使用74HC595扩展I/O口，实现快速开发

在上面实验中使用1位数码管需要8个I／O引脚，假设需要4位数码管，则至少需要4×8＝32个I／O引脚，而MSP430G2 LaunchPad引脚只有20个，是远远不够的，这就需要使用一些辅助手段来扩展引脚，这里介绍一款芯片74HC595，如图6-5所示。

74HC595是一个8位串行输入／并行输出芯片，可以将输入的串行信号转行成并行信号输出。74HC595只能作为输出端口扩展，如果要扩展输入端口，则可以使用其他的并行输入／串行输出芯片，如74HC165等。

本实验使用74HC595来控制1位数码管，使用数码管循环显示十六进制的数字0～9、A～F，其中B和D用相应的小写字母b和d表示。

1）74HC595

（1）引脚定义。74HC595的各引脚定义如表6-3所列。

图6-5　74HC595

表6-3　74HC595引脚定义

（2）真值表如表6-4所示。其中X表示可以是L／H。

表6-4　74HC595真值表

（3）时序图（见图6-6）。在SHCP的上升沿，串行数据DS输入到内部的8位移位寄存器，并由Q7‘输出；而并行输出则是在STCP的上升沿将8位移位寄存器的数据存入到8位并行输出存储器。当串行数据输入端OE的控制信号为低电平时，并行输出端的输出值等于并行输出存储器所存储的值；而当OE为高电平时，输出关闭，并行输出端会维持在高阻抗状态。

图6-6　74HC595时序图

2）实验材料

实验材料包括MSP430G2 LaunchPad、一片74HC595芯片、一块面包板、一个8段共阴极数码管、一个100Ω电阻和100 nF的电容。

3）引脚连接

本实验使用表6-5、表6-6、图6-7的方式连接74HC595、LaunchPad和数码管。

表6-5　74HC595与LaunchPad连接

表6-6　74HC595与数码管连接(www.xing528.com)

4）连接示意图

74HC595的Q0～Q7引脚分别连接数码管的a～g和dp引脚（见图6-7）。在74HC595的VCC和GND引脚之间放了一个100 nF的高频去耦电容，起稳定电压、减少干扰的作用，电容值取值是经验值。对于初学者会模仿使用就可以了，详细原理请查阅《模拟信号处理》或《信号与系统》等相关书籍。

图6-7　74HC595应用连接示意图

5）程序解析

74HC595程序清单如表6-7所示。

表6-7　74HC595应用程序清单

（续表）

本实验用到了shift Out（）函数，下面进行说明。

（1）shift Out（）函数。其功能是模拟SPI串口输出，串行输入数据，并行输出数据。关于SPI详细解释请参见第8章的内容。函数用法如下：

其中参数dataPin为数据输出引脚，clockPin为时钟输出引脚，bitOrder（）为数据传输顺序，有两个可取值：①MSBFIRST，高位在前，即从高位到低位一位一位地发送；②LSBFIRST，低位在前，即从低位到高位一位一位地发送。value为传输的数据，byte类型，与unsigned char一样。

返回值：无。

（2）shiftIn（）函数。shiftIn函数的功能是模拟SPI串口输入。函数用法如下：

参数：dataPin为数据输入引脚；clock Pin为时钟输入引脚；bit Order（）为数据传输顺序，有两个可取值MSBFIRST或LSBFIRST。

返回值：输入的串行数据。