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利用74HC595实现多位LED显示的新方法

作者:佚名发布时间：2009/10/21 阅读次数：3072 字体大小: 【小】【中】【大】

摘要：本文介绍了应用移位寄存器芯片74HC595实现LED动、静态显示的基本原理。提出了一种用74HC595实现多位LED显示的新方法。同时对该系统的硬件组成和软件实现作了详细说明。实际应用表明，此方法连线简单方便，成本低廉，可用于24位LED或更多位LED显示。
关键词：LED 74HC595 动态显示静态显示

1 引言

单片机应用系统中使用的显示器主要有LED和LCD两种。近年来也有用CRT显示的。前者价格低廉，配置灵活，与单片机接口方便；后者可进行图形显示，但接口较复杂，成本也较高。LED(Ling Emiting Diode)是发光二极管的缩写。实际应用非常普遍的是八段LED显示器。LED显示器在大型报时屏幕，银行利率显示，城市霓虹灯建设中，得到广泛应用。在这些需要多位LED显示的场合，怎样实现系统稳定，价格低廉的显示，成为决定其成本的关键所在。

2 74HC595实现LED静、动态显示基本原理

74HC595是美国国家半导体公司生产的通用移位寄存器芯片。并行输出端具有输出锁存功能。与单片机连接简单方便，只须三个I/O口即可。而且通过芯片的Q7引脚和SER引脚，可以级联。而且价格低廉，每片单价为1.5元左右.
2.1 静态显示

每位LED显示器段选线和74HC595的并行输出端相连，每一位可以独立显示(见图1)。在同一时间里，每一位显示的字符可以各不相同(每一位由一个74HC595的并行输出口控制段选码)。
N位LED显示要求N个74HC595芯片及N+3条I/O口线，占用资源较多，而且成本较高。这对于多位LED显示很不利。
2.2 动态显示

在多位LED显示时，为了简化电路，降低成本，节省系统资源，将所有的N位段选码并联在一起，由一片74HC595控制(见图2)。由于所有LED的段选码皆由一个74HC595并行输出口控制，因此，在每一瞬间，N位LED会显示相同的字符。想要每位显示不同的字符，就必须采用扫描的方法，即在每一瞬间只使用一位显示字符。在此瞬间，74HC595并行输出口输出相应字符段选码，而位选则控制I/O口在该显示位送入选通电平，以保证该位显示相应字符。如此轮流，使每位分时显示该位应显示字符。由于74HC595具有锁存功能，而且串行输入段选码需要一定时间，因此，不需要延时，即可形成视觉暂留效果。
N位LED显示时，只需要一片74HC595即可完成，成本最低。但是，此种方法的最大弱点就是当LED的位数大于12位时，出现闪烁现象，这是所有动态LED显示方式共同的弱点。

74HC595具有一个8位串行输入并行输出的移位寄存器和一个8位输出锁存器。
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;74HC595 走马灯演示程序

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SDATA_595 EQU P1.0 ;串行数据输入
SCLK_595 EQU P1.1 ;移位时钟脉冲
RCK_595 EQU P1.2 ;输出锁存器控制脉冲

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ORG 0000H
LJMP MAIN
ORG 0030H

;================================================
MAIN:
MOV SP,#60H
MOV R0,#0FEH
MAIN1:
CALL OUT_595
CALL DELAY
MOV A,R0
RL A
MOV R0,A
JMP MAIN1
;---------------------------------------------------------------
;输出锁存器输出数据子程序
;---------------------------------------------------------------
OUT_595:
LCALL WR_595
CLR RCK_595
NOP
NOP
SETB RCK_595 ;上升沿将数据送到输出锁存器
NOP
NOP
NOP
CLR RCK_595
RET
;--------------------------------------------------------------
;移位寄存器接收数据子程序
;--------------------------------------------------------------
WR_595:
MOV R4,#08H
MOV A,R0
WR_LOOP:
RLC A
MOV SDATA_595,C
SETB SCLK_595 ;上升沿发生移位
NOP
NOP
CLR SCLK_595
DJNZ R4,WR_LOOP
RET
;--------------------------------------------------------------
;延时子程序
;--------------------------------------------------------------
DELAY:
MOV R5,#03H
DEL0:
MOV R6,#0FFH
DEL1:
MOV R7,#0FFH
DJNZ R7,$
DJNZ R6,DEL1
DJNZ R5,DEL0
RET
;---------------------------------------------------------------
END

3 多位LED显示方法的实现

图3 多位LED动态显示驱动电路连线图

为实现24位或更多位LED显示，本文提出了一种全新的方法。此方法结合了动态和静态显示的优点，可以说是两者的结合。连线图如图3所示。段选码由三片74HC595控制，段选数据由74HC595的SER引脚串行输入，由于输出使能时钟RCLK并接在一起，因此，三片74HC595并行输出端同时输出。而三个LED位选信号也并接在一起，因此，一次可以同时点亮三位LED。此过程类似于静态显示。每片74HC595并行输出端并接8位LED，用于扫描输出，此过程类似于动态扫描过程。此方法运用3片74HC595，n条位选信号，即可实现3n位LED显示。成本低廉，而且节省资源。此种方法实现多位LED显示程序框图为图4所示,MCU为89S52。

4 结论

实践证明,此多位LED显示方法性能稳定,如再级联一片74HC595,在不需要增加I/O口线的情况下，即可实现32位LED显示。笔者做过48位LED显示，应稳定可靠。

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