单片机IO口不够用？用74HC595这个芯片搭建电路就可以了

半导体工艺的发展，已经让集成电路的规模越来越大

高集成度芯片

这也促使单片机的价格越来越低,应用越来越广泛

功能强大的单片机

在单片机应用中，常遇到单片机IO口不够用的情况

这个时候就需要一款芯片来扩展IO口了，它就是——74HC595

芯片74HC595

芯片74HC595

芯片74HC595简介

74HC595是一个8位串行输入，并行输出的位移缓存器，管脚图如下所示

74CH595管脚图

(1). 1~7&15脚(Q0~Q7):并行数据输出脚，分别对应并行数据的8位

(2). 8脚(GND)：电源负极

(3). 9脚（SQH）：串行输出端，SCK的每一个脉冲，Q7当前数据移出

(4). 10脚（SCLR）：寄存器清除端，此脚电平为低电平时，清除移位寄存器的数据

(5). 11脚（SCK）：移位寄存器的时钟输入脚，在上升沿时，数据被移位

(6). 12脚（RCK）：输出控制引脚，输入上升沿时，Q0~Q7就输出移位寄存器的数据

(7). 13脚（CE）：并行输出控制引脚，此引脚为高电平时,Q0~Q7输出为高阻态，低电平时输出为数据

(8). 14脚（SI）：串行数据输入脚，输入的串行数据必须在11脚（SCK ）为低电平时改变才能正确输入数据

(9). 16脚（VCC）：电压正极，最大输入电压5.5V

74HC595逻辑表

典型应用电路

74HC595最多需要5个IO口来控制，既SCLR，SCK，RCK，CE，SI

5个单片机IO口电路

其中SCLR 可以直接接到高电平，使用软件清零（即SCK 多送8个脉冲把数据挤出去）

若不需要高阻态模式，CE 可直接接到低电平，这样就仅需3个单片机IO口就可以扩展多个IO口

3个单片机IO口电路

如果需要扩展多个IO口，只需把上一个74HC595的SQH接到下一个74HC595的SI即可，SCK和RCK时钟共用

3个IO口扩展多个IO口电路

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单片机驱动数码管设计详解(用74HC595实现)

简单设计了一个单片机驱动数码管的电路，该设计中只使用了4位数码管，占用了单片机3个IO口，如果驱动芯片全用满可以驱动8位数码管。仅供初学者分享学习。

1. 数码管显示设计

本设计使用了一个4位的数码管，为共阳型，为了节省单片机的IO口，使用了两片74HC595作为数码管的驱动芯片，共占用3个IO口。74HC595部分电路图如下：

与单片机相连接的三个脚分别为：HC_DAT,HC_RCK,HC_CLK。两片595采用级联方式，即U2的第9脚接到U3的第14引脚。

2. 74HC595简介

74HC595是8位的移位寄存器，串入并出，并具有锁存功能，被广泛的用于数码管、点阵的驱动电路中。其管脚介绍如下：

15：数据输出A-接数码管数据A段；

1：数据输出B-接数码管数据B段；

2：数据输出C-接数码管数据C段；

3：数据输出D-接数码管数据D段；

4：数据输出E-接数码管数据E段；

5：数据输出F-接数码管数据F段；

6：数据输出G-接数码管数据G段；

7：数据输出H-接数码管数据H段；

16：电源正脚-接电源正；

8：电源负脚-接电源负；

14：数据输入脚-接单片机管脚；

12：数据锁存时钟-接单片机管脚；

11：数据输入时钟-接单片机管脚；

13：使能输出脚-低电平有效，接低电平；

10：数据清零-不清零，接高电平；

9：数据级联输出-接下一片595的数据输入脚；

74HC595的真值表如下：

知道了74HC595的引脚定义和真值表，那该如何编程呢？下面重点来了，通过时序图来编程。看重点！！！

3. 74HC595时序图

我是重点！我是重点！我是重点！

通过时序可以看出：

SCK是上升沿的时候要把数据写入；

RCK是上升沿的时候数据才能锁存显示；

有数据操作的过程中RESET必须是高电平；

EN必须是低电平，595才能工作；

知道了以上4点就可以写程序了。其中3、4条是硬件连接上的事情(也可以用单片机的IO口来连接，这样的话可以随时控制74HC595的工作与否情况)。写程序主要靠1、2条。下面具体操作。

4. 程序实例

看下面一段程序：

第39行：HC595_CLK(0)的原型如下：

HC595_CLK(0)是让CLK处于低电平，即上升沿还没有来到；

HC595_DAT(1)就是要把写入的数据准备好；

temp<<1是将数据移位，即一个字节分八次写入；

HC595_CLK(1)是让CLK处于高电平，即上升沿来了；

以上几句解释一下就是：

在CLK时钟上升沿来临之前把要写入的数据准备好，等上升沿来了就把准备好的数据写入。 这就是对时序图的解释。

记住，这仅仅是把数据写入到了74HC595中，但是还没有让74HC595锁存，即没有让数据显示出来，如果让数据显示的话，必须要给RCK一个上升沿(即时序图中的第2条)，操作如下：

单片机执行完这个程序后，数据才会在数码管上显示出来。

这一节内容的难度较大，主要是因为时序图这个东西是很模糊的一个内容，大家可以慢慢理解体会。

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