51单片机74HC595操作

上次流水灯电路中将LED-E-IN直接接到VCC上，也就使得74HC573处于直通状态，这次将LED-E-IN引脚接到LED-E引脚上，LED-E引脚接74HC595的输出Q6。
流水灯电路：

595电路：

595的14、12、11引脚分别接到单片机的P1.0、P2.3、P1.4引脚。电路图大致就是这样，下面分析如何操作74HC595芯片，首先查阅芯片手册：

看标题可以知道595是一个8位串行输入，并行输出的移位寄存器，拥有3态输出，即高电平、低电平和高阻态。下面是其内部结构图：

可以看出，595的输入端由输出使能信号OUTPUT_ENABLE、锁存信号LATCH_ClOCK、串行数据输入端SERIAL_DATA_INPUT、移位信号SHIFT_CLOCK和复位信号RESET构成。最显眼的部分是中间的两排D触发器，第一排的D触发器上一个的输出接在下一个的输入端，如SRA的输出接在SRB的输入端，在每一个移位信号SHIFT_CLOCK作用下实现数据的移位。当数据全部移入第一排D触发器中后，只需要开启锁存信号LATCH_ClOCK就可以使第二排D触发器输出第一排D触发器中的数据，也即串行输入的数据。这是通过观察结构图得出的结论，下面分析一下手册上595的时序图：

这里标出了8个移位信号SHIFT_CLOCK的上升沿，结合下面的引脚描述，SHIFT_CLOCK在上升沿时候会将输入数据移入移位寄存器SRX（X=A、B、C等）中。RESET引脚是一个异步复位引脚，也就是不管单片机时钟信号是什么情况，只要RESET按键按下，就实现复位功能，也就是将结构图中第一排D触发器的输出全部置0。LATCH_CLOCK引脚只需一个上升沿就可以将输入数据锁存到移位寄存器中，这个需要结合结构图看，LATCH_CLOCK接的是第二排D触发器，它的输入是第一排D触发器的输出，即输入的数据，它的输出是595芯片的输出端，因此LATCH_CLOCK的上升沿会将输入的数据
送到输出端。OUTPUT_ENABLE输出端三态缓冲器的控制端，低电平使能输出，允许数据的传输，高电平则使输出呈现高阻态，可以理解为该芯片失去对下一级电路的控制，输出电平未知，可为高，也可为低。SQH端用于级联更多的595芯片，一片595芯片同时最多只能移8位数据，增加595芯片数目可以使一次性移位数据更多。
步入正题：分析时序图，当RESET由低变高后，芯片复位，从开始的第一个移位时钟上升沿分析，此时SERIAL_DATA_INPUT为高电平，所以1这个数据被送入结构图中左边第一排第一个触发器中，第二个上沿，此时数据为0，所以0送入第一排第一个触发器中，而1就被挤到第二个触发器中，接着在第三个时钟上升沿到来之前，LATCH_CLOCK出现了上升沿，因此输出Q会被立即更新，可以看到，QA变成了0，而QB还是1，由于一开始的RESET作用，第一排D触发器输出都被清了0，LATCH_CLOCK上升沿到来使输出数据更新，因此QC~QH全部变成了0，QB是由于数据移入了一个1，而维持不变。第三个时钟上升沿到来，从时序图上看这里送入的数据应该是0，但是分析到后面会发现这里应该是1，可能是时序图有误，不过无所谓，只要掌握分析方法就行了。直接到第7个时钟，也就是LATCH_CLOCK上升沿前端，此时送了7个数据是1011000，第8个数据QH不看，在LATCH_CLOCK上升沿进行输出数据的更新，可以看到，后面数据变成了00001101，数据1是最先送入的，所以最后送出，体现了一点一点移位的特点。到此595的分析就差不多了，可以进行编程了。

打开keil：

/***51单片机点亮流水灯***/
#include <reg52.h>
sbit Data_input=P1^0;//串行数据输入端
sbit Latch_Clock=P2^3;//锁存信号端，通过上面分析可以理解为输出数据更新信号
sbit Shift_Clock=P1^4;//移位信号端
/***delay_ms函数***/
void delay_ms(unsigned int xms)
{unsigned int i=0,j=0;for(i=xms;i>0;i--)for(j=110;j>0;j--);
}
void write595_byte(unsigned int dat)//595写一个字节操作
{unsigned int i=0;//用来移位Latch_Clock=0;//先把锁存信号拉低，也可以在数据移入后拉低，影响不大for(i=0;i<8;i++){Data_input=(dat<<i)&0x80;//左移数据，进行移位，&0x80是为了提取最高位数据Shift_Clock=0;//移位信号拉低Shift_Clock=1;//移位信号拉高，产生一个上升沿，移入数据}Shift_Clock=0;//移位信号拉低，也可以不拉，不影响Latch_Clock=1;//锁存信号拉高，产生一个上升沿，输出更新Latch_Clock=0;//拉低，与上面语句重复了，也可以不要
} 
void main()
{unsigned int i=0;char LED=0x01;//用于移位/***流水灯亮灭方向标志***/char up_flag=0;//向上标志char down_flag=0;//向下标志down_flag=1;//默认向下write595_byte(0x40);//使能LED_E引脚，驱动LED的74HC573while(1){if(up_flag==1){for(i=0;i<8;i++)//向上循环移位{P1=~(LED<<i);delay_ms(1000);//延时1s}up_flag=0;down_flag=1;}if(down_flag==1)//向下循环移位{for(i=0;i<8;i++){P1=~((LED<<7)>>i);delay_ms(1000);}down_flag=0;up_flag=1;}}
}

这里要解释的就是下面这句话，这里相当于给P1.0写入了一个8位的数据，比如0x40，P1^0=0x40，在51单片机中，给端口赋值，只要不是0，单片机就会输出高电平（负数我没试过），0x40相当于十进制数64，效果与写1等价。

Data_input=(dat<<i)&0x80;

此外还有一点需要提醒，即数字电路的建立时间，看下面这段代码，拉低后直接进行拉高操作，我们知道，电平不会立马翻转，有一个上升时间，从手册上可以看出，移位信号的最小建立时间是ns级的，如果单片机的建立时间小于这个时间tsu，则会使这个移位信号无法稳定的被建立，如果单片机输出电平频繁的翻转，则每次都无法使移位信号建立起来，即高电平不高，低电平不低，信号也就无效。51单片机晶振12MHz，时钟频率0.083us，显然是满足这个条件的，因此可以不加_nop_()语句。

		Shift_Clock=0;//移位信号拉低Shift_Clock=1;//移位信号拉高，产生一个上升沿，移入数据