74HC595在LED顯示屏中的應用

曲宏剛

【摘要】74HC595是具有8位移位寄存器和一個存儲器，三態輸出功能。本文介紹了芯片74HC595在LED顯示屏中的應用。

【關鍵詞】LED；芯片：應用：特點

【中圖分類號】TN104.3 【文獻標識碼】A 【文章編號】1672-5158（2013）04-0453-01

1、74HC595的應用

為解決串行傳輸中列數據準備和列數據顯示的時間矛盾問題，可以采用重疊處理的方法。即在顯示本行列數據的同時，準備下一行的列數據。為了達到重疊處理的目的，列數據的顯示就需要具有鎖存功能。

74HC595的外形如圖1.1所示

74HC595的數據端：

QA-QH：八位并行輸出端，可以直接控制數碼管的8個段。

OH：級聯輸出端。將它接下一個595的sI端。

SI：串行數據輸入端。

74HC595的控制端說明：

/SCLR（10腳）：低點平時將移位寄存器的數據清零。通常將它接Vcc。

SCK（11腳）：上升沿時數據寄存器的數據移位。QA→QB→QC→…→QH；下降沿移位寄存器數據不變。（脈沖寬度：5V時，大于幾十納秒就可以。通常都選微秒級）RCK（12腳）：上升沿時移位寄存器的數據進入數據存儲寄存器，下降沿時存儲寄存器數據不變。通常將RCK置為低電平，當移位結束后，在RCK端產生一個正脈沖（5V時，大于幾十納秒就可以。通常都選微秒級），更新顯示數據。/G（13腳）：高電平時禁止輸出（高阻態）。如果單片機的引腳不緊張，用一個引腳控制它，可以方便地產生閃爍和熄滅效果。比通過數據端移位控制要省時省力。

74HC595的主要優點是具有數據存儲寄存器，在移位的過程中，輸出端的數據可以保持不變。這在串行速度慢的場合很有用處，數碼管沒有閃爍感。與164只有數據清零端相比，595還多有輸出端時能/禁止控制端，可以使輸出為高阻態。

74HC595是具有8位移位寄存器和一個存儲器，具備三態輸出功能。移位寄存器和存儲器是分別的時鐘。數據在SCHcp的上升沿輸入，在STcp的上升沿進入的存儲寄存器中去。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。移位寄存器有一個串行移位輸入（Ds）、一個串行輸出（07）和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態的總線輸出，當使能OE時（為低電平），存儲寄存器的數據輸出到總線。

74HC595各個引腳的功能：

01～7是并行數據輸出口，即儲寄存器的數據輸出口

07串行輸出口，其端口接SPI總線的MISO接口

STcp存儲寄存器的時鐘脈沖輸入口

SHcp移位寄存器的時鐘脈沖輸入口

OE的非輸出使能端

MR的非芯片復位端

Ds串行數據輸入端

程序說明：

每當spi_shcp上升沿到來時，spi_ds引腳當前電平值在移位寄存器中左移一位，在下一個上升沿到來時移位寄存器中的所有位都會向左移一位，同時Q7'也會串行輸出移位寄存器中高位的值，這樣連續進行8次，就可以把數組中每一個數（8位的數）送到移位寄存器；然后當spi_stcp上升沿到來時，移位寄存器的值將會被鎖存到鎖存器里，并從01～7引腳輸出。

由74HC595組成的列驅動器在圖1.2中。它由16片74HC595組成128列的驅動，由16個行驅動器驅動16行。第一片列驅動器的SER端連接單片機輸出的串行列顯示數據，其07端連接下一片的SER端，各片均采用同樣的方法組成16片的級聯。各片相應的SRCLK、SRCLK*、RCLK端分別并聯，作為統一的串行數據移位信號、串行數據清零信號和輸出鎖存器打入信號。這樣的結構，使得各片串行移位能把128列的顯示數據依次輸入到相應的移位寄存器輸出端。移位過程結束之后，控制器輸出RCLK打入信號，128列顯示數據一起打入相應的輸出鎖存器。然后選通相應的行，該行的各列就按照顯示數據的要求進行顯示。

上圖分析是針對16行128列的LED點陣做出的。對于32行LED點陣的情況，需要把32行分成兩部分，即上部分的16行和下部分的16行分別各有一套獨立的128列驅動器，而兩部分的控制信號是共用的，每行的數據準備情況是相同的。當上半部分1行128列數據準備好之后，先不打入鎖存器，也不先選通該行，而是繼續為下半部分的同名行準備數據。只有當下半部行的128列數據也準備好以后，才把他們一起打入各自的輸出鎖存器，并發出該行信號。

上下部分同名行的選通信號是連在一起的。這樣，上下兩部分的同名行是同時顯示的。顯然32行結構的準備時間要長些，如果不采用時間重疊方法進行的話，顯示時間就更短了。在電路安排上上下兩部分的列串行數據（自第一片595的SER）是并聯的，上下兩部分的RCLK和SRCLK*信號也是并聯的，而SRCLK信號則是分開控制的。當上下部分信號都準備好之后，就發RCLK信號將上下部分各自的列數據一起打人其輸出鎖存器，最后在發出該行的行選通信號。上下部分的信號與控制的安排見圖1_3

2、小結

以上介紹了芯片74HC595在LED顯示屏中的應用，包括它的性能特點、控制腳位、驅動方式、控制時序等。采用這種芯片進行LED顯示屏的動態掃描顯示的設計時，具有驅動能力強、設計簡單、可靠性高、實用性好等優點，是LED顯示屏動態掃描的一種較好的選擇方案。