芯片介绍：74HC595N

芯片介绍：74HC595N

​ 74HC595N是单片机系统中应用极为广泛的常用芯片，核心功能为将串行输入信号转换为并行输出信号，常被用于数码管、点阵屏等外设驱动。借助该芯片，仅需占用单片机3个I/O端口，即可实现对8路输出引脚的控制，大幅节约宝贵的I/O口资源；同时芯片自带一定的驱动能力，可省去三极管等外部放大电路，简化硬件设计，因此在各类嵌入式项目中应用十分普遍。

一、引脚功能介绍

引脚编号	引脚名	引脚定义功能
1、2、3、4、5、6、7、15	QA~QH	三态输出引脚
8	GND	电源地
9	QH`	串行数据输出引脚
10	^SRCLR	移位数据清零端（低电平清零）
11	SRCLK	数据输入时钟线
12	RCLK	输出存储器锁存时钟线
13	^OE	输出使能（低电平可以输出）
14	SER	串行数据输入端
16	Vcc	电源端

引脚说明：

• 1~7、15号引脚，引脚名称 QA~QH，一共8个引脚，其作用是八位并行数据的输出端。
• 8号引脚 GND，接地引脚。
• 9号引脚 QH`，串行数据的输出引脚，通常将它接下一个 74HC595N 的 SER 端。
• 10号引脚 ^SRCLR，移位寄存器清零端口，低电平时将移位寄存器的数据清零，通常设计电路时将它接 Vcc。
• 11号引脚 SRCLK，数据输入时钟线，上升沿时数据寄存器的数据移位，下降沿时移位寄存器数据不变，控制 14 号引脚（串行数据输入端），依次一位一位往 74HC595N 内部传送数据，数据在 74HC595N 内部的移位方向：QA --> QB --> QC --> ... --> QH，因此，在传送一个字节的数据时，应先发送该字节数据的高位数据。在供电 5V 时，脉冲宽度应大于19纳秒。
• 12号引脚 RCLK，输出存储器锁存时钟线。上升沿时输出存储器发送数据，下降沿时输出存储器数据不变。此引脚主要用于控制八位并行数据的传输端向外发送数据。
• 13号引脚 ^OE，输出使能端，高电平时禁止输出（高阻态）。通常设计电路时将它接GND，如果单片机的引脚够用，可用一个引脚控制它，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。
• 14号引脚 SER，串行数据输入端，在11号引脚 SRCLK（数据输入时钟线）控制下，从最高位开始依次往 74HC595N 内部传输数据。
• 15号引脚Vcc，电源端。

二、74HC595N 芯片功能描述

​ 74HC595N 是8 位串行输入、并行输出的移位寄存器 + 锁存器，属于高速 CMOS 逻辑芯片，常用于扩展单片机 IO 口，实现串口转并口输出，驱动 LED、继电器等，是电子设计最常用的 IO 扩展芯片。

内部分为两部分：

1. 8 位移位寄存器：接收串行数据，逐位移入
2. 8 位存储锁存器：缓存移位寄存器数据，统一输出
3. 三态输出缓冲：可禁止输出

工作原理

1. 串行移位：SER输入 1bit 数据，SRCLK上升沿将数据移入移位寄存器，连续发 8 次，完成 8 位数据移入。
2. 锁存输出：RCLK上升沿，将 8 位移位寄存器数据一次性送入锁存器，从QA～QH并行输出。
3. 级联扩展：QH'接下一片SER，多片级联可扩展为 16、24… 位输出。
4. 复位：^SRCLR拉低，清空移位寄存器。
5. 输出禁止：^OE拉高，所有并行输出变为高阻，低电平输出有效。

关键时序逻辑

• 数据在SRCLK 上升沿移入
• 输出在RCLK 上升沿更新
• 移位与输出相互独立：移位时不影响当前输出，锁存瞬间更新全部输出

三、74HC595N 芯片使用步骤

芯片仅需占用单片机3个IO口，即可完成8路信号控制，是节约IO资源的核心关键。

14号引脚（SER）——串行数据输入端：连接单片机数据控制IO口，所有需要输出的8位数据，均通过该引脚逐位传入芯片内部。

11号引脚（SRCLK）——移位时钟端：连接单片机时钟控制IO口，为数据移位提供时钟脉冲。时钟信号上升沿触发数据移位，下降沿时内部数据保持不变。

12号引脚（RCLK）——锁存时钟端：连接单片机锁存控制IO口，负责将芯片内部移位完成的8位数据，统一锁存并向外输出。

基于74HC595N的数码管驱动程序实现

在8个数码管上同时显示数字0程序：

#include<reg52.h>
sbit P_HC595_SER = P2^7;
sbit P_HC595_RCLK = P2^5;
sbit P_HC595_SRCLK = P2^6;

/* 给 74HC595N 发送数据子程序 */
void Send_595(unsigned char dat)
{
  unsigned char i;
  for(i = 0;i < 8;i++)
  {
	if(dat & 0x80)          /* 判断最高位数据 */
	{
	  P_HC595_SER = 1;      /* 如果最高位是1，就把1通过14引脚（SER）发送给 74HC595N */
	}
	else
	{
	  P_HC595_SER = 0;      /* 否则就把0通过14引脚（SER）发送给 74HC595N */
	}
	P_HC595_SRCLK = 0;
	P_HC595_SRCLK = 1;      /* 74HC595N 的11引脚出现上升沿 */
	dat = dat << 1;         /* 右移1位 */
  }
}

/* 数码管显示子程序 */
void DisplayScan()
{
  Send_595(0x00);           /* 发送位选数据，选中8个数码管同时显示 */
  Send_595(0x3f);           /* 发送段选数据，在8个数码管上同时显示数字0 */ 
  P_HC595_RCLK = 0;      
  P_HC595_RCLK = 1;         /* 74HC595N 的12号引脚出现上升沿 */
}