通俗易懂的74HC595集成芯片讲解

芯片简介：

74HC595集成芯片是一款能够实现串行输入、并行输出的移位寄存器，其内部含有8个移位寄存器，以及与其相对应的8个存储寄存器（输出端口支持三态输出），能够通过串行输出方式控制下一级级联芯片。

74HC595N芯片实物图

数据端引脚

74HC595引脚图&逻辑符号

Q0~Q7：8位并行输出引脚Q7S：级联用串行输出引脚DS：数据串行输入引脚

在进行芯片级联时，DS引脚接上一级芯片的Q7S引脚

控制端引脚

MR：移位寄存器复位端SHCP：移位寄存器时钟输入引脚STCP：存储寄存器时钟输入引脚OE：输出端使能引脚

MR：低电平时，移位寄存器数据清零；

SHCP：上升沿时，移位寄存器数据移位，下降沿时，数据不变；

STCP：上升沿时，移位寄存器数据进入存储寄存器，下降沿时，数据不变；

OE：低电平使能，高电平时，Q1~Q7禁止输出（呈高阻态）。亦即，控制该引脚可轻松实现Q1~Q7引脚的0/1信号交替输出。

工作原理

74HC595内部逻辑图

上图中FF0~FF7：8个移位寄存器，其正下方对应的为8个存储寄存器

如上图所示，移位寄存器的数据由D引脚输入、Q引脚输出，每次移位脉冲引脚（SHCP）提供一个时钟脉冲，D引脚的数据就会输出并保存到Q引脚上。由图可见，移位脉冲引脚（SHCP）是与8个移位寄存器直接相连的，故每给一个移位脉冲信号，全部8个移位寄存器均会执行相同操作：数据由D引脚向Q引脚移一位。值得注意的是，移位寄存器的数据来源为数据串行输入引脚（DS），故在每次给移位脉冲信号之前，我们需要准备好该引脚的值。特别地，依次给出8个移位脉冲信号后，可将1字节数据完整移入8个移位寄存器中，且该字节的8个bit位将会依次分布在8个移位寄存器的Q引脚上，实现对1字节数据的输入操作。

该芯片的8个存储寄存器均为锁存寄存器，每给一个锁存脉冲信号，8个存储寄存器的Q引脚就会向外并行输出数据并锁存D引脚上的数据。特别地，当移位寄存器完成1字节数据的输入操作后，此时给一个锁存脉冲信号，可实现将该字节数据在Q0~Q7引脚上的并行输出操作。

使用方法小结：

将要准备输入的位数据移入芯片的数据输入引脚DS；在移位脉冲信号下，DS引脚上的位数据将被逐位移入移位寄存器中；在锁存脉冲信号下，将已移入移位寄存器中数据送入存储寄存器中，实现并行输出；

值得注意的是，移位脉冲（移入数据）与锁存脉冲（输出数据）是两个相互独立的过程，实际应用时互不干扰，即可在输出数据的同时移入数据。

单片机IO口扩展芯片——74HC595

这是74 hc 595芯片，如图1，它是一颗单片机IO口扩展芯片，使用它，我们可以很容易的将单片机的3个输出引脚扩展为8个。

图1 74HC595芯片外观示意图

通过多个595芯片级连，可以扩展出16个，24个乃至更多的引脚，如图2。

图2 芯片扩展单片机引脚

这颗芯片通过串行数据输入，数据输出的方式为1路串行或8路并行。引脚有三种输出状态：高电平、低电平和高阻态。它的引脚驱动能力为35mA，如图3。

图3 芯片的电气性能

这是它的原理图，第14引脚为芯片的串行数据输入引脚。第1至7引脚，外加第15引脚构成了芯片的8个并行输出引脚，第九脚为1路串行数据输出引脚。第13引脚为芯片的低电平使能引脚。第10为低电平复位引脚。第11，12引脚分别为移位寄存器、存储寄存器的时钟输入引脚，我们用单片机的两只引脚控制第11、12引脚来产生数据移位、存储的时钟节拍。第8、16引脚为电源引脚。详见图4.

图4 595芯片的原理图

使用时通过第14引脚接收单片机发来的数据。第11，12引脚连接单片机产生时钟。第10引脚接入电源的正极则不复位。第13引脚接入电源的负极则使能芯片。8路并行输出引脚可以直接连接外部驱动器件，如点阵显示器、数码管等。如图5.

图5 使用时的接线图

我们可以通过第9引脚接入另外一颗595芯片的第14引脚，实现595芯片的级联，从而扩展出更多的IO端口。如图6

图6 芯片级联原理图

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