数据74ch595译码器的工作原理和逻辑功能。

送入到输出锁存器。

说明: 从上可分析:从P1.2产生一上升沿(移入数据)和P1.1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。

而具体编程方法为

如:R0中存放3FH,LED数码管显示“0”

;*****接口定义:

DS_595 EQU P1.0 ;串行数据输入(595-14)

CH_595 EQU P1.2 ;移位时钟脉冲(595-11)

CT_595 EQU P1.1 ;输出锁存器控制脉冲(595-12)

;*****将移位寄存器内的数据锁存到输出寄存器并显示

OUT_595:

CALL WR_595 ;调用移位寄存器接收一个字节数据子程序 CLR CT_595 ;拉低锁存器控制脉冲

NOP

NOP

SETB CT_595 ;上升沿将数据送到输出锁存器,LED数码管显示“0”

NOP

NOP

CLR CT_595

RET

;*****移位寄存器接收一个字节(如3FH)数据子程序

WR_595:

MOV R4,#08H ;一个字节数据(8位)

MOV A,R0 ;R0中存放要送入的数据3FH LOOP:

;第一步:准备移入74HC595数据

RLC A ;数据移位

MOV DS_595,C ;送数据到串行数据输入端上(P1.0) ;第二步:产生一上升沿将数据移入74HC595

CLR CH_595 ;拉低移位时钟

NOP

NOP

setb CH_595 ;上升沿发生移位(移入一数据) DJNZ R4,LOOP ;一个字节数据没移完继续

RET

而其级联的应用

74HC595主要应用于点阵屏,以16*16点阵为例:传送一行共二个字节(16位)

如:发送的是06H和3FH。其方法是:74ch595译码器的工作原理和逻辑功能。

1.先送数据3FH,后送06H。

2.通过级联串行输入后,3FH在IC2内,06H在IC1内。应用如图二

3.接着送锁存时钟,数据被锁存并出现在IC1和IC2的并行输出口上显示。

编程方法:

数据在30H和31H中

;MOV 30H,#3FH

;MOV 31H,#06H

;*****接口定义:

DS_595 EQU P1.0 ;串行数据输入(595-14)

CH_595 EQU P1.2 ;移位时钟脉冲(595-11)

CT_595 EQU P1.1 ;输出锁存器控制脉冲(595-12)

;*****串行输入16位数据

MOV R0,30H

CALL WR_595 ;串行输入3FH

nop

NOP

MOV R0,31H

CALL WR_595 ;串行输入06H

NOP

NOP

SETB CT_595 ;上升沿将数据送到输出锁存器,显示 NOP

NOP

CLR CT_595

RET

MC74HC595A包括一个8位移位寄存器和一个8位D型锁存器和三态并行输出。移位寄存器接受串行数据并提供串行输出。移位寄存器也提供并行数据输出和8位锁存器。移位寄存器和锁存器都有独立的时钟输入。这个IC还具有异步复位的功能。

HC595A可以直接和CMOS MPU的和MCU的SPI接口进行连接。

点阵屏显示原理及实验详解
篇二:74ch595译码器的工作原理和逻辑功能

标题:LED点阵屏学习攻略 共享资料

LED点阵屏学习攻略

在经历了将近一个学期断断续续的点阵屏学习后,最后终于在AVR平台下完成了128*32点阵屏的无闪烁显示。现把整个学习过程总结如下:

无论是51单片机还是AVR单片机,点阵屏的显示原理是一样的,所以首先从51讲起。

说明:以下所有试验如无特殊说明均在Keil uVision3 + Proteus 6.9 SP5下仿真完成。

一.基于51的点阵屏显示:(1)点亮第一个8*8点阵:

1.首先在Proteus下选择我们需要的元件,AT89C52、74LS138、

MATRIX-8*8-GREEN(在这里使用绿色的点阵)。在Proteus 6.9中8*8的点阵总共有四种颜色,分别为MATRIX-8*8-GREEN,MATRIX-8*8-BLUE,MATRIX-8*8-ORANGE ,MATRIX-8*8-RED。

在这里请大家牢记:红色的为上列选下行选;其它颜色的为上行选下列选!而所有的点阵都是高电平选中列,低电平选中行!也就是说如果某一个点所处的行信号为低,列信号为高,则该点被点亮!此结论是我们编程的基础。

2.在选择完以上三个元件后,我们开始布线,具体如下图:

这里P2是列选,P3连接38译码器后作为行选。

选择38译码器的原因:38译码器每次可输出相应一个I/O口的低电平,正好

与点阵屏的低电平选中行相对,并且节省了I/O口,大大方便了我们的编程和以后的扩展。

3.下面让我们把它点亮,先看一个简单的程序:

(将奇数行偶数列的点点亮,效果如下图)

下面是源代码:

/************8*8LED点阵屏显示*****************/

#include<reg52.h>

void delay(int z) //延时函数

{

int x,y;

for(x=0;x<z;x++)

for(y=0;y<110;y++);

}

void main()

{

while(1)

{

P3=0; //行选,选择第一行

P2=0x55; //列选,即该行显示的数据

delay(5); //延时

/*****下同*****/

P3=2; //第三行

P2=0x55;

delay(5);

P3=4; //第五行

P2=0x55;

delay(5);

P3=6; //第七行

P2=0x55;

delay(5);

}

}

上面的程序实现了将此8*8点阵的奇数行偶数列的点点亮的功能。重点让我们看while循环内,首先是行选P3=0,此时38译码器的输入端为000,则输出端为01111111,即B0端为低电平,此时选中了点阵屏的第一行,接着列选我们给P2口赋0x55,即01010101,此时又选中了偶数列,紧接着延时。然后分别对第三、五、七行进行相同的列选。这样就点亮了此点阵屏奇数行偶数列交叉的点。

完成这个程序,我们会发现其实点阵屏的原理是如此简单,和数码管的动态显

示非常相似,只不过换了一种方式而已。

4.完成了上面的点亮过程,下面我们让这个8*8的点阵屏显示一个汉字:“明” 先看效果图:

源代码如下:

/************8*8LED点阵屏显示*****************/

#include<reg52.h>

char code table[]={0x0f,0xe9,0xaf,0xe9,0xaf,0xa9,0xeb,0x11}; //"明"

void delay(int z) //延时函数

{

int x,y;

for(x=0;x<z;x++)

for(y=0;y<110;y++);

}

void main()

{

int num;

while(1) //循环显示

{ 字编码

AVR单片机595驱动8位数码管的显示的电路实现
篇三:74ch595译码器的工作原理和逻辑功能

AVR单片机595驱动数码管显示 一、电路实现

8

数码管是一种半导体发光器件,其基本单元是发光二极管。数码管按段数分为七段数码管和八段数码管(还有一种“米”字型的数码管,其段数更多),八段数码管比七段数码管多一个发光二极管单元(多一个小数点显示),其基本原理是:将所有LED的一端(正极、负极均可)连在一起作为一个公共端,然后通过分别控制这组LED的另一个端口来使部分LED点亮,从而达到显示一定字形的目的。

数码管的分类:按能显示多少个“8”可分为1位、2位、4位等等数码管;按发光二极管单元连接方式分为共阳极数码管和共阴极数码管。共阳数码管是指将所有发光二极管的阳极接到一起形成公共阳极(COM)的数码管。共阳数码管在应用时应将公共极COM接到+5V,当某一字段发光二极管的阴极为低电平时,相应字段就点亮。当某一字段的阴极为高电平时,相应字段就不亮。。共阴数码管是指将所有发光二极管的阴极接到一起形成公共阴极(COM)的数码管。共阴数码管在应用时应将公共极COM接到地线GND上,当某一字段发光二极管的阳极为高电平时,相应字段就点亮。当某一字段的阳极为低电平时,相应字段就不亮。我们在实际使用中一定要搞清楚数码管是共阴极的还是共阳极的。

数码管段、位引脚的确定(以4位8段数码管为例),我们在实际应用中购买的数码管不像电阻、电容、集成等元件那样有数据手册或者直接在元件上标明管脚序号和用途,并且市场上数码管的管脚排列顺序并不是一致的,所以我们购买回来的数码管一般都要亲自测量一下各个引脚的用途,怎么测量呢?

数码管引脚测量分三步:极性判断(共阳极还是共阴极)、公共端判断(位选端口)、段码端判断(段选端口)。

首先要确定数码管是共阴极还是共阳极的:找一个3到5V的直流电源,准备几个1K或者几百欧姆的电阻。将电源的正极串接一个电阻后连在数码管的任意一个脚上,然后将电源

的负极逐个接到数码管的其余引脚上,观察数码管的某一段是否会点亮,如果全部引脚试过都没有亮的,那么将电源正极(串电阻)换一个引脚再试,直到有一个LED发光,这时固定电源负极不动,电源正极(串电阻)逐个接到数码管的其余引脚上,如果有8段LED都亮,说明该数码管是共阴极的。相反,按住电源正极不动,电源负极逐个接到数码管的其余引脚上,如果有8个数码管全亮,那么该数码管是共阳极的。

