14【模块学习】74HC595：使用学习

74HC595

1、74HC595简介
2、代码演示
- 2.1、驱动8位流水灯
3、74HC595级联
- 3.1、驱动16位流水灯
- 3.2、驱动8位数码管
- 3.3、驱动8x8点阵屏幕
- 3.4、8x8点阵屏幕滚动显示

1、74HC595简介

在51单片机中IO引脚资源十分的紧缺，所以常常需要使用75HC595芯片进行驱动那些需要占用多个IO引脚的芯片。那么75HC595是是什么喃？

74H595是一款串转并移位控制的芯片，通过移位的方式将串行输入的数据变为并行输出的数据。

在这里插入图片描述

引脚	功能
VCC	供电正极（2v~6v）
GND	供电负极
DS	串行数据输入引脚（8位）
Q7~Q0	并行数据输出引脚（Q7对应数据高位）
SHCP	移位寄存器时钟输入
STCP	输出寄存器时钟输入
Q7S	8位数据串行输出引脚（常用于级联）
OE	输出使能引脚

在这里插入图片描述

2、代码演示

在这里插入图片描述

2.1、驱动8位流水灯

①H595.c文件的代码如下：

#include "H595.h"/*** 使用74HC595串行数据转换位并行数据* Byte：输入的串行数据*/
void HC595_Driver(unsigned char Byte)
{unsigned char i = 0;HC595_ST = 0;for(i = 0; i < 8; i++){HC595_SH = 0;					//SH低电平，将数据写入到输入数据引脚上HC595_DS = (Byte & (0x80 >> i));//高位先行HC595_SH = 1;	//595的SH引脚来一个上升沿将数据进行移位}	HC595_ST = 1;		//595的ST引脚来一个上升沿将移位寄存器的数据移到存储寄存器HC595_OE = 0;		//输出使能
}

②H595.h文件的代码如下：

#ifndef __H595_H
#define __H595_H
#include <REGX52.H>	//包含51头文件，里面全是寄存器地址sbit HC595_SH = P1^2;	//移位时钟引脚
sbit HC595_DS = P1^3;	//HC595输入数据口
sbit HC595_ST = P1^4;	//存储时钟引脚
sbit HC595_OE = P1^5;	//输出使能引脚void HC595_Driver(unsigned char Byte);#endif

③main.c文件的代码如下：

#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++)	//循环7次{HC595_Driver(temp);temp <<= 1;			//循环结束num = 1000 0000Delay_ms(500);		//延时500ms}for(i = 1; i < 8; i++)	//循环7次{HC595_Driver(temp);temp >>= 1;			//循环结束num = 0000 0001Delay_ms(500);		//延时500ms}}
}

3、74HC595级联

综上：74HC595的Q7S引脚是串行输出引脚，常常用于多片的75HC595芯片的级联。2片级联，则可看成一个2字节数据串转并移位寄存器，4片级联，则可看成4字节数据串转并移位寄存器。

在这里插入图片描述
如图：2片74HC595进行级联，他们的SH引脚，ST引脚，OE引脚都连接在一起，第一片H595芯片的Q7S连接着第二片芯片的数据输入引脚。

3.1、驱动16位流水灯

在这里插入图片描述
①H595.c文件的代码如下：

/*** 2片74HC595的级联* HByte：高位字节的数据* LByte：低位字节的数据*/
void HC595_Cascade(unsigned char HByte, unsigned char LByte)
{	unsigned char i = 0;HC595_ST = 0;/* 将高位字节的数据移位到第一个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引脚来一个上升沿将数据进行移位}	/* 将高位字节的数据移位到第二个595里面，低位字节的数据移到第一个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引脚来一个上升沿将数据进行移位}	HC595_ST = 1;		//595的ST引脚来一个上升沿将移位寄存器的数据移到存储寄存器HC595_OE = 0;		//输出使能
}

