14【模塊學習】74HC595：使用學習

74HC595

1、74HC595簡介
2、代碼演示
- 2.1、驅動8位流水燈
3、74HC595級聯
- 3.1、驅動16位流水燈
- 3.2、驅動8位數碼管
- 3.3、驅動8x8點陣屏幕
- 3.4、8x8點陣屏幕滾動顯示

1、74HC595簡介

在51單片機中IO引腳資源十分的緊缺，所以常常需要使用75HC595芯片進行驅動那些需要占用多個IO引腳的芯片。那么75HC595是是什么喃？

74H595是一款串轉并移位控制的芯片，通過移位的方式將串行輸入的數據變為并行輸出的數據。

在這里插入圖片描述

引腳	功能
VCC	供電正極（2v~6v）
GND	供電負極
DS	串行數據輸入引腳（8位）
Q7~Q0	并行數據輸出引腳（Q7對應數據高位）
SHCP	移位寄存器時鐘輸入
STCP	輸出寄存器時鐘輸入
Q7S	8位數據串行輸出引腳（常用于級聯）
OE	輸出使能引腳

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2、代碼演示

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2.1、驅動8位流水燈

①H595.c文件的代碼如下：

#include "H595.h"/*** 使用74HC595串行數據轉換位并行數據* Byte：輸入的串行數據*/
void HC595_Driver(unsigned char Byte)
{unsigned char i = 0;HC595_ST = 0;for(i = 0; i < 8; i++){HC595_SH = 0;					//SH低電平，將數據寫入到輸入數據引腳上HC595_DS = (Byte & (0x80 >> i));//高位先行HC595_SH = 1;	//595的SH引腳來一個上升沿將數據進行移位}	HC595_ST = 1;		//595的ST引腳來一個上升沿將移位寄存器的數據移到存儲寄存器HC595_OE = 0;		//輸出使能
}

②H595.h文件的代碼如下：

#ifndef __H595_H
#define __H595_H
#include <REGX52.H>	//包含51頭文件，里面全是寄存器地址sbit HC595_SH = P1^2;	//移位時鐘引腳
sbit HC595_DS = P1^3;	//HC595輸入數據口
sbit HC595_ST = P1^4;	//存儲時鐘引腳
sbit HC595_OE = P1^5;	//輸出使能引腳void HC595_Driver(unsigned char Byte);#endif

③main.c文件的代碼如下：

#include "H595.h"
#include "Delay.h"
#include "Timer.h"void main(void)
{Time0_Intrrupt_Init();while(1){unsigned char temp = 0x01;unsigned char i;for(i = 1; i < 8; i++)	//循環7次{HC595_Driver(temp);temp <<= 1;			//循環結束num = 1000 0000Delay_ms(500);		//延時500ms}for(i = 1; i < 8; i++)	//循環7次{HC595_Driver(temp);temp >>= 1;			//循環結束num = 0000 0001Delay_ms(500);		//延時500ms}}
}

3、74HC595級聯

綜上：74HC595的Q7S引腳是串行輸出引腳，常常用于多片的75HC595芯片的級聯。2片級聯，則可看成一個2字節數據串轉并移位寄存器，4片級聯，則可看成4字節數據串轉并移位寄存器。

在這里插入圖片描述
如圖：2片74HC595進行級聯，他們的SH引腳，ST引腳，OE引腳都連接在一起，第一片H595芯片的Q7S連接著第二片芯片的數據輸入引腳。

3.1、驅動16位流水燈

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①H595.c文件的代碼如下：

/*** 2片74HC595的級聯* HByte：高位字節的數據* LByte：低位字節的數據*/
void HC595_Cascade(unsigned char HByte, unsigned char LByte)
{	unsigned char i = 0;HC595_ST = 0;/* 將高位字節的數據移位到第一個595里面 */for(i = 0; i < 8; i++){HC595_SH = 0;HC595_DS = (HByte & (0x80 >> i));//高位先行HC595_SH = 1;	//595的SH引腳來一個上升沿將數據進行移位}	/* 將高位字節的數據移位到第二個595里面，低位字節的數據移到第一個595里面 */for(i = 0; i < 8; i++){HC595_SH = 0;HC595_DS = (LByte & (0x80 >> i));//高位先行HC595_SH = 1;	//595的SH引腳來一個上升沿將數據進行移位}	HC595_ST = 1;		//595的ST引腳來一個上升沿將移位寄存器的數據移到存儲寄存器HC595_OE = 0;		//輸出使能
}

