74HC595芯片介绍

  74HC595是一个8位串行输入、并行输出的位移缓存器，其中并行输出为三态输出（即高电平、低电平和高阻抗）。芯片管脚及功能说明如下：

  引脚功能：

  • 15和1到7QA-QH:并行数据输出
  • 9脚QH非：串行数据输出
  • 10脚SCLK非(MR)：低电平复位引脚
  • 11脚SCK(SHCP): 移位寄存器时钟输入
  • 12脚RCK(STCP): 存储寄存器时钟输入
  • 13脚G非(OE): 输出有效
  • 14脚SER(DS) : 串行数据输入

  74HC595是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。移位寄存器和存储器是单独的时钟。数据在SCK的上升沿输入，在RCK的上升沿进入到存储器中。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行输入（DS），和一个串行输出（Q7非），和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具有三态的总线输出，当MR为高电平，OE为低电平时，数据在SHCP上升沿进入移位寄存器，在STCP上升沿输出到并行端口。

硬件设计

  本实验使用到硬件资源如下：

  1. 16*16LED点阵模块
  2. 74HC595模块

  从上图中可以看出，该电路是独立的，74HC595模块内使用了4块74HC595芯片，它们采用了级联方式，即RCLK和SRCLK管脚并联在一起，并且74HC595（A）的输出QH非连接到74HC595（B）的串行输入口SER，而74HC595（B）的输出QH非又连接到74HC595（C）的串行输入口SER，依次类推。并且每块芯片的输出端都连接到对应的端子上，74HC595（A）的输出连接到J27端子，74HC595（B）的输出连接到J32端子，74HC595（C）的输出连接到LED点阵前8列，74HC595（D）的输出连接到LED点阵后8列。图上的NEGx是网络标号，与LED点阵列相连。74HC595 需要用到的控制管脚RCLK、SRCLK、SER并未直接连接到51单片机的IO上，而是连接到J24端子上

  要想控制LED点阵，可以将单片机管脚按照74HC595芯片的通信时序要求来传输数据，因为使用了4片74HC595芯片，A/B两块控制点阵行POS1-POS16，C/D两块控制点阵列NEG1-NEG16。这样即可控制LED点阵。根据LED发光二极管导通原理，当阳极为高电平，阴极为低电平则点亮，否则熄灭。因此通过单片机发送4组数据，通过595将这四组数据分配到对应输出从而控制LED点阵。

软件设计

  本实验要实现的功能是：通过74HC595模块控制LED点阵以一行循环滚动显示

实物接线图
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#include "reg52.h"

// 对系统默认数据类型进行重命名
typedef unsigned int u16;
typedef unsigned char u8;

// 定义74HC595控制管脚
sbit SRCLK = P3^6; // 移位寄存器时钟输入
sbit RC = P3^5; // 存储寄存器时钟输入
sbit SER = P3^4; // 串行数据输入

u8 ghc595_buf[8] = {0x01,0x02,0x04,0x08,0x10,0x20,0x40,0x80};

/********************************************************************
 *函数名: delay_10us
 *函数功能:延时函数，ten_us=1时，大约延时10us
 *输入: ten_us
 *输出:无
*********************************************************************/
void delay_10us(u16 ten_us)
{
	while(ten_us--);
}

/********************************************************************
 *函数名: delay_ms
 *函数功能: ms延时函数，ms=1时，大约延时1ms
 *输入: ten_us
 *输出:无
*********************************************************************/
void delay_ms(u16 ms)
{
	u16 i,j;
	for(i = ms;i > 0;i--)
		for(j = 110;j > 0;j--);
}

/********************************************************************
 *函数名: hc595_write_data(u8 dat)
 *函数功能:向74HC595写入4个字节的数据
 *输入: dat1：对应74HC595(A)输出第1行-第8行
				dat2：对应74HC595(B)输出第9行-第16行
				dat3：对应74HC595(C)输出第1列-第8列
				dat4：对应74HC595(D)输出第9列-第16列
 *输出:无
*********************************************************************/
void hc595_write_data(u8 dat1,u8 dat2,u8 dat3,u8 dat4)
{
	u8 i = 0;
	
	for(i = 0;i < 8;i++) // 循环8次即可将一个字节写入寄存器中
	{
		SER = dat4 >> 7; // 优先传输一个字节中的高位
		dat4 <<=  1; // 将低位移动到高位
		
		// 移位寄存器时钟上升沿将端口数据送入寄存器中
		SRCLK = 0;
		delay_10us(1);
		SRCLK = 1;
		delay_10us(1); 
	}
	
	for(i = 0;i < 8;i++)
	{
		SER = dat3 >> 7;
		dat3 <<= 1;
		
		SRCLK = 0;
		delay_10us(1);
		SRCLK = 1;
		delay_10us(1); 
	}
	
	for(i = 0;i < 8;i++)
	{
		SER = dat2 >> 7;
		dat2 <<= 1;
		
		SRCLK = 0;
		delay_10us(1);
		SRCLK = 1;
		delay_10us(1); 
	}
	
	for(i = 0;i < 8;i++)
	{
		SER = dat1 >> 7;
		dat1 <<= 1;
		
		SRCLK = 0;
		delay_10us(1);
		SRCLK = 1;
		delay_10us(1); 
	}
	
	// 存储寄存器时钟上升沿将前面写入到寄存器的数据输出
	RC = 0;
	delay_10us(1);
	RC = 1;
}

void main()
{
	u8 i = 0;
	
	while(1)
	{
		for(i = 0;i < 8;i++)
		{
			hc595_write_data(ghc595_buf[i],0,0,0); // 使74HC595(A)输出
			delay_ms(500); // 延时500ms
		}
		for(i = 0;i < 8;i++)
		{
			hc595_write_data(0,ghc595_buf[i],0,0); // 使74HC595(B)输出
			delay_ms(500); // 延时500ms
		}
	}
}