51单片机——74HC595的应用（SPI实践）

目录

SPI总线

SPI总线概述

 SPI总线分类

SPI 优点及缺点

SPI接口硬件原理

SPI四种工作模式 

74HC595应用

74HC595芯片概述

74HC595封装及管脚功能

74HC595工作原理 ​编辑

 74HC595串行转并行点亮LED灯

 程序实现 

 Proteus运行结构示意图

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SPI总线

SPI总线概述

•  SPI（Serial Peripheral interface）：串行外围设备接口
•  用途：用来在微控制器与外围设备芯片之间实现数据交换
•  特点：高速、全双工、同步

 SPI总线分类

四线制 全双工SPI（同时收发）

MISO      主机输入/从机输出

MOSI      主机输出/从机输入

SCLK     串行时钟

CS或SS 外设片选或从机选择

三线制 半双工SPI（分时收发）

SCLK      串行时钟

CS或SS  外设片选或从机选择

DIO         数据线 输入与输出共用

SPI 优点及缺点

• 优点：全双工（输入/输出独立）、物理结构简单、操作简单、数据传输速率高
• 缺点：需要占用较多IO口、只支持单主机、没有指定的流控制、没有应答确认机制

注：SPI每有一个从器件就会多占用主器件的一个IO口，故比较浪费资源

SPI接口硬件原理

SPI工作原理：

• 两个移位寄存器的数据交换，传输的数据为8位，
• 在主器件产生的从器件使能信号和移位脉冲信号下按位传输

SPI四种工作模式 

极性（CPOL）和相位（CPHL）

CPOL(极性)	作用
0	空闲时SCLK为低电平
1	空闲时SCLK为高电平

CPHA（相位）	作用
0	每个周期第一个时钟沿采样
1	每个周期第二个时钟沿采样

• 注：工作模式由从机芯片决定，需要查阅从机芯片手册，让单片机去适应从机芯片时序
• 注：采样即 主机输入从机读取  ||  输出即 从机输入主机读取

74HC595应用

74HC595芯片概述

芯片功能：

• 74HC595 是一款8位 CMOS 移位寄存器
• 一个串行输入端口，八位并行输出端口为可控的三态输出
• 一个串行输出端口可实现多级芯片串行控制，组成8n位并行输出

主要用途：LED数码管驱动、自动化工程等（主要用来实现 串转并 节省IO口）

74HC595封装及管脚功能

74HC595工作原理 

 注：SCK时钟及SER数据输入，其本质为 CPOL(极性)=0 CPHA(相位)=0 的SPI总线

 74HC595串行转并行点亮LED灯

 程序实现 

#include

#define uint unsigned int
#define uchar unsigned char

sbit ST=P0^2; //存储寄存器时钟
sbit DS=P0^1; //串行输入数据线
sbit SH=P0^0; //移位寄存器时钟

uint num[8] = {0,0,1,0,1,0,1,1};//暂时存储点

void HC595(uint num)//移位寄存器
{ 
	SH=0;
	ST=0;
	DS=num;
	SH=0;//产生上升沿，将数据写入移位寄存器
	SH=1;
}

main()
{
	uint i=0;
	while(1)
	{
		SH=0;
		ST=0;
		for(i=0;i<8;i++)
		{
			HC595(num[i]);
		}
		ST=0;//产生上升沿将数据写入存储寄存器
		ST=1;
	}
}

 Proteus运行结构示意图