②H595.h文件的代碼如下：

#ifndef __H595_H
#define __H595_H
#include <REGX52.H>	//包含51頭文件，里面全是寄存器地址sbit HC595_SH = P1^2;	//移位時鐘引腳
sbit HC595_DS = P1^3;	//HC595輸入數據口
sbit HC595_ST = P1^4;	//存儲時鐘引腳
sbit HC595_OE = P1^5;	//輸出使能引腳void HC595_Cascade(unsigned char HByte, unsigned char LByte);;#endif

③main.c文件的代碼如下：

#include "H595.h"
#include "Delay.h"
#include "Timer.h"void main(void)
{Time0_Intrrupt_Init();while(1){unsigned char Htemp = 0x01;unsigned char Ltemp = 0x01;unsigned char i;for(i = 1; i < 8; i++)		//循環7次{HC595_Cascade(0x00, Ltemp);Ltemp <<= 1;			//S循環結束num = 1000 0000Delay_ms(500);			//延時500ms}HC595_Cascade(0x00, Ltemp);Delay_ms(500);				//延時500msfor(i = 1; i < 8; i++)		//循環7次{HC595_Cascade(Htemp, 0x00);Htemp <<= 1;			//S循環結束num = 1000 0000Delay_ms(500);			//延時500ms}		for(i = 1; i < 8; i++)		//循環7次{HC595_Cascade(Htemp, 0x00);Htemp >>= 1;			//循環結束num = 0000 0001Delay_ms(500);			//延時500ms}HC595_Cascade(Htemp, 0x00);Delay_ms(500);				//延時500msfor(i = 1; i < 8; i++)		//循環7次{HC595_Cascade(0x00, Ltemp);Ltemp >>= 1;			//循環結束num = 0000 0001Delay_ms(500);			//延時500ms}}
}

3.2、驅動8位數碼管

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①H595_SEG8.c文件的代碼如下：

/***********************************/
/*    8位數碼管的底層驅動文件      */
/***********************************/#include "H595_Seg8.h"/*** 2片74HC595的級聯* PossData：位選數據* SegData：段碼數字據*/
void HC595_Cascade_Seg8(unsigned char PossData, unsigned char SegData)
{	unsigned char i = 0;SEG_ST = 0;/* 將高位字節的數據移位到第一個595里面 */for(i = 0; i < 8; i++){SEG_SH = 0;SEG_DS = (PossData & (0x80 >> i));//高位先行SEG_SH = 1;	//595的SH引腳來一個上升沿將數據進行移位}	/* 將高位字節的數據移位到第二個595里面，低位字節的數據移到第一個595里面 */for(i = 0; i < 8; i++){SEG_SH = 0;SEG_DS = (SegData & (0x80 >> i));//高位先行SEG_SH = 1;	//595的SH引腳來一個上升沿將數據進行移位}	SEG_ST = 1;		//595的ST引腳來一個上升沿將移位寄存器的數據移到存儲寄存器SEG_OE = 0;		//輸出使能
}/* 字符數據 */
static unsigned char code Data8[] ={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, //共陽極顯示的數值0 ～ 90xBF,0x7F,0x8C									   //-,.P
};/* 顯示的數值緩存區 */
unsigned char SegNum8[] = {0,0,0,0,0,0,0,0};/*** 選擇哪個數碼管顯示數據的函數* Position：哪一個數碼管* Data：需要顯示的數據*/
void Seg8_Choice(unsigned char Position, unsigned char DisplayData)
{HC595_Cascade_Seg8(0x00,0x00);												//讓8個數碼管先熄滅HC595_Cascade_Seg8((0x01 << (Position - 1)), Data8[SegNum8[DisplayData]]);	//傳入段碼數據進行顯示
}

