74HC595在LED显示屏中的应用

曲宏刚

【摘要】74HC595是具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。本文介绍了芯片74HC595在LED显示屏中的应用。

【关键词】LED；芯片：应用：特点

【中图分类号】TN104.3 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）04-0453-01

1、74HC595的应用

为解决串行传输中列数据准备和列数据显示的时间矛盾问题，可以采用重叠处理的方法。即在显示本行列数据的同时，准备下一行的列数据。为了达到重叠处理的目的，列数据的显示就需要具有锁存功能。

74HC595的外形如图1.1所示

74HC595的数据端：

QA-QH：八位并行输出端，可以直接控制数码管的8个段。

OH：级联输出端。将它接下一个595的sI端。

SI：串行数据输入端。

74HC595的控制端说明：

/SCLR（10脚）：低点平时将移位寄存器的数据清零。通常将它接Vcc。

SCK（11脚）：上升沿时数据寄存器的数据移位。QA→QB→QC→…→QH；下降沿移位寄存器数据不变。（脉冲宽度：5V时，大于几十纳秒就可以。通常都选微秒级）RCK（12脚）：上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变。通常将RCK置为低电平，当移位结束后，在RCK端产生一个正脉冲（5V时，大于几十纳秒就可以。通常都选微秒级），更新显示数据。/G（13脚）：高电平时禁止输出（高阻态）。如果单片机的引脚不紧张，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。

74HC595的主要优点是具有数据存储寄存器，在移位的过程中，输出端的数据可以保持不变。这在串行速度慢的场合很有用处，数码管没有闪烁感。与164只有数据清零端相比，595还多有输出端时能/禁止控制端，可以使输出为高阻态。

74HC595是具有8位移位寄存器和一个存储器，具备三态输出功能。移位寄存器和存储器是分别的时钟。数据在SCHcp的上升沿输入，在STcp的上升沿进入的存储寄存器中去。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储寄存器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行移位输入（Ds）、一个串行输出（07）和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能OE时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。

74HC595各个引脚的功能：

01～7是并行数据输出口，即储寄存器的数据输出口

07串行输出口，其端口接SPI总线的MISO接口

STcp存储寄存器的时钟脉冲输入口

SHcp移位寄存器的时钟脉冲输入口

OE的非输出使能端

MR的非芯片复位端

Ds串行数据输入端

程序说明：

每当spi_shcp上升沿到来时，spi_ds引脚当前电平值在移位寄存器中左移一位，在下一个上升沿到来时移位寄存器中的所有位都会向左移一位，同时Q7'也会串行输出移位寄存器中高位的值，这样连续进行8次，就可以把数组中每一个数（8位的数）送到移位寄存器；然后当spi_stcp上升沿到来时，移位寄存器的值将会被锁存到锁存器里，并从01～7引脚输出。

由74HC595组成的列驱动器在图1.2中。它由16片74HC595组成128列的驱动，由16个行驱动器驱动16行。第一片列驱动器的SER端连接单片机输出的串行列显示数据，其07端连接下一片的SER端，各片均采用同样的方法组成16片的级联。各片相应的SRCLK、SRCLK*、RCLK端分别并联，作为统一的串行数据移位信号、串行数据清零信号和输出锁存器打入信号。这样的结构，使得各片串行移位能把128列的显示数据依次输入到相应的移位寄存器输出端。移位过程结束之后，控制器输出RCLK打入信号，128列显示数据一起打入相应的输出锁存器。然后选通相应的行，该行的各列就按照显示数据的要求进行显示。

上图分析是针对16行128列的LED点阵做出的。对于32行LED点阵的情况，需要把32行分成两部分，即上部分的16行和下部分的16行分别各有一套独立的128列驱动器，而两部分的控制信号是共用的，每行的数据准备情况是相同的。当上半部分1行128列数据准备好之后，先不打入锁存器，也不先选通该行，而是继续为下半部分的同名行准备数据。只有当下半部行的128列数据也准备好以后，才把他们一起打入各自的输出锁存器，并发出该行信号。

上下部分同名行的选通信号是连在一起的。这样，上下两部分的同名行是同时显示的。显然32行结构的准备时间要长些，如果不采用时间重叠方法进行的话，显示时间就更短了。在电路安排上上下两部分的列串行数据（自第一片595的SER）是并联的，上下两部分的RCLK和SRCLK*信号也是并联的，而SRCLK信号则是分开控制的。当上下部分信号都准备好之后，就发RCLK信号将上下部分各自的列数据一起打人其输出锁存器，最后在发出该行的行选通信号。上下部分的信号与控制的安排见图1_3

2、小结

以上介绍了芯片74HC595在LED显示屏中的应用，包括它的性能特点、控制脚位、驱动方式、控制时序等。采用这种芯片进行LED显示屏的动态扫描显示的设计时，具有驱动能力强、设计简单、可靠性高、实用性好等优点，是LED显示屏动态扫描的一种较好的选择方案。