STM32 4位数码管和74HC595

news2025/1/16 11:15:43

4位数码管

        在使用一位数码管的时候，会用到8个IO口，那如果使用4位数码管，难道要使用32个IO口吗？肯定是不行的，太浪费了IO口了。把四个数码管全部接一起共用8个IO口，然后分别给他们一个片选。所以4位数码管共有12个IO口。

        当选择数码管1显示的时候，这可以选择1（位选）然后再根据1位数码管的原理（段选）显示这个数码管。

动态显示

        根据人眼视觉残留的原理，在显示的时候，位选依次选择数码管，然后段选控制数码管显示。这种依次选择依次显示的速度非常快，快到人眼反应不过来，从而使4位数码管上的数字同时显示（只是人眼看上去同时显示）。

消影

        在动态显示的时候，会发现数码管在闪烁，这是位选和段选不同步导致的。我们可以通过加延迟，或者置零来解决这个问题，这就是常说的消影。

        如果还想用更少的引脚控制4位数码管，我们可以使用74HC595。

74HC595

        74HC595是一个8位串行输入、并行输出的位移缓存器：并行输出为三态输出。在SCK 的上升沿，串行数据由SDL输入到内部的8位位移缓存器，并由Q7'输出，而并行输出则是在LCK的上升沿将在8位位移缓存器的数据存入到8位并行输出缓存器。当串行数据输入端OE的控制信号为低使能时，并行输出端的输出值等于并行输出缓存器所存储的值。

74HC595引脚
符号引脚描述
Q0---Q7第15脚，第1-7脚8位并行数据输出
GND第8脚地
Q7第9脚串行数据输出
/MR第10脚主复位（低电平有效）
SH_CP第11脚数据输入时钟线
ST_CP第12脚输出存储器锁存时钟线
/OE第13脚输出有效（第电平有效）
DS第14脚串行数据输入
VCC第16脚

电源

串入并出

        当我们给DS依次输入8个bit的数据，会同时在Q0-Q7输出，那不就可以只用1个IO口连接到DS，相当于扩展成8个IO口。而4位数码管要12个IO口，那用2个74HC595不就好了。

串入串出 

        从原理图上我们可以看见74HC595（1）（左侧的）的QH’连接到了74HC595（2）的SER，也就是一个74HC595的串行输出连接到了下一个74HC595的串行输入。

        当输入的数据超出并行输出的范围时，会依次顶替之前的数据，当输入16位数据时，原先输入到74HC595（1）的数据D0-D7，就会顶替掉成D8-D15，而被顶替的数据则通过QH'到SER的连接传输到74HC595（2）中，使其位D0-D7。

        第一个74HC595（左侧的）用于选择数码管（位选），第二个74HC595用于显示数码管（段选）。

SH_CP和ST_CP

  • SH_CP(11脚)：上升沿时数据寄存器的数据移位。Q0->Q1->Q2-->Q3-->...-->Q7;下降沿移位寄存器数据不变。
  • ST_CP(12脚)：上升沿时移位寄存器的数据进入数据存储寄存器，下降沿时存储寄存器数据不变。通常我将ST_CP置为低电平，当移位结束后，在ST_CP端产生一个正脉冲，更新显示数据。

使用方法 

第一步：目的：将要准备输入的位数据移入74HC595数据输入端上。

方法：送位数据到_595。

第二步：目的：将位数据逐位移入74HC595，即数据串入

方法：SH_CP产生一上升沿，将DS上的数据移入74HC595移位寄存器中，先送低位，后送高位。（应该是先送高位）

第三步：目的：并行输出数据。即数据并出

方法：ST_CP产生一上升沿，将由DS上已移入数据寄存器中的数据

送入到输出锁存器。

说明： 从上可分析：从SH_CP产生一上升沿(移入数据)和ST_CP产生一上升沿(输出数据)是二个独立过程，实际应用时互不干扰。即可输出数据的 同时移入数据。

引脚连接

P1的5个IO口连接单片机，而P2通过级联可以继续接数码管。

输入顺序

 从图中可以看到数据是QA-QB-QC...QH，最先输入的是QA。

上图最后一行PARALLEL OUTPUTS（并行输出），可以知道QA是高位。

代码

bsp_74HC595.c

#include "bsp_74HC595.h"

unsigned int num[] = {0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0xff,0x00};

void HC595_GPIO_Configuration()
{
	GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
	
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_13|GPIO_Pin_12|GPIO_Pin_15;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);

	GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_12,Bit_RESET);
	GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_13,Bit_RESET);
	GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_15,Bit_RESET);
}
//串入
void HC595_Send_Byte(unsigned char num)
{
	unsigned int i;
	for(i = 0;i<8;i++)
	{
		if(num & 0x80)//取最高位 1000 0000
		{
			GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_15,Bit_SET);
		}
		else
		{
			GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_15,Bit_RESET);
		}
		GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_13,Bit_SET);
		Delay_us(10);
		GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_13,Bit_RESET);
		Delay_us(10);
		
		num <<=1;
	}
}
//并出
void HC595_Send_Data(unsigned char num,unsigned char show_bit)
{
	HC595_Send_Byte(num);
	HC595_Send_Byte(1 << show_bit);//高4位没有用

	GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_12,Bit_RESET);
	Delay_us(10);
	GPIO_WriteBit(GPIOB,GPIO_Pin_12,Bit_SET);
	Delay_us(10);
}

bsp_74HC595.h

#ifndef __BSP_74HC595_H__
#define __BSP_74HC595_H__

#include<stm32f10x.h>
#include "Delay.h"
extern unsigned num[];
void HC595_GPIO_Configuration(void);

void HC595_Send_Data(unsigned char num,unsigned char show_bit);

void HC595_Send_Byte(unsigned char num);

#endif

main.c

int main(void)
{
	
	HC595_GPIO_Configuration();
	while(1)
	{
		HC595_Send_Data(num[2],4);//4号数码管，显示数字2
		HC595_Send_Data(num[0],1);//1号数码管，显示数字0
		HC595_Send_Data(num[3],2);//2号数码管，显示数字3
	}
}

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