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[其他ST产品] 74HC595四位数码管显示

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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
74HC595, HC, 数码, 数码管, 数码管显
数模管作为STM32的一个重要外设，由于其成本低、稳定，被用于许多场景中。本篇文章来介绍下四位数码管的使用方法。


一、数码管的分类

数码管分为共阴数码管和共阳数码管，共阴和共阳的区别就在于，输出1还是输出0的时候，能点亮数码管的一小段。

在这篇文章中，所使用的是由两片74HC595芯片控制的4位数码管

45056651291305526b.png

2344965129136c6231.png

挂几张图



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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:08 | 显示全部楼层
74HC595芯片（串入并出）
该芯片是一个8位串行输入、并行输出的位移缓存器。（缓存器在控制数码管中具有重要作用）
606646512915300a2d.png
354126512915963b3e.png
Q0~Q7：并行输出
Q7’：串行输出
SH_CP：移位寄存器时钟输入
ST_CP：存储寄存器时钟输入
DS：串行输入
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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:08 | 显示全部楼层
使用两片74HC595芯片，第一片74HC595芯片的Q7口，也就是串行输出口可以向下一片的74HC595芯片的串行输入口输入数据。
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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:16 | 显示全部楼层
第二片74HC595芯片是用于控制数码管输出显示，而第一片74HC595芯片只使用了QA、QB、QC、QD四个管脚来储存信息。
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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:16 | 显示全部楼层
本帖最后由 lvuu 于 2023-9-26 16:18 编辑

本文主要使用PB13 、PB12 、PB15 来控制数码管的显示数据。
以下使用数码管也是以这三个端口进行分析。
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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:17 | 显示全部楼层
原理图
895316512939957f25.png

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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:18 | 显示全部楼层
对于4位的数码管模块，接线选择为

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  1. VCC------------>供电
    

  2. DIO------------>PB13
    

  3. RCLK------------>PB12  当八个数据完全传入缓冲区，此时拉高RCLK，八位数据便可以一次性全部输出。
    

  4. SCLK------------>PB15   控制串入的时钟信号线，当有一个上升沿，便传入一个数据。
    

  5. GND------------>接地
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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:20 | 显示全部楼层
四、代码主要操作
主要是由以下四个函数构成：
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  1. void HC595_GPIO_Configuration(void);
    

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

  3. void HC595_Send_Byte(unsigned char byte)；
    

  4. void display(unsigned int n);
    


  5.
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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:20 | 显示全部楼层
五、代码分析
1.void HC595_GPIO_Configuration(void);
该函数主要是使能接在4位数码管的主要GPIO口，如上文提到的一般：
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  1. /************************
    

  2. VCC------------>供电
    

  3. DIO------------>PB13
    

  4. RCLK------------>PB12  
    

  5. SCLK------------>PB15  
    

  6. GND------------>接地
    

  7. **************************/
    


  8. 

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

  10. //创建一个数组，0-9所对应的十六进制数
    


  11. 

  12. void HC595_GPIO_Configuration(void)
    

  13. {
    

  14.         GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    


  15. 

  16.         RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);
    

  17.         
    

  18.         GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_15;
    

  19.         GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    

  20.         GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;
    

  21.         GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);
    

  22.         
    

  23.         GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_12, Bit_RESET);
    

  24.         GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_13, Bit_RESET);
    

  25.         GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_15, Bit_RESET);
    

  26. }
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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:20 | 显示全部楼层
作用：使能相应管脚，并将其全部拉低。
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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:20 | 显示全部楼层
2.void HC595_Send_Byte(unsigned char byte)
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  1. /*********************************
    

  2. 参数：byte 所传入的数据，
    

  3.                           是要显示的数字或者是对应显示的位数
    

  4. **********************************/
    

  5. /************************
    

  6. VCC------------>供电
    

  7. DIO------------>PB13
    

  8. RCLK------------>PB12  
    

  9. SCLK------------>PB15  
    

  10. GND------------>接地
    

  11. **************************/
    

  12. //串入
    

  13. void HC595_Send_Byte(unsigned char byte)
    

  14. {
    

  15.         unsigned int i;
    

  16.         
    

  17.         for(i = 0; i < 8; i++)
    

  18.         {
    

  19.                 if(byte & 0x80)
    

  20.                         GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_15, Bit_SET);
    

  21.                 else
    

  22.                         GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_15, Bit_RESET);
    

  23.                 
    

  24.                 GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_13, Bit_RESET);
    

  25.                 Delay_us(10);
    

  26.                 GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_13, Bit_SET);
    

  27.                 Delay_us(10);
    

  28.                 
    

  29.                 byte <<= 1;
    

  30.         }
    

  31. }
    


  32.
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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:24 | 显示全部楼层
作用：发送字节到74HC595芯片的缓冲器中。
分析：发送的过程很重要，需要搞清所使用的芯片是先低位发送还是先高位。
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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:24 | 显示全部楼层
如图： 6298365129554c7aba.png
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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:25 | 显示全部楼层
由74HC595的芯片手册可以知道：74HC595芯片的发送顺序是由QA，一直到QH，到目前为止，我们虽然清楚了该芯片的发送顺序，但是仍然不知道QA和QH究竟哪个是高位。
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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:25 | 显示全部楼层
而在该数据手册中，还可以发现：
6555265129568de252.png
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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:25 | 显示全部楼层
这张图很明显的说明了问题的关键——QA是高位，QH是低位。
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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:25 | 显示全部楼层
由此我们知道了这个芯片是先写入最高位，再依次发送到最低位。所以在该段函数中，我们通过该数据与（&）0x80，取出最高位，通过DIO口输入1/0，由于之前所提到的，唯有SCLK到达上升沿的时候，数据才能传入，于是我们在每次循环输入数据的时候，都将SCLK（PB13）拉高10us ，然后再将所要输入的byte左移一位，继续循环。
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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:26 | 显示全部楼层
由于两片74HC595芯片的作用，当第一片74HC595芯片的缓冲区八位都存在数据的时候，此时DIO口继续输入数据，则将会将已有数据顶置到下一片74HC595的缓冲区。
因此所要显示数字的数据传入完成后，继续传入其所要求显示的数码管位置，该过程也同理于数字数据的传输过程。
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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:26 | 显示全部楼层
3.void HC595_Send_Data(unsigned char num, unsigned char show_bit);

/*********************************
参数：num 所要显示的数字，
        show_bit 所显示的位数
**********************************/
/************************
VCC------------>供电
DIO------------>PB13
RCLK------------>PB12  
SCLK------------>PB15  
GND------------>接地
**************************/
//并出
void HC595_Send_Data(unsigned char num, unsigned char show_bit)
{
        HC595_Send_Byte(num);
        HC595_Send_Byte(1 << show_bit);  
       
        GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_12, Bit_RESET);
        Delay_us(10);
        GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_12, Bit_SET);
        Delay_us(10);
}


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 楼主| lvuu 发表于 2023-9-26 16:27 | 显示全部楼层
作用：控制4位数码管的显示位置以及显示的数字
分析：该函数使用之前所定义和编写的void HC595_Send_Byte(unsigned char byte)函数继续工作，需要注意的是，当数据和位置全部输入后，需要拉高RCLK（PB12）的电平，使其完成显示。
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