②H595_SEG8.h文件的代碼如下：

#ifndef __H595_Seg8_H
#define __H595_Seg8_H
#include <REGX52.H>	//包含51頭文件，里面全是寄存器地址sbit SEG_SH = P0^0;	//移位時鐘引腳
sbit SEG_DS = P0^1;	//HC595輸入數據口
sbit SEG_ST = P0^2;	//存儲時鐘引腳
sbit SEG_OE = P0^3;	//輸出使能引腳extern unsigned char SegNum8[];void HC595_Cascade_Seg8(unsigned char PossData, unsigned char SegData);
void Seg8_Choice(unsigned char Position, unsigned char DisplayData);#endif

③User_SEG8.c文件的代碼如下：

/********************************************/
/*    使用74HC595驅動8位數碼管的應用層       */
/********************************************/
#include "User_Seg8.h"void Delay1ms()		//@11.0592MHz
{unsigned char i, j;i = 2;j = 199;do{while (--j);} while (--i);
}/*** X的Y次方函數*/
unsigned int SEG8_Pow(unsigned char X,unsigned char Y)
{unsigned int Result = 1;while(Y--){Result *= X;}return Result;
}/*** 數碼管顯示正整數* Number：0～65535* Length：有效數值長度* Lie：   顯示的位置1～8*/
void SEG8_Show_Num(unsigned char Lie,unsigned short Number,unsigned char Length)
{/* 將整數進行拆分在通過數碼管顯示 */unsigned char i,Data;for(i = 0; i < Length; i++){Data = (Number / SEG8_Pow(10,Length - i -1)) % 10;//將整數進行拆分SegNum8[0] = Data;Seg8_Choice(i+Lie,0);//顯示Delay1ms();}
}/*** 數碼管顯示有符號整數* Number：-32768～32767* Length：有效數值長度* Lie：   顯示的位置1～8*/
void SEG8_Show_SignedNum(unsigned char Lie, short Number,unsigned char Length)
{/* 若為負數，先顯示負號 */if(Number < 0){Number = -Number;SegNum8[0] = 10;Seg8_Choice(Lie,0);		//顯示"-"Lie++;}SEG8_Show_Num(Lie, Number, Length);
}/*** 數碼管顯示有符號小數* Number：小數數值* Floatcount：顯示幾位小數* Lie：   顯示的位置1～8* IntCount：  整數的個數* Floatcount：小數的個數*/
void SEG8_Show_FloatNum(unsigned char Lie, float Number, unsigned char IntCount, unsigned char Floatcount)
{short Num = 0;	if(Number < 0){Number = -Number;	//將負數轉換為正數,例如：3.14 = -(-3.14)SegNum8[0] = 10;Seg8_Choice(Lie,0);	//顯示"-"Lie++;}/* 先提取整數部分 */Num = Number;			//此時Num保存的是小數的整數部分,例如：Number = 3.14，Num = 3SEG8_Show_Num(Lie,Num,IntCount);/* 將小數換算為整數 */Number -= Num;					//Number = Number - Num，Number = 3.14 - 3 = 0.14Num = (short)(Number * SEG8_Pow(10,Floatcount));//將小數將小數換算為整數,0.14 * 100 = 14SegNum8[0] = 11;				//先添加數據的索引Seg8_Choice(Lie+IntCount-1,0);	//顯示小數點/* 顯示小數部分 */SEG8_Show_Num(Lie+IntCount, Num, Floatcount);
}

④User_SEG8.h文件的代碼如下：

#ifndef __User_Seg8_H
#define __User_Seg8_H
#include "H595_Seg8.h"unsigned int SEG8_Pow(unsigned char X,unsigned char Y);
void SEG8_Show_Num(unsigned char Lie,unsigned short Number,unsigned char Length);
void SEG8_Show_SignedNum(unsigned char Lie, short Number,unsigned char Length);
void SEG8_Show_FloatNum(unsigned char Lie, float Number, unsigned char IntCount, unsigned char Floatcount);#endif

