74HC595四位数码管显示

只看该作者 · 2023-9-26 16:07

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

挂几张图

只看该作者 · 2023-9-26 16:08

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）

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

只看该作者 · 2023-9-26 16:08

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。

只看该作者 · 2023-9-26 16:16

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。

只看该作者 · 2023-9-26 16:16

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。

只看该作者 · 2023-9-26 16:17

原理图

只看该作者 · 2023-9-26 16:18

对于4位的数码管模块，接线选择为

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VCC------------>供电

DIO------------>PB13

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。

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。

GND------------>接地

只看该作者 · 2023-9-26 16:20

四、代码主要操作
主要是由以下四个函数构成：

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void HC595_GPIO_Configuration(void);

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

void HC595_Send_Byte(unsigned char byte)；

void display(unsigned int n);

只看该作者 · 2023-9-26 16:20

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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/************************

VCC------------>供电

DIO------------>PB13

RCLK------------>PB12  

SCLK------------>PB15  

GND------------>接地

**************************/



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

//创建一个数组，0-9所对应的十六进制数



void HC595_GPIO_Configuration(void)

{

        GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;



        RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE);

        

        GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_15;

        GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;

        GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP;

        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);

}

只看该作者 · 2023-9-26 16:20

作用：使能相应管脚，并将其全部拉低。

只看该作者 · 2023-9-26 16:20

2.void HC595_Send_Byte(unsigned char byte)

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/*********************************

参数：byte 所传入的数据，

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

**********************************/

/************************

VCC------------>供电

DIO------------>PB13

RCLK------------>PB12  

SCLK------------>PB15  

GND------------>接地

**************************/

//串入

void HC595_Send_Byte(unsigned char byte)

{

        unsigned int i;

        

        for(i = 0; i < 8; i++)

        {

                if(byte & 0x80)

                        GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_15, Bit_SET);

                else

                        GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_15, Bit_RESET);

                

                GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_13, Bit_RESET);

                Delay_us(10);

                GPIO_WriteBit(GPIOB, GPIO_Pin_13, Bit_SET);

                Delay_us(10);

                

                byte <<= 1;

        }

}

只看该作者 · 2023-9-26 16:24

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。

只看该作者 · 2023-9-26 16:24

如图：

只看该作者 · 2023-9-26 16:25

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。

只看该作者 · 2023-9-26 16:25

而在该数据手册中，还可以发现：

只看该作者 · 2023-9-26 16:25

这张图很明显的说明了问题的关键——QA是高位，QH是低位。

只看该作者 · 2023-9-26 16:25

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。

只看该作者 · 2023-9-26 16:26

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。

只看该作者 · 2023-9-26 16:26

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);
}

只看该作者 · 2023-9-26 16:27

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。