确定了数码管的极性后,下面该确定数码管的位选端口了。仍旧按照第一步的测量方法,如果测量过程中发现当一个引脚固定后,逐个连接到其余端口上的时候,会有一个数码管的所有段都被点亮了,那么这个固定端就是一个位选端。依照这种方法依次找出其余的3个位选端即可。

最后确定段选端口,根据数码管的极性将电源正极(串电阻)或负极固定在一个位选端上,然后将电源的另一端逐个连接数码管的位选端口以外的引脚,当接到一个引脚上数码管的哪一段点亮,就能够确定该引脚对应那一段了,依次量出全部8段分别对应那个引脚。 经过上面的步骤后,我们就完成了数码管引脚的确定,其实在实际使用过程中,操作熟练的话是不必经过这么繁琐的步骤来确定数码管的引脚的。

数码管的驱动方式: 数码管要正常显示,就要用驱动电路来驱动数码管的各个段码,从而显示出我们要的数字,根据数码管的驱动方式的不同,可以分为静态式和动态式两类。

① 静态显示驱动:静态驱动也称直流驱动。静态驱动是指将公共端接到电源正极或者电源地上,每个数码管的每一个段码都由一个单片机的I/O端口进行驱动,或者使用如BCD码二-十进制译码器译码进行驱动。静态驱动的优点是编程简单,显示亮度高,缺点是占用I/O端口多,如驱动5个数码管静态显示则需要5×8=40根I/O端口来驱动,要知道一个I/O端口才32个呢:),实际应用时必须增加译码驱动器进行驱动,增加了硬件电路的复杂性。

② 动态显示驱动:数码管动态显示接口是单片机中应用最为广泛的一种显示方式之一,动态驱动是将所有数码管的8个显示笔划"a,b,c,d,e,f,g,dp"的同名端连在一起,另外为每个数码管的公共极COM增加位选通控制电路,位选通由各自独立的I/O线控制,当单片机输出字形码时,所有数码管都接收到相同的字形码,但究竟是那个数码管会显示出字形,取决于单片机对位选通COM端电路的控制,所以我们只要将需要显示的数码管的选通控制打开,该位就显示出字形,没有选通的数码管就不会亮。通过分时轮流控制各个数码管的的COM端,就使各个数码管轮流受控显示,这就是动态驱动。在轮流显示过程中,每位数码管的点亮时间为1~2ms,由于人的视觉暂留现象及发光二极管的余辉效应,尽管实际上各位数码管并非同时点亮,但只要扫描的速度足够快,给人的印象就是一组稳定的显示数据,不会有闪烁感,动态显示的效果和静态显示是一样的,能够节省大量的I/O端口,而且功耗更低。

在实际使用中,通常都是采用动态显示驱动的方法。在本实例中我们就是采用的动态驱动的方法。

数码管的性能参数:

电流:静态时,推荐使用10-15mA;动态时,16/1动态扫描时,平均电流为4-5mA,峰值电流50-60mA。

74ch595译码器的工作原理和逻辑功能。

电压:查引脚排布图,看一下每段的芯片数量是多少?当红色时,使用1.9V乘以每段的芯片串联的个数;当数码管的LED为绿色时,使用2.1V乘以每段的芯片串联的个数。

74HC595功能描述

在本实例中我们使用了一片74HC595来驱动8位数码管的位选端口,下面就简单介绍一下74HC595的功能。74HC595是带锁存功能的三态输出的8位串行输入/并行输出的移位寄存器。由于它自带锁存器,所以其数据在移位寄存器中的移位与锁存器的输出是独立的,当数据移位时,可以保持锁存器输出的数据不改变,等所有8位数据全部串入完成移位操作后,一次性的将数据打入锁存器中,从而实现了并行输出的同步改变。另外该芯片可以进行级联,能够实现8Xn个并口扩展。下图是74HC595的逻辑功能表

74HC595管脚描述:

QA--QH: 八位并行输出端,可以直接控制数码管的8个段。

QH': 级联输出端。我将它接下一个595的SI端。

SI: 串行数据输入端。 74595的控制端说明:

/SCLR(10脚): 复位引脚,低电平时将移位寄存器的数据清零。一般情况下接Vcc。

SCK(11脚):时钟引脚,上升沿时数据寄存器的数据移位。QA-->QB-->QC-->...-->QH;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。

RCK(12脚):锁存引脚,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。通常将RCK置为低电平,当移位结束后,在RCK端产生一个正脉冲(5V时,大于几十纳秒就行了),更新显示数据。

/G(13脚): 使能引脚。高电平时禁止输出(高阻态)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,通常可以直接接地GND。

