孫鏞程

（遼寧科技大學(xué)電子與信息工程學(xué)院 遼寧省鞍山市 114051）

1 引言

在當(dāng)前的電子產(chǎn)品市場(chǎng)中，74HC164（以下簡(jiǎn)稱“164”）起著重要的作用。

2 74HC164的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理

2.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該芯片是一個(gè)串行輸入、并行輸出的接口芯片，（74HC164 is a serial input and parallel output interface chip）數(shù)據(jù)通過(guò)端口A 和端口B 進(jìn)行與運(yùn)算形成，端口A 與端口B 的與運(yùn)算是在脈沖上升沿來(lái)臨之前完成的。寄存器的復(fù)位信號(hào)在低電平時(shí)起作用，當(dāng)寄存器的復(fù)位端口輸入一個(gè)低電平信號(hào)時(shí)，寄存器復(fù)位為零同時(shí)輸出低電平信號(hào)。74HC164 芯片的兩個(gè)輸入端口A、B，任意一個(gè)端口接高電平時(shí)可以控制另一個(gè)端口，輸入端不能懸空處理。如圖1和表1所示。

其中，表2中：

H 代表高電平。

h 代表在低到高時(shí)鐘躍變一個(gè)建立時(shí)間的高電平。

L 代表低電平。

l 代表由低到高時(shí)鐘躍變一個(gè)建立時(shí)間周期的低電平。

q 表示由低到高時(shí)鐘CLK 躍變成一個(gè)建立時(shí)間的參考輸入的狀態(tài)。

↑為低到高的時(shí)鐘的跳躍變化。

2.2 工作原理

圖2為D 觸發(fā)器構(gòu)成的四位移動(dòng)寄存器簡(jiǎn)圖。

74HC164 工作原理與移位寄存器相同，如圖3為74HC164 內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖。

單片機(jī)的一個(gè)引腳就好像水龍頭，數(shù)據(jù)一位一位的發(fā)送，即像水龍頭的水一滴一滴的往下滴，164 就好像一個(gè)小碗，在接水，當(dāng)接8 滴水后剛好滿了，這時(shí)就送給數(shù)碼管喝掉。為什么要這樣做？因?yàn)閿?shù)碼管要顯示一個(gè)數(shù)據(jù)，需要同時(shí)用到8 滴水，而單片機(jī)只能一滴一滴的出來(lái)，顯然只要74HC164 起到一個(gè)緩沖的作用。單片機(jī)要發(fā)送一個(gè)8 位（可更多）的數(shù)據(jù)，如果同時(shí)發(fā)，是并行傳輸，如果是一位一位的發(fā)，是串行發(fā)送，單片機(jī)發(fā)給74HC164 顯然是串行的，74HC164 一下子把數(shù)給數(shù)碼管，顯然是并行的，所以74HC164 起到由串行轉(zhuǎn)到并行的作用。

在單片機(jī)與數(shù)碼管電路中，串行比并行轉(zhuǎn)輸?shù)囊?，而且也多了一個(gè)串轉(zhuǎn)并的器件，容易使系統(tǒng)不穩(wěn)定，而且造價(jià)不便宜，單片機(jī)IO 口不夠，所以要這樣做。圖4中是四個(gè)邊沿觸發(fā)的D 觸發(fā)器，數(shù)據(jù)由A,B 做與運(yùn)算傳給ID，然后由邊沿D 觸發(fā)器的輸出端接到第二個(gè)觸發(fā)器的輸入端ID，第二個(gè)輸出端同理傳給第三個(gè)ID，以此類推。

不管時(shí)鐘處于高電平或低電平時(shí)，串行輸入端的數(shù)據(jù)都可以被改變，但只有滿足建立條件的信息才能被輸入。時(shí)鐘控制發(fā)生在時(shí)鐘輸入由低電平到高電平的躍貶上。為了減小傳輸線效應(yīng)，所有輸入端均采用二極管鉗位。如圖5和圖6所示。

3 74HC164驅(qū)動(dòng)的LED顯示電路

表1：74HC164 引腳功能表

表2：功能圖表

圖1：74HC164 引腳圖

圖2

如圖7所示。

數(shù)碼管如果僅靠IO 口驅(qū)動(dòng)肯定是不行的，這就需要使用74HC164 芯片。我們要讓哪一位顯示數(shù)字，就只需要令位選控制IO 口輸出的是高電平，對(duì)應(yīng)的位選信號(hào)線當(dāng)?shù)碗娖綍r(shí)選通。

圖3：74HC164 內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖

圖4：邏輯框圖

圖5：74HC164 內(nèi)部框圖

圖6：74HC164 時(shí)序

圖7

4 總結(jié)

單片機(jī)在小家電顯示電路中起非常重要的作用，其選擇不僅決定了控制電路的實(shí)現(xiàn)方案，而且對(duì)控制器的成本有很大的影響。

我們使用74HC164 芯片的輸入和輸出功能，與單片機(jī)進(jìn)行串行通信，并行輸出直接驅(qū)動(dòng)顯示設(shè)備。通過(guò)數(shù)據(jù)緩存器、鎖存器來(lái)擴(kuò)展單片機(jī)I/O 口，減少單片機(jī)的需求。該系統(tǒng)的成本還具有較大的優(yōu)勢(shì)，被廣泛用于按鍵和顯示驅(qū)動(dòng)電路。