⑤main.c文件的代碼如下：

#include "User_Seg8.h"void main(void)
{		while(1){SEG8_Show_FloatNum(1,-200.123,3,3);}
}

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3.3、驅動8x8點陣屏幕

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如圖：點亮圖上的小亮點，則陰極引腳輸出的數據為：1011 1111（0xBF）選中第2列；陽引腳輸出的數據為：1000 0000（0x80）表示點亮選中的列的最上的LED

LED顯示字符的方法：
例如想要顯示如下圖是字符：

在這里插入圖片描述

列掃描：從左到右依次從第一列進行掃描，即（共陰極的引腳數據依次為：0x7F，0xBF，0xDF，0xEF，0xF7，0xFB，0xFD，0xFE）。而共陽極字模數據Data[8] = {0x00,0x00,0xFF,0x08,0x08,0xFF,0x00,0x00};當進行第一列掃描時，共陽極引腳輸出Data[0]

在這里插入圖片描述

①Dot_LED.c文件的代碼如下：

#include "Dot_LED.h"/*** 2片74HC595的級聯* LEDNode：	陽極數據，選擇選定的列中哪幾個LED點亮* LEDCathode： 陰極數據，選擇哪一列點亮*/
void HC595_Cascade_8x8LED(unsigned char LEDNode, unsigned char LEDCathode)
{	unsigned char i = 0;LED_ST = 0;/* 將高位字節的數據移位到第一個595里面 */for(i = 0; i < 8; i++){LED_SH = 0;LED_DS = (LEDNode & (0x80 >> i));//高位先行LED_SH = 1;	//595的SH引腳來一個上升沿將數據進行移位}	/* 將高位字節的數據移位到第二個595里面，低位字節的數據移到第一個595里面 */for(i = 0; i < 8; i++){LED_SH = 0;LED_DS = (LEDCathode & (0x80 >> i));//高位先行LED_SH = 1;	//595的SH引腳來一個上升沿將數據進行移位}	LED_ST = 1;		//595的ST引腳來一個上升沿將移位寄存器的數據移到存儲寄存器LED_OE = 0;		//輸出使能
}/*** 8x8點陣顯示函數（列掃描顯示）*/
void Show_8X8Dot_ColumnScan(unsigned char *Data)
{unsigned char i = 0;for(i = 0; i < 8; i++){HC595_Cascade_8x8LED(Data[i],~(0x80 >> i));	//依次選擇從左到右第1列行開始(行掃描顯示)}
}

②Dot_LED.h文件的代碼如下：

#ifndef __Dot_LED_H
#define __Dot_LED_H
#include <REGX52.H>	//包含51頭文件，里面全是寄存器地址sbit LED_SH = P2^0;
sbit LED_DS = P2^1;	
sbit LED_ST = P2^2;
sbit LED_OE = P2^3;void HC595_Cascade_8x8LED(unsigned char LEDNode, unsigned char LEDCathode);
void Show_8X8Dot_ColumnScan(unsigned char *Data);#endif

③main.c文件的代碼如下：

#include "Dot_LED.h"/* 顯示H */
static unsigned char H_Data[] = {0x00,0x00,0xFF,0x08,0x08,0xFF,0x00,0x00};//縱向，上為最高位(縱向取模)
void main(void)
{		while(1){Show_8X8Dot_ColumnScan(H_Data);	//列掃描顯示}
}

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3.4、8x8點陣屏幕滾動顯示

從左向右滾動顯示“HELLO”

滾動顯示的原理：點陣屏幕一直顯示8個字節Buffer中的數據，我們只需要將HELLO的字模數據依次放入到Buffer中。如下圖所示：
在這里插入圖片描述
取模軟件的使用：

