74HC595 移位寄存器工作原理及真值表

（中文解析）

一、核心功能

74HC595 是一个 8 位移位寄存器+存储寄存器，通过串行输入转并行输出扩展 I/O 口，常用于驱动 LED、数码管等设备。

二、引脚功能

三、工作原理

1. 移位阶段（SHCP 控制）

   • 当 SHCP 上升沿到来时，DS 引脚的数据移入移位寄存器。
   • 已存数据向高位移动（Q0 → Q1 → ... → Q7S）。
     例：输入二进制 1011，则 SHCP 第4个上升沿后：Q0=1, Q1=0, Q2=1, Q3=1

2. 锁存阶段（STCP 控制）

   • 当 STCP 上升沿到来时，移位寄存器的值复制到存储寄存器。
   • 此时并行输出口 Q0-Q7 更新为存储寄存器的值。

3. 输出使能（OE 控制）

   • OE=0：允许 Q0-Q7 输出。
   • OE=1：输出高阻态（关闭输出）。

4. 异步复位（MR 控制）

   • MR=0：立即清空移位寄存器和存储寄存器（输出全0）。

5. 级联扩展（Q7S 应用）

   • 将第一片的 Q7S 接第二片的 DS，可串联多个 74HC595。

四、真值表

五、工作时序关键点

1. 数据移入：在 SHCP 上升沿读取 DS 值。
2. 输出更新：在 STCP 上升沿将数据从移位寄存器复制到输出寄存器。
3. 复位优先：MR=0 时，无视 SHCP/STCP，立即清零。

六、典型应用电路

Arduino ──→ 74HC595 ──→ LED阵列  
        │   DS   → 数据线  
        │   SHCP → 时钟线  
        │   STCP → 锁存线  
        └─ OE接地（始终使能输出）  

级联示例：

Arduino → DS(第一片) → Q7S(第一片) → DS(第二片)  
          SHCP共用 → 所有片  
          STCP共用 → 所有片  

七、注意事项

1. 避免总线冲突：OE=1 时输出高阻态，可保护并联设备。
2. 级联顺序：先移入的数据会到高位（如 Q7），编程时注意数据顺序。
3. 时钟干扰：确保 SHCP/STCP 信号无毛刺（可加滤波电容）。

理解以上原理后，可通过 3 根信号线（DS+SHCP+STCP）控制多个 8 位输出，显著节省单片机 I/O 资源！