2级74HC595D点亮8位数码管

四汐发表于 2025-4-20 23:02:49

<h1>本篇学习74HC595D点亮8位共阴极数码</h1>
<img src="data/attachment/forum/202504/20/221757kgig9g3mksgak3ge.png" alt="image.png" title="image.png" />
<img src="data/attachment/forum/202504/20/221806hgstff2v2jhrissh.png" alt="image.png" title="image.png" />
<h2>74HC595D简介</h2>
74HC595是一款串行输入，并行输出芯片，一个芯片内含有1个移位寄存器和1个存储寄存器，均为8位寄存器。
<table>
<thead>
<tr>
<th>Q0</th>
<th>Q1</th>
<th>Q2</th>
<th>Q3</th>
<th>Q4</th>
<th>Q5</th>
<th>Q6</th>
<th>Q7</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td>第8位数据</td>
<td>第7位数据</td>
<td>第6位数据</td>
<td>第5位数据</td>
<td>第4位数据</td>
<td>第3位数据</td>
<td>第2位数据</td>
<td>第1位数据</td>
</tr>
</tbody>
</table>
其功能引脚如下：
DS：串行数据输入引脚
SH：移位寄存器时钟引脚，上升沿时，移位寄存器中的bit 数据整体后移，并接受新的bit（从DS输入）
ST：存储寄存器时钟输入。上升沿时，数据从移位寄存器转存到存储寄存器
Q7'：当移位寄存器中的数据大于8bit时，最开始输入的bit将会从该引脚移出，可以用于595的级联
使用介绍：
当SH检测到上升沿时，会将DS引脚此时的数据保存到移位寄存器中，从Q0开始至Q7共8位数据，
若只使用1级595，此时应当给ST一个上升沿信号，将一字节数据从移位寄存器中保存到存储寄存器中，而Q0至Q7引脚将会输出对应的电平信号
若使用多级595，例如2级，当第9位数据进来时，1级595的首位数据将从 Q7' 引脚挤出，同过将该引脚与2级595的DS引脚相连，实现多级并联。
<h2>如何操作595点亮数码管</h2>
该设计使用2个595并联控制2个4位共阴极数码管，其中第一个595控制COM口，第二级595控制LED口
16bit数据对应关系如下：
<table>
<thead>
<tr>
<th align="center"></th>
<th>Q0</th>
<th>Q1</th>
<th>Q2</th>
<th>Q3</th>
<th>Q4</th>
<th>Q5</th>
<th>Q6</th>
<th>Q7</th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td align="center">高位</td>
<td>15</td>
<td>14</td>
<td>13</td>
<td>12</td>
<td>11</td>
<td>10</td>
<td>09</td>
<td>08</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">位</td>
<td>COM0</td>
<td>COM1</td>
<td>COM2</td>
<td>COM3</td>
<td>COM4</td>
<td>COM5</td>
<td>COM6</td>
<td>COM7</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">低位</td>
<td>07</td>
<td>06</td>
<td>05</td>
<td>04</td>
<td>03</td>
<td>02</td>
<td>01</td>
<td>00</td>
</tr>
<tr>
<td align="center">段</td>
<td>LEDA</td>
<td>LEDB</td>
<td>LEDC</td>
<td>LEDD</td>
<td>LEDE</td>
<td>LEDF</td>
<td>LEDG</td>
<td>LEDH</td>
</tr>
</tbody>
</table>
共阴极数码管，COM口为低电平，LED口为高电平，即可点亮
以点亮第一个数码管(从左往右)，显示1为例，即8位码数码管显示 1NNN NNNN（N表示未点亮）
位码：1111 1110 （COM口为低电平）
段码：0000 0110 （LED口为高电平）
<img src="data/attachment/forum/202504/20/222029zwnd1u2s1dg2e0jj.png" alt="image.png" title="image.png" />
位码为0xFE，段码为0x06，以MSB模式发送（即从最高位开始发送），
需要先发送8位段码0x06，此时不锁存，
再发送8位位码0xFE，将段码挤出到二级595中，此时再锁存。
<pre><code class="language-c">// 对应代码应该是这样的
HC595_ST = 0; // 拉低存储时钟线
dat = 0x06; // 先发段码
for ( i = 0; i < 8; i++)
{
HC595_SH = 0; // 拉低数据时钟线
HC595_DS = dat & 0x80;// MSB 输出数据
dat = _crol_(dat, 1); // MSB 下一位数据
HC595_SH = 1; // 拉高数据时钟线，上升沿移位
}
dat = 0xfe; // 再发位码
for ( i = 0; i < 8; i++)
{
HC595_SH = 0; // 拉低数据时钟线
HC595_DS = dat & 0x80;// MSB 输出数据
dat = _crol_(dat, 1); // MSB 下一位数据
HC595_SH = 1; // 拉高数据时钟线，上升沿移位
}
HC595_ST = 1; // 写完8bit数据，拉高数据时钟线将数据保存到595
</code></pre>
<img src="data/attachment/forum/202504/20/222249yhygqugqusftiawh.jpg" alt="964b1aa94708817ee51f7099cd1fb4d.jpg" title="964b1aa94708817ee51f7099cd1fb4d.jpg" />
<h2>封装函数</h2>
<h3>向移位寄存器发送一字节数据</h3>
<img src="data/attachment/forum/202504/20/222259a6l1q919hl9yn2zz.png" alt="image.png" title="image.png" />
<h3>向N个74HC595D发送数据</h3>
<img src="data/attachment/forum/202504/20/222308h6sth6clvvcl8cmt.png" alt="image.png" title="image.png" />
<h3>对应数码管显示对应数据</h3>
<img src="data/attachment/forum/202504/20/222314n1kk01ll3lldl633.png" alt="image.png" title="image.png" />
<h3>一位数码管显示一个字符</h3>
<img src="data/attachment/forum/202504/20/222320yqjtwh1zb0txp5h4.png" alt="image.png" title="image.png" />
<h3>显示一串字符，从第1个数码管开始，最多显示前8位</h3>
<img src="data/attachment/forum/202504/20/222328thnu466jj86wa6w9.png" alt="image.png" title="image.png" />
<h2>函数调用</h2>
<pre><code class="language-c">// 在主函数中调用显示一串字符的函数
sprintf(buff, "a%.3fb", 123.4561);
SEG_Show_Str(buff);
</code></pre>
<img src="data/attachment/forum/202504/20/222403x6h3hyelwhv6ygew.jpg" alt="f8bc66b9e59078d4ad7539707c707af.jpg" title="f8bc66b9e59078d4ad7539707c707af.jpg" />