在這里插入圖片描述

①Dot_LED.c文件的代碼如下：

#include "Dot_LED.h"
#include "Timer.h"/*** 2片74HC595的級聯* LEDNode：	陽極數據，選擇選定的列中哪幾個LED點亮* LEDCathode： 陰極數據，選擇哪一列點亮*/
void HC595_Cascade_8x8LED(unsigned char LEDNode, unsigned char LEDCathode)
{	unsigned char i = 0;LED_ST = 0;/* 將高位字節的數據移位到第一個595里面 */for(i = 0; i < 8; i++){LED_SH = 0;LED_DS = (LEDNode & (0x80 >> i));//高位先行LED_SH = 1;	//595的SH引腳來一個上升沿將數據進行移位}	/* 將高位字節的數據移位到第二個595里面，低位字節的數據移到第一個595里面 */for(i = 0; i < 8; i++){LED_SH = 0;LED_DS = (LEDCathode & (0x80 >> i));//高位先行LED_SH = 1;	//595的SH引腳來一個上升沿將數據進行移位}	LED_ST = 1;		//595的ST引腳來一個上升沿將移位寄存器的數據移到存儲寄存器LED_OE = 0;		//輸出使能
}/*** 8x8點陣顯示函數（列掃描顯示）*/
void Show_8X8Dot_ColumnScan(unsigned char *Data)
{unsigned char i = 0;for(i = 0; i < 8; i++){HC595_Cascade_8x8LED(0x00,~(0x80 >> i));	//向將掃描的一列的燈全部熄滅HC595_Cascade_8x8LED(Data[i],~(0x80 >> i));	//依次選擇從左到右第1列行開始(行掃描顯示)}
}/*** 8x8點陣數據滾動函數*/
unsigned char LEDBuffer[8] = {0x00,0x00,0xFF,0x08,0x08,0xFF,0x00,0x00};
void LEDData_Move(unsigned char *Data,unsigned char Len)
{static unsigned char j = 0;static unsigned char i = 0;static unsigned char Status = 1;static unsigned char TimeStatus = 1;static unsigned long GET_Time = 0;switch(TimeStatus){case 1:GET_Time = Get_TimeCount();				//獲取TimeCount的值TimeStatus = 2;case 2:if(Get_TimeCount() - GET_Time > 500)	//每隔500ms進行向Buff里面放入數據{GET_Time = Get_TimeCount();for (j = 0; j < 7; j++) 			//先移動{LEDBuffer[j] = LEDBuffer[j+1];}switch(Status){case 1:LEDBuffer[7] = Data[i+8];	//第一輪放入從Data[8]開始取出放入if(i == Len - 8)			{i = Len - 1;Status = 2;}break;case 2:							//第二輪放入從Data[0]開始取出放入LEDBuffer[7] = Data[i];	break;}i = (i + 1) % Len;  				//循環遍歷 i：0～31}break;}
}

②Dot_LED.h文件的代碼如下：

#ifndef __Dot_LED_H
#define __Dot_LED_H
#include <REGX52.H>	//包含51頭文件，里面全是寄存器地址sbit LED_SH = P2^0;
sbit LED_DS = P2^1;	
sbit LED_ST = P2^2;
sbit LED_OE = P2^3;extern unsigned char LEDBuffer[8];void HC595_Cascade_8x8LED(unsigned char LEDNode, unsigned char LEDCathode);
void Show_8X8Dot_ColumnScan(unsigned char *Data);
void LEDData_Move(unsigned char *Data,unsigned char Len);#endif

③main.c文件的代碼如下：

#include "Dot_LED.h"
#include "Timer.h"/* 顯示HELLO */
static unsigned char HELLO_Data[] = {0x00,0x00,0xFF,0x08,0x08,0xFF,0x00,0x00,0xFF,0x89,0x89,0x89,0x00,0x00,0xFF,0x01,0x01,0x01,0x00,0x00,0xFF,0x01,0x01,0x01,0x00,0x00,0x7E,0x81,0x81,0x7E,0x00,0x00	 
};//縱向，上為最高位(縱向取模)void main(void)
{		Time0_Intrrupt_Init();	//啟動定時器中斷while(1){LEDData_Move(HELLO_Data,32);Show_8X8Dot_ColumnScan(LEDBuffer);	//列掃描顯示}
}