74HC595是我們在電路中比較常見的一種CMOS器件，本文只要探討的是基于74HC595的單片機驅動數碼管設計，這個電路說復雜也復雜，說簡單那也簡單，我們首先來了解一下74HC595的作用。

74HC595

74HC595是硅結構的CMOS器件， 兼容低電壓TTL電路，遵守JEDEC標準。 74HC595是具有8位移位寄存器和一個存儲器，三態輸出功能。如果兩個時鐘連在一起，則移位寄存器總是比存儲寄存器早一個脈沖。 移位寄存器有一個串行移位輸入（Ds），和一個串行輸出（Q7’）,和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行8位的，具備三態的總線輸出，當使能OE時（為低電平），存儲寄存器的數據輸出到總線。

74HC595是一個8位串行輸入、平行輸出的位移緩存器：平行輸出為三態輸出。在SCK的上升沿，單行數據由SDL輸入到內部的8位位移緩存器，并由Q7‘輸出，而平行輸出則是在LCK的上升沿將在8位位移緩存器的數據存人到8位平行輸出緩存器。當串行數據輸人端OE的控制信號為低使能時，平行輸出端的輸出值等于平行輸出緩存器所存儲的值。而當OE為高電位，也就是輸出關閉時，平行輸出端會維持在高阻抗狀態。

74HC595引腳圖

74HC595管腳功能

上圖是74HC595芯片邏輯圖，輸出使能端13腳我們一直讓它使能，復位端10腳我們一直讓它無效，這兩個引腳在硬件設計時為了方便，就直接給它們連到相應的電平上了。程序中我們只需要關注數據輸入引腳14腳、移位脈沖引腳11腳和鎖存脈沖引腳12腳。

圖中的SRA——SRH是移位寄存器（ShiftRegister），數據從它們的D引腳輸入，從Q引腳輸出，每次移位脈沖引腳（ShiftClock）提供一個脈沖，D引腳的數據就會輸出并保持到Q引腳，因為這里的移位脈沖引腳（ShiftClock）是連到每一個SR上的，所以自然每次給一個移位脈沖的時候，所有的數據都向后移動了一位。

這里我們注意到，SRA的D腳連接的是串行數據輸入，也就是我們的數據引腳。所以每次給脈沖移位之前，我們需要準備好該引腳的值，因為每次給一個脈沖，它的數據就會移入后方。

很直觀的看到，我們給幾個脈沖，數據引腳就會有幾次被移入移位寄存器，并且這些值會保持在各個SR的Q腳。所以假設我們要將一個字節移入移位寄存器，因為1個字節是8位的，所以我們需要給出8個脈沖，那么SRA——SRH的Q腳就保持了這8位值，再看看這8位值，它是先在數據引腳輸出的值就會走得越遠，所以如果我們先輸出數據高位的話，最高位在8個脈沖后就會跑到SRH的Q腳。這就像我們排隊一樣，一個寄存器里面有8個位置，每次給一個脈沖就好比一次呼叫：“大家可以往前移一位了！”就這樣，隊伍不斷得往前移。

然后我們看到LRA——LRH，它們是鎖存寄存器（LatchRegister），每次鎖存脈沖引腳（LatchClock）給一個脈沖，Q腳就會輸出并保持D腳的值。LR和SR其實是差不多的功能，只是SR多了個復位腳。

我們可以把LR看成是照相機，鎖存脈沖引腳就相當于是照相機的快門，我們給一個鎖存脈沖，那么數據就被鎖存在了對應的Q腳。而當我們沒有操作鎖存引腳的時候，照相機只是擺在那里，不管隊伍怎么前進了，照相機的輸出始終是不變的。只有某次按下了快門，所有的照相機的照片就都更新了一次。

大概有人會問，圖中的三角形加小圓圈是什么呢？那是非門，說白了就是如果它前面是0，后面就是1；前面是1，后面就是0。還有就是貼在方形鎖存器上的那些小圓圈，也是起到反向的左右。

基于74HC595單片機驅動數碼管設計

數碼管顯示系統需要占用過多的單片機口線，但是可以保證正常的亮度。為了解決占用口線較多而浪費硬件資源等問題，研究人員開發了一系列諸如74HC595的數碼管驅動芯片，該類芯片可以實現串行轉并行的工作方式，驅動數碼管實現靜態和動態顯示。但是，這樣一種工作方式暴露出控制系統實時性不足等問題，在某些對系統響應時間要求比較高的場合的應用產生了一定的限制。為了解決上述幾個弊端，本文提出了一種基于單片機的數碼管動態顯示器的設計方案，以IAP15F2K61S2系列單片機做控制核心，并采用全新的軟硬件電路實現數碼管的動態顯示。

數碼管外觀設計

本顯示器采用六個共陽極的數碼管，按照通常的做法，六個數碼管水平排列在產品的最上方，如圖1所示，這樣的設計可以方便的將控制系統的控制狀態顯示出來。下方采用的是40管腳DIP封裝的單片機，所有并行口線都安排了插針，可以方便的實現系統的外部擴展，增強本顯示器的可移植性。

數碼管外觀圖

控制電路原理圖

本產品采用六個共陽極數碼管制作了本顯示器。設計共陽極數碼管顯示代碼表如下：

為了充分發揮C語言的模塊化編程優勢，將動態顯示子函數封裝為一個通用的模塊，程序如下：

總結

74HC595芯片是一種串入并出的芯片，在電子顯示屏制作當中有廣泛的應用。 74HC595是8位串行輸入/輸出或者并行輸出移位寄存器，具有高阻、關、斷狀態。用74HC595做數碼管靜態顯示電路，一片595接一個數碼管，數碼管用共陽，共陰的都行。共陽的數碼管，公共 端接到電源上，共陰的，公共端就接到地上，不用采用動態掃描的方式，就是靜態顯示電路了。