51单片机 | IO扩展（串转并）-74HC595

  在前面的实验中，我们是直接使用单片机 IO 口控制外围设备，从 LED 流水灯到动态数码管显示，可以看到这些外围设备已经占据了很多的 IO 口，而 51单片机 IO 口非常有限，如果想要连接更多外围设备，此时可以通过 IO 扩展来实现。本节介绍一种 IO 口扩展方式- 串转并，使用的芯片是 74HC595。开发板板载 1 个 74HC595 芯片，仅需单片机 3 个 IO 口即可扩展 8 个，如果需要还可以将 2 个 74HC595 级联扩展出 16 个 IO，这就实现用少数 IO 资源控制多个设备。本节所实现的功能是：通过 74HC595 模块控制 LED 点阵以一行循环滚动显示。

一、74HC595 芯片介绍

  74HC595 是一个 8 位串行输入、并行输出的位移缓存器，其中并行输出为三态输出（即高电平、低电平和高阻抗）。芯片管脚及功能说明如下：

  上面两张都是 74HC595 芯片管脚图，可以发现左侧的 1 脚是 QB，而右侧芯片的 1 脚是 Q1，左侧芯片的 11 脚是 SCK，而右侧芯片的 11 脚是SH_CP，还有很多其他管脚不一样，其实这个都没有什么，每个人在绘制芯片管脚图时命名可能不一样而已，看一个芯片重点是管脚功能。

• 15 和 1 到 7 脚 QA--QH：并行数据输出
• 9 脚 QH 非：串行数据输出，将第九脚连接到另一个 芯片的第十四脚，就通过级联进行了扩展
• 10 脚 SCLK 非（ MR） ： 低电平复位引脚
• 11 脚 SCK（ SHCP） ： 移位寄存器时钟输入
• 12 脚 RCK（ STCP） ： 存储寄存器时钟输入
• 13 脚 G 非（ OE） ： 输出有效
• 14 脚 SER（ DS） ： 串行数据输入

  74HC595 是具有 8 位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。移位寄存器和存储器是单独的时钟。数据在 SCK 的上升沿输入，在 RCK 的上升沿进入到存储器中。如果两个时钟连在一起，则移位寄存器总是比存储器早一个脉冲。移位寄存器有一个串行输入（DS），和一个串行输出（Q7 非），和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行 8 位的，具有三态的总线输出，当 MR 为高电平，OE 为低电平时，数据在 SHCP 上升沿进入移位寄存器，在 STCP 上升沿输出到并行端口。

二、硬件设计

  本实验使用到硬件资源如下：

• 8*8LED 点阵模块
• 74HC595 模块

  开发板上的 74HC595 模块电路如下图所示：

• 如果不使用595即不输出使能，可以用跳线帽将VCC与OE连接；如果使用595即输出使能，可以用跳线帽将OE与GND 连接。

从上图中可以看出，74HC595 需要用到的控制管脚 SER、RCLK、SRCL