②H595.h文件的代码如下：

#ifndef __H595_H
#define __H595_H
#include <REGX52.H>	//包含51头文件，里面全是寄存器地址sbit HC595_SH = P1^2;	//移位时钟引脚
sbit HC595_DS = P1^3;	//HC595输入数据口
sbit HC595_ST = P1^4;	//存储时钟引脚
sbit HC595_OE = P1^5;	//输出使能引脚void HC595_Cascade(unsigned char HByte, unsigned char LByte);;#endif

③main.c文件的代码如下：

#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++)		//循环7次{HC595_Cascade(0x00, Ltemp);Ltemp <<= 1;			//S循环结束num = 1000 0000Delay_ms(500);			//延时500ms}HC595_Cascade(0x00, Ltemp);Delay_ms(500);				//延时500msfor(i = 1; i < 8; i++)		//循环7次{HC595_Cascade(Htemp, 0x00);Htemp <<= 1;			//S循环结束num = 1000 0000Delay_ms(500);			//延时500ms}		for(i = 1; i < 8; i++)		//循环7次{HC595_Cascade(Htemp, 0x00);Htemp >>= 1;			//循环结束num = 0000 0001Delay_ms(500);			//延时500ms}HC595_Cascade(Htemp, 0x00);Delay_ms(500);				//延时500msfor(i = 1; i < 8; i++)		//循环7次{HC595_Cascade(0x00, Ltemp);Ltemp >>= 1;			//循环结束num = 0000 0001Delay_ms(500);			//延时500ms}}
}

3.2、驱动8位数码管

在这里插入图片描述

①H595_SEG8.c文件的代码如下：

/***********************************/
/*    8位数码管的底层驱动文件      */
/***********************************/#include "H595_Seg8.h"/*** 2片74HC595的级联* PossData：位选数据* SegData：段码数字据*/
void HC595_Cascade_Seg8(unsigned char PossData, unsigned char SegData)
{	unsigned char i = 0;SEG_ST = 0;/* 将高位字节的数据移位到第一个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引脚来一个上升沿将数据进行移位}	/* 将高位字节的数据移位到第二个595里面，低位字节的数据移到第一个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引脚来一个上升沿将数据进行移位}	SEG_ST = 1;		//595的ST引脚来一个上升沿将移位寄存器的数据移到存储寄存器SEG_OE = 0;		//输出使能
}/* 字符数据 */
static unsigned char code Data8[] ={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90, //共阳极显示的数值0 ～ 90xBF,0x7F,0x8C									   //-,.P
};/* 显示的数值缓存区 */
unsigned char SegNum8[] = {0,0,0,0,0,0,0,0};/*** 选择哪个数码管显示数据的函数* Position：哪一个数码管* Data：需要显示的数据*/
void Seg8_Choice(unsigned char Position, unsigned char DisplayData)
{HC595_Cascade_Seg8(0x00,0x00);												//让8个数码管先熄灭HC595_Cascade_Seg8((0x01 << (Position - 1)), Data8[SegNum8[DisplayData]]);	//传入段码数据进行显示
}

②H595_SEG8.h文件的代码如下：

#ifndef __H595_Seg8_H
#define __H595_Seg8_H
#include <REGX52.H>	//包含51头文件，里面全是寄存器地址sbit SEG_SH = P0^0;	//移位时钟引脚
sbit SEG_DS = P0^1;	//HC595输入数据口
sbit SEG_ST = P0^2;	//存储时钟引脚
sbit SEG_OE = P0^3;	//输出使能引脚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文件的代码如下：

