串行移位寄存器->串行移位寄存器应用简明指南

串行移位寄存器可以把串行数据转换为并行数据，虽然数据输出的速度不及并行锁存器，但由于单片机I/O资源有限，利用串行移位寄存器可以在使用较少I/O口的情况下实现单片机的I/O扩展。常用的移位寄存器有74HC164、74HC595等。

1.74HC164

74HC164是一种高速CMOS串行输入，并行输出的移位寄存器。该器件在电路中应用与74HC595类似，不同的是该器件没有锁存控制，数据移位时直接输出，输出电平与TTL器件兼容。

图5-32示为74HC164引脚排列。数据通过两个输入端DSA或DSB之一串行输入。DSA和DSB是逻辑与关系，它们中的任意一个都可以用作电平门控使能端，低电平有效，用来控制另一输入端的数据输入。应用中两个输入端可以连接在一起，或者把不用的输入端接高电平。

为输出清零控制端，低电平有效。设置低电平时会对所有寄存器清零，同时强制所有的输出为低电平。

图5-32 74HC164引脚排列

CP为移位脉冲输入端，上升沿有效。Q7可以作为级联输出端。

在单片机系统应用中，只需把74HC164的DSA（DSB）、CP端与单片机的I/O口相连即可实现数据传输，主要用于串行数据到并行数据转换和小负载驱动。

74HC164移位脉冲输入端CP上升沿来到时，输出端Q0输出DSA状态，同时寄存器右移一位。当CP为非上升沿期间，所有输出保持。

2.74HC595

74HC595是一款漏极开路输出的8位CMOS移位寄存器，输出端口为可控的三态输出端，也能串行输出控制下一级级联芯片。该器件具有高速移位时钟频率（f_max＞25MHz），标准串行（SPI）接口和CMOS串行输出，可用于多个设备的级联。74HC595的引脚排列如图5-33所示。其中引脚Q0～Q7为并行数据输出端，具有三态输出功能；Q7′为串行级联输出引脚，输出内部移位寄存器Q6的状态；为输出清零控制端，低电平有效；为三态输出控制端，低电平有效；DS为串行数据输入端，数据高位先入；SH_CP为移位时钟脉冲输入端，上升沿有效，ST_CP为锁存脉冲输入端，上升沿有效。引脚功能表见表5-10。

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图5-33 74HC595的引脚排列

表5-107 4HC595的引脚功能表

74HC595主要用于单片机系统的数据串行输出和小功率显示器件驱动，如电子日历数码管驱动和LED汉字点阵驱动。

3.数码管串行驱动（项目16）

数码管动态显示方式占用的单片机I/O口较多，并且当数码管数量增加时，动态显示将出现闪烁现象。在电子日历系统中，数码管数量达20只以上，需采用串行静态驱动方式才能满足实际需求。下面分析利用两片74HC595驱动两只数码管的电路原理，并设计驱动程序。

图5-34 74HC595驱动数码管电路

图5-34是利用74HC595驱动数码管电路，数码管为共阳极型，第一片74HC595的3个数据输入端分别接单片机的P0.0、P0.1、P0.2。第二片的时钟与锁存控制端与第一片分别并联，数据端接收第一片的数据串出端Q7′，数据发送时，先发送SEG0的数据，后发送SEG1的数据，最后通过ST—CP锁存。比如显示“56”，具体程序如下：

程序中min可以是时间的分钟变量，如果在此电路的基础上再级联4级，即可显示电子表的时间。读者可以在此电路基础上进行修改，设计一个串行驱动的电子表。注意在电路实现时，由于74HC595直接驱动数码管电流较大，74HC595发热严重，需要在74HC595与数码管之间加上200Ω左右的限流电阻。