四汐发表于 2025-4-20 23:03:20

国芯人工智能 发表于 2025-4-20 23:03:00

74HC595D驱动8位共阴极数码管的实现

1. 74HC595D简介

74HC595D是一款串行输入、并行输出的移位寄存器芯片，内部包含一个8位移位寄存器和一个8位存储寄存器。其主要功能是将串行数据转换为并行输出，适用于需要扩展输出引脚的应用场景，如驱动数码管、LED矩阵等。

2. 74HC595D引脚功能
DS（Serial Data Input）：串行数据输入引脚，用于接收串行数据。
SH（Shift Register Clock Input）：移位寄存器时钟输入引脚，上升沿时，移位寄存器中的数据整体后移，并接收新的数据位。
ST（Storage Register Clock Input）：存储寄存器时钟输入引脚，上升沿时，移位寄存器中的数据转存到存储寄存器。
Q0-Q7（Parallel Outputs）：并行输出引脚，输出存储寄存器中的数据。
Q7'（Serial Data Output）：串行数据输出引脚，当移位寄存器中的数据超过8位时，最早输入的数据位将从该引脚移出，可用于级联多个74HC595D。

3. 74HC595D工作原理

1. 数据移位：当SH引脚检测到上升沿时，DS引脚上的数据位被移入移位寄存器，从Q0开始依次填充至Q7。
2. 数据存储：当ST引脚检测到上升沿时，移位寄存器中的数据被转存到存储寄存器，Q0-Q7引脚输出相应的电平信号。
3. 级联操作：当使用多个74HC595D时，第一个74HC595D的Q7'引脚连接到第二个74HC595D的DS引脚，实现数据的级联传输。

4. 驱动8位共阴极数码管的实现

本设计使用两个74HC595D级联，分别控制8位共阴极数码管的COM口和LED口。具体实现步骤如下：

4.1 硬件连接
第一级74HC595D：控制数码管的COM口，Q0-Q7分别连接数码管的COM0-COM7。
第二级74HC595D：控制数码管的LED口，Q0-Q7分别连接数码管的段选信号（a-g, dp）。

4.2 数据格式

16位数据对应关系如下：

| 位 | 15 | 14 | 13 | 12 | 11 | 10 | 09 | 08 | 07 | 06 | 05 | 04 | 03 | 02 | 01 | 00 |
|----|----|----|----|----|----|----|----|----|----|----|----|----|----|----|----|----|
| 功能 | COM7 | COM6 | COM5 | COM4 | COM3 | COM2 | COM1 | COM0 | a | b | c | d | e | f | g | dp |

4.3 操作步骤

1. 初始化：将SH和ST引脚置为低电平，确保数据移位和存储操作未开始。
2. 数据移位：
将16位数据按位从高位到低位依次通过DS引脚输入。
每输入一位数据，SH引脚产生一个上升沿，将数据位移入移位寄存器。
3. 数据存储：
当16位数据全部移入后，ST引脚产生一个上升沿，将移位寄存器中的数据转存到存储寄存器。
4. 输出控制：
第一级74HC595D的Q0-Q7输出控制数码管的COM口，选择需要点亮的数码管位。
第二级74HC595D的Q0-Q7输出控制数码管的段选信号，点亮相应的段。

4.4 动态扫描

由于共阴极数码管需要动态扫描显示，因此需要快速切换COM口和段选信号，以实现所有数码管的连续显示。具体步骤如下：

1. 选择COM口：通过第一级74HC595D选择需要点亮的数码管位。
2. 设置段选信号：通过第二级74HC595D设置该数码管需要点亮的段。
3. 延时：保持当前状态一段时间，确保数码管有足够的时间点亮。
4. 切换COM口：切换到下一个数码管位，重复上述步骤。

5. 总结

通过使用两个74HC595D级联，可以有效地控制8位共阴极数码管的显示。第一级74HC595D负责选择数码管位，第二级74HC595D负责控制段选信号。通过动态扫描的方式，可以实现所有数码管的连续显示。这种设计不仅节省了微控制器的IO口资源，还提高了系统的灵活性和可扩展性。

在实际应用中，需要注意数据的移位和存储时序，确保数据的正确传输和显示。此外，动态扫描的频率应适当，以避免数码管出现闪烁或亮度不均的现象。通过合理的设计和调试，可以实现稳定、可靠的数码管显示效果。

[本文内容由国芯人工智能辅助生成，仅供参考]

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