/********************************************/
/*    使用74HC595驱动8位数码管的应用层       */
/********************************************/
#include "User_Seg8.h"void Delay1ms()		//@11.0592MHz
{unsigned char i, j;i = 2;j = 199;do{while (--j);} while (--i);
}/*** X的Y次方函数*/
unsigned int SEG8_Pow(unsigned char X,unsigned char Y)
{unsigned int Result = 1;while(Y--){Result *= X;}return Result;
}/*** 数码管显示正整数* Number：0～65535* Length：有效数值长度* Lie：   显示的位置1～8*/
void SEG8_Show_Num(unsigned char Lie,unsigned short Number,unsigned char Length)
{/* 将整数进行拆分在通过数码管显示 */unsigned char i,Data;for(i = 0; i < Length; i++){Data = (Number / SEG8_Pow(10,Length - i -1)) % 10;//将整数进行拆分SegNum8[0] = Data;Seg8_Choice(i+Lie,0);//显示Delay1ms();}
}/*** 数码管显示有符号整数* Number：-32768～32767* Length：有效数值长度* Lie：   显示的位置1～8*/
void SEG8_Show_SignedNum(unsigned char Lie, short Number,unsigned char Length)
{/* 若为负数，先显示负号 */if(Number < 0){Number = -Number;SegNum8[0] = 10;Seg8_Choice(Lie,0);		//显示"-"Lie++;}SEG8_Show_Num(Lie, Number, Length);
}/*** 数码管显示有符号小数* Number：小数数值* Floatcount：显示几位小数* Lie：   显示的位置1～8* IntCount：  整数的个数* Floatcount：小数的个数*/
void SEG8_Show_FloatNum(unsigned char Lie, float Number, unsigned char IntCount, unsigned char Floatcount)
{short Num = 0;	if(Number < 0){Number = -Number;	//将负数转换为正数,例如：3.14 = -(-3.14)SegNum8[0] = 10;Seg8_Choice(Lie,0);	//显示"-"Lie++;}/* 先提取整数部分 */Num = Number;			//此时Num保存的是小数的整数部分,例如：Number = 3.14，Num = 3SEG8_Show_Num(Lie,Num,IntCount);/* 将小数换算为整数 */Number -= Num;					//Number = Number - Num，Number = 3.14 - 3 = 0.14Num = (short)(Number * SEG8_Pow(10,Floatcount));//将小数将小数换算为整数,0.14 * 100 = 14SegNum8[0] = 11;				//先添加数据的索引Seg8_Choice(Lie+IntCount-1,0);	//显示小数点/* 显示小数部分 */SEG8_Show_Num(Lie+IntCount, Num, Floatcount);
}

④User_SEG8.h文件的代码如下：

#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文件的代码如下：

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

在这里插入图片描述

3.3、驱动8x8点阵屏幕

在这里插入图片描述

如图：点亮图上的小亮点，则阴极引脚输出的数据为：1011 1111（0xBF）选中第2列；阳引脚输出的数据为：1000 0000（0x80）表示点亮选中的列的最上的LED

LED显示字符的方法：
例如想要显示如下图是字符：

在这里插入图片描述

列扫描：从左到右依次从第一列进行扫描，即（共阴极的引脚数据依次为：0x7F，0xBF，0xDF，0xEF，0xF7，0xFB，0xFD，0xFE）。而共阳极字模数据Data[8] = {0x00,0x00,0xFF,0x08,0x08,0xFF,0x00,0x00};当进行第一列扫描时，共阳极引脚输出Data[0]

在这里插入图片描述

①Dot_LED.c文件的代码如下：

#include "Dot_LED.h"/*** 2片74HC595的级联* LEDNode：	阳极数据，选择选定的列中哪几个LED点亮* LEDCathode： 阴极数据，选择哪一列点亮*/
void HC595_Cascade_8x8LED(unsigned char LEDNode, unsigned char LEDCathode)
{	unsigned char i = 0;LED_ST = 0;/* 将高位字节的数据移位到第一个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引脚来一个上升沿将数据进行移位}	/* 将高位字节的数据移位到第二个595里面，低位字节的数据移到第一个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引脚来一个上升沿将数据进行移位}	LED_ST = 1;		//595的ST引脚来一个上升沿将移位寄存器的数据移到存储寄存器LED_OE = 0;		//输出使能
}/*** 8x8点阵显示函数（列扫描显示）*/
void Show_8X8Dot_ColumnScan(unsigned char *Data)
{unsigned char i = 0;for(i = 0; i < 8; i++){HC595_Cascade_8x8LED(Data[i],~(0x80 >> i));	//依次选择从左到右第1列行开始(行扫描显示)}
}