A(14脚):数据串入引脚。

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。 74HC595还具有SPI功能,但在本例中我们先不使用,我们直接用单片机的普通I/O口模拟74HC595的时序来实现数据的串入74ch595译码器的工作原理和逻辑功能。

并出功能。从74HC595的逻辑功能表中我们可以分析出74HC595的工作过程:数据的串入和内部数据移位的操作由SCLK控制。SCLK的上升沿将移位寄存器中的数据由Qa向Qh依次移动一位,同时将数据线上的电平打入Qa,而最高位的数据Qh从SQh端移出。如果把SQh与另一片74HC595的数据端连接,那么SQh的串行输出就是第2片74HC595的串行数据输入,从而实现级联。74HC595在移位的过程中并不影响其锁存器的输出,移位寄存器中的数据是通过锁存端的上升沿打入到锁存器中的。正是由于74HC595具备了锁存功能,因而可以保证并行输出数据的稳定和数据同步改变的功能。经过以上分析我们可以得出74HC595控制数据输入输出的实现步骤:1、在SCLK上升沿期间将数据端串入的数据经过发送到移位寄存器中,如果需要发送8位的数据,则需要8个SCLK上升沿才能将8位数据全部输入到移位寄存器中。2、使锁存端产生一个上升沿,从而将移位寄存器中的数据打入到锁存器中并输出。 本实例中8位数码管显示电路的工作原理:8位数码管的8个段选端口全部并联接到单片机的PB口上。74HC595控制8位数码管的8个位选端,当某位选通后,点亮该位的数码管,使它显示相应的数字。 今天就讲到这里吧,下一节我们再介绍8位数码管显示的程序实现。

我们接着来完成8位数码管的显示实验。现在我们开始动手编写程序;

根据前面的介绍,我们应该已经能够知道编写一个AVR单片机的C语言程序的基本步骤和方法了。

下面给出这个程序的主程序文件,在这个程序中我们应该能够知道这个程序都包含了那几块,具体来说我们应该能够在这个程序中把以下几个部分找出来:预编译语句、全局变量的定义、函数的声明、主函数、函数定义。如果你还不能够准确找出这几部分,那么需要把前面的内容再详细阅读一下。

主程序代码

#include <avr/io.h> //io端口寄存器配置文件,必须包含

#include <util/delay.h> //GCC中的延时函数头文件

#include "hc595.h"

//unsigned char Led_Disbuf[10]={0x3F,0x06,0x5B,0x4F,0x66,0x6D,0x7D,0x07,0x7F,0x6F}; //共阴极

unsigned char Led_Disbuf[10]={0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90}; //共阳极

unsigned char ComBuf[8] = {0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};

//函数声明

extern void Delayus(unsigned int lus); //us延时函数

extern void Delayms(unsigned int lms); //ms延时函数

int main(void) //GCC中main文件必须为返回整形值的函数,没有参数

{

unsigned char i;

PORTB = 0xff; //PORTB输出低电平,使LED熄灭

DDRB = 0xFF; //配置端口PB全部为输出口

HC595_port_init();

while(1)

{

for(i = 0; i < 8;i++)

{

PORTB = Led_Disbuf[i]; //送段码

HC595_Send_Data(ComBuf[i]); //选通位选端口

Delayus(70); //延时

HC595_Send_Data(0x00); //位选通关闭

}

}

}

//us级别的延时函数

void Delayus(unsigned int lus)

{

while(lus--)

{

_delay_loop_2(4); //_delay_loop_2(1)是延时4个时钟周期,参数为4则延时16 //个时钟周期,本实验用16M晶体,则16个时钟周期为16/16=1us

}

}

//ms级别的延时函数

void Delayms(unsigned int lms)

{

while(lms--)

{

Delayus(1000); //延时1ms

}

}

在这个主程序文件中有人可能会注意到有一些我们前面没有介绍过的内容,比如extern这个单词,它在这里起什么作用?

这就牵涉到C语言的关键字了,关于C语言的关键字,我们可以到相关的C语言教材中去做详细了解,在这里我们只针对extern这个关键字作出解释,我们注意到extern用在一个函数声明的地方,它的作用就是把这个函数声明为外部函数,这样我们在整个项目的所有文件中就都可以调用这个函数了。同理extern也可以用来声明一个变量为外部变量。

我们可能还会有一个疑惑:#include "hc595.h"这个头文件包含语句中的hc595.h有什么作用,它是GCC提供的还是我们自己编写的?

本文来源:http://www.myl5520.com/gerenjianli/101788.html

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