单片机和74HC595驱动芯片对数码管的控制设计

控制/MCU

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描述

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:

驱动芯片

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:

驱动芯片

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!

驱动芯片

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:

驱动芯片

第39行:HC595_CLK(0)的原型如下:

驱动芯片

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:

驱动芯片

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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