②Dot_LED.h文件的代码如下：

#ifndef __Dot_LED_H
#define __Dot_LED_H
#include <REGX52.H>	//包含51头文件，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文件的代码如下：

#include "Dot_LED.h"/* 显示H */
static unsigned char H_Data[] = {0x00,0x00,0xFF,0x08,0x08,0xFF,0x00,0x00};//纵向，上为最高位(纵向取模)
void main(void)
{		while(1){Show_8X8Dot_ColumnScan(H_Data);	//列扫描显示}
}

在这里插入图片描述

3.4、8x8点阵屏幕滚动显示

从左向右滚动显示“HELLO”

滚动显示的原理：点阵屏幕一直显示8个字节Buffer中的数据，我们只需要将HELLO的字模数据依次放入到Buffer中。如下图所示：
在这里插入图片描述
取模软件的使用：

在这里插入图片描述

①Dot_LED.c文件的代码如下：

#include "Dot_LED.h"
#include "Timer.h"/*** 2片74HC595的级联* LEDNode：	阳极数据，选择选定的列中哪几个LED点亮* LEDCathode： 阴极数据，选择哪一列点亮*/
void HC595_Cascade_8x8LED(unsigned char LEDNode, unsigned char LEDCathode)
{	unsigned char i = 0;LED_ST = 0;/* 将高位字节的数据移位到第一个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引脚来一个上升沿将数据进行移位}	/* 将高位字节的数据移位到第二个595里面，低位字节的数据移到第一个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引脚来一个上升沿将数据进行移位}	LED_ST = 1;		//595的ST引脚来一个上升沿将移位寄存器的数据移到存储寄存器LED_OE = 0;		//输出使能
}/*** 8x8点阵显示函数（列扫描显示）*/
void Show_8X8Dot_ColumnScan(unsigned char *Data)
{unsigned char i = 0;for(i = 0; i < 8; i++){HC595_Cascade_8x8LED(0x00,~(0x80 >> i));	//向将扫描的一列的灯全部熄灭HC595_Cascade_8x8LED(Data[i],~(0x80 >> i));	//依次选择从左到右第1列行开始(行扫描显示)}
}/*** 8x8点阵数据滚动函数*/
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();				//获取TimeCount的值TimeStatus = 2;case 2:if(Get_TimeCount() - GET_Time > 500)	//每隔500ms进行向Buff里面放入数据{GET_Time = Get_TimeCount();for (j = 0; j < 7; j++) 			//先移动{LEDBuffer[j] = LEDBuffer[j+1];}switch(Status){case 1:LEDBuffer[7] = Data[i+8];	//第一轮放入从Data[8]开始取出放入if(i == Len - 8)			{i = Len - 1;Status = 2;}break;case 2:							//第二轮放入从Data[0]开始取出放入LEDBuffer[7] = Data[i];	break;}i = (i + 1) % Len;  				//循环遍历 i：0～31}break;}
}

②Dot_LED.h文件的代码如下：

#ifndef __Dot_LED_H
#define __Dot_LED_H
#include <REGX52.H>	//包含51头文件，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文件的代码如下：

#include "Dot_LED.h"
#include "Timer.h"/* 显示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	 
};//纵向，上为最高位(纵向取模)void main(void)
{		Time0_Intrrupt_Init();	//启动定时器中断while(1){LEDData_Move(HELLO_Data,32);Show_8X8Dot_ColumnScan(LEDBuffer);	//列扫描显示}
}