代码收藏家 介绍74HC595 8位8段数码管的基础知识与硬件部分
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八段数码管
基本介绍
数码管实际上是
多个LED按照一定顺序排列，并加上遮罩所构成的元件。
八段一般会引出9个引脚，其中7个引脚显示数字（或某些字母），1个显示小数点，1个作为片选端。
根据连接方式的不同，数码管分为共阳和共阴。
共阳在这端输出低电平时点亮，高电平时会熄灭，共阴则相反。
位置编号
为了便于编程，设计者将数码管的8个LED按照一点规则编号并设置了独特的名称
如下图
按照dp，gfedcba的端口顺序排列可以产生一个8位2进制数（2位16进制数）来表示亮灭信息，
1表示这个端口是高电平，0则表示是低电平。
例如
0x00在共阳接法表示全亮，在共阴接法表示全灭
符号的编码
编码没有明确的标准，能看懂即可。
下文介绍的是作者常用的编码规则。
| 名称 | dp | g | f | e | d | c | b | a | 共阳数码 | 共阴数码 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0 | 灭 | 灭 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 0xC0 | 0x3F |
| 1 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 亮 | 亮 | 灭 | 0xF9 | 0x06 |
| 2 | 灭 | 亮 | 灭 | 亮 | 亮 | 灭 | 亮 | 亮 | 0xA4 | 0x5B |
| 3 | 灭 | 亮 | 灭 | 灭 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 0xB0 | 0x4F |
| 4 | 灭 | 亮 | 亮 | 灭 | 灭 | 亮 | 亮 | 灭 | 0x99 | 0x66 |
| 5 | 灭 | 亮 | 亮 | 灭 | 亮 | 亮 | 灭 | 亮 | 0x92 | 0x6D |
| 6 | 灭 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 灭 | 亮 | 0x82 | 0x7D |
| 7 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 亮 | 亮 | 亮 | 0xF8 | 0x07 |
| 8 | 灭 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 0x80 | 0x7F |
| 9 | 灭 | 亮 | 亮 | 灭 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 0x90 | 0x6F |
| A | 灭 | 亮 | 亮 | 亮 | 灭 | 亮 | 亮 | 亮 | 0x88 | 0x77 |
| b | 灭 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 灭 | 灭 | 0x83 | 0x7C |
| C | 灭 | 灭 | 亮 | 亮 | 亮 | 灭 | 灭 | 亮 | 0xC6 | 0x39 |
| d | 灭 | 亮 | 灭 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 灭 | 0xA1 | 0x5E |
| E | 灭 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 灭 | 灭 | 亮 | 0x86 | 0x79 |
| F | 灭 | 亮 | 亮 | 亮 | 灭 | 灭 | 灭 | 亮 | 0x8E | 0x71 |
| Line | 灭 | 亮 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 0xBF | 0x40 |
| Bleak | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 0xFF | 0x00 |
| White | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 亮 | 0x00 | 0xFF |
| Spot | 亮 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 灭 | 0x7F | 0x80 |
共阴和共阳互为对方的按位取反。
这是上表所指数码管的示意图
视觉暂留
当加在LED的两端的电压消失时，LED并不会瞬间熄灭，亮度会随时间流逝而缓慢降低，不同的LED的完全熄灭时间不同，从几毫秒到几秒都有。
视觉暂留：人眼在观察景物时，光信号传入大脑神经，需经过一段短暂的时间，光的作用结束后，视觉形象并不立即消失
详情见
因此，当多个LED分别点亮LED一个一段时间后熄灭，在人眼看来则是全部点亮。
这是扫描的物理和生物基础
八位八段数码管模块
74HC595
这是个高速串行输入转并行输出的芯片
有14个引脚
| 引脚号 | 名称 | 功能 |
|---|---|---|
| 8 | GND | 地 |
| 16 | VDD | 电源 |
| 10 | SCLR | 低电平复位 |
| 13 | OE | 输出使能，低电平时才有输出 |
| 15，1-7 | QA-QH | 并行输出 |
| 14 | SDI | 串行输入 |
| 9 | SDO | 串行输出 |
| 12 | RCLK | 存储寄存器时钟 |
| 11 | SCLK | 移位寄存器时钟 |
学过数电的应该从原理图里看得出：
SCLR（10），OE（13）为低电平有效。
RCLK（12），SCLK（11）为上升沿有效。
低电平就是接地时有效
上升沿是什么请看
外部中断的上升沿触发部分
这个芯片内部有2个8位寄存器
串行数据输入和输出的叫做移位寄存器
并行数据输出并所存的叫存储寄存器
从SDI（14）输入的串行数据被按输入顺序放入移位寄存器 如果输入数据多余8个，则多余的数据被从SDO（9）输出。
每当SCLK（11）出现一个上升沿时接受一位数据。
当RCLK（12）出现上升沿时，则移位寄存器的数据按照最先输入的到QH，最后输入的到QA的顺序放入数据寄存器并输出。
注意：百度上说这个芯片的移位频率能达到100MHz，但我实测小于1us数据将无法传输
模块外观
原理图
这是模块的卖家给的原理图
芯片部分
2个595芯片级联，U3作为数码管的片选，根据不同数据选择需要接受数据的数码管
U4作为数据发送，写入的数据为上文提到的符号编码。
数码管部分
这是共阳数码管，原理图中 上半部分是引脚是数据输入，下半部分是片选信号
接口和指示灯
由此看见，多个模块也可以进行级联
芯片滤波
如果根据原理图自制时请将这两个电容在PCB设计时分别靠近2个595芯片
软件部分
基于74HC595的8位8段数码管的硬件部分介绍到此为止
软件部分请见
【STM32标准库】【自制库】8位8段数码管（74HC595）【软件部分】
