1.特性

• 8位串行输入
• 8位可串行或并行输出
• 具有3种状态输出的存储寄存器
• 具有复位功能的移位寄存器
• 具有串行输入（DS）和串行输出（Q7S）来级联的功能。
• 移位寄存器和存储寄存器的时钟可分开控制。

2.引脚说明

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3.逻辑与时序操作

3.1 逻辑操作

由上图可看出，8位以为寄存由DS、SHCP、MR这三个引脚控制，8位存储寄存器有STCP引脚控制，而输出由OE引脚控制。Q7S引脚控制级联。数据先经过移位寄存器，再锁存到存储寄存器中，最后在OE引脚为低时数据并行输出。

3.2 时序操作

由3.1的逻辑图和上图结合可看出：

• 驱动74HC595主要控制SHCP、DS、STCP、MR、OE这5个引脚，可把MR引脚拉高不复位移位寄存器、OE引脚拉低一直输出，这样实际控制的引脚只有3个。
• DS引脚上的数据在SHCP处于上升沿时写入到移位寄存器；
• DS引脚先送高位再送低位，如写入二进制数据，则最先写入1到Q1上，再写入0，则Q0上的1被挤到Q1，Q0上的数据变为0，以此类推。最后移位寄存器上Q7-Q0的数据为；
• MR引脚为低时清空移位寄存器中的数据；

  

• 当写入的数据超过8位时，最先写入的数据会经过Q7S引脚输出，如写入数据，此时再写入一位数据0，则Q7上的数据1会被挤到Q7S上，Q6的数据挤到Q7上，以此类推，Q0补上新写入的数据0，此时Q7~Q0的数据为0；
• 当STCP引脚处于上升沿时，移位寄存器上的8位数据将一次性锁存到存储寄存器中；
• OE引脚为低电平时，存储寄存器上的数据会输出到并出输出引脚（Q0-Q7）上。为高电平时，并行输出引脚（Q0-Q7）则为高阻态

4.级联

使用级联功能时，所有的74HC595D的第10、11、12引脚全部连接到主控芯片的引脚上，U27的第9引脚连接到U26的第14引脚上，形成级联功能；13引脚接地，使得595芯片一直输出。

级联的数据由U27的14引脚输入，当写入的数据超过8位时，最先写入的数据会通过第9引脚输出到U26的14引脚，写入到U26的移位寄存器中。

5.C语言实现

5.1 引脚初始化

主控芯片：STM32F103RCT6

使用到的引脚PB4->STCP、PB5->MR、PB6->SHCP、PB7->DS，全部配置成通用推挽输出，需要注意的是由于使用到PB4引脚，PB4默认启用时不是普通引脚，是JTAG的复用功能-NJTRST，因此需要关闭JTAG-DP,启用SW-DP需要增加以下两行代码

RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE); void HC595_init() { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;   RCC_APB2PeriphClockCmd( RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE );   RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_AFIO, ENABLE); GPIO_PinRemapConfig(GPIO_Remap_SWJ_JTAGDisable,ENABLE); ​   GPIO_InitStructure.GPIO_Pin =GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6 | GPIO_Pin_7;   GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //通用推挽输出   GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;   GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure);   GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_4|GPIO_Pin_6|GPIO_Pin_7);//拉低   GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_5);//MR一直为高，不复位移位寄存器 } ​

5.2 发送数据

讯享网/* *发送数据，没有级联时，len设为1，有级联时，len为级联数 */ ​ void HC595_send_data(u8 *data,u16 len) { u8 i,j; u8 temp; for(i = 0;i < len;i++) { temp = data[i]; for(j = 0;j < 8;j++) { if(temp & 0x80)//先发送高位 GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_7); else GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_7); GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6); delay(2); GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6);//SHCP为上升沿时写入数据 delay(2); temp <<= 1; } } GPIO_ResetBits(GPIOB,GPIO_Pin_4); delay(2); GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_4);//STCP为上升沿时移位寄存器上的数据锁存到存储寄存器上 delay(2); }

5.3 main函数

int main() { u8 data[5]={0x88,0x88,0x88,0x88,0x88}; HC595_init(); HC595_send_data(data,5);//Q4和Q7为1，其余皆为0 while(1) { ; } }

6.Verilog实现

主控芯片：EP4CE10F17C8

讯享网module hc595d_drive( input clk, input rst_n, //用户接口 // input wire hc595d_wr_en,//写入使能标志 // input wire [31:0] wr_data, //待写入的数据 // input wire [2:0] wr_data_len;//待写入数据的字节长度 output reg hc595d_stcp, output wire hc595d_mr, output reg hc595d_shcp, output reg hc595d_ds, ); //localparam define localparam S0 = 4'd0; localparam S1 = 4'd1; localparam S2 = 4'd2; localparam S3 = 4'd3; localparam S4 = 4'd4; localparam S5 = 4'd5; wire [31:0] wr_data; //待写入的数据 wire [2:0] wr_data_len; //待写入数据的字节长度 reg hc595d_wr_en; //写入使能标志 reg wr_data_flag; //开始写入数据标志 reg [2:0] wr_bitdata_cnt/*synthesis noprune*/; //计数写入数据的位数 reg [3:0] wr_bytedata_cnt/*synthesis noprune*/; //计数写入数据的字节数 reg [3:0] cur_s;//当前状态 reg [3:0] next_s;//下一次状态 reg [7:0] byte_num; //统计写入的位数 reg [31:0] count_num;//计数器 //上升沿接口 wire en_flag; reg en_d0; reg en_d1; / main code / //hc595d_mr拉高，不复位移位寄存器 assign hc595d_mr = 1; //写入的数据 assign wr_data = {8'h11,8'h11,8'h11,8'h11}; //写入的字节数 assign wr_data_len = 3'd4; //捕获hc595d_wr_en上升沿，可以写入数据 assign en_flag = (~en_d1) & en_d0; //对写使能信号hc595d_wr_en延迟两个时钟周期 always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if (!rst_n) begin en_d0 <= 1'b0; en_d1 <= 1'b0; end else begin en_d0 <= hc595d_wr_en; en_d1 <= en_d0; end end //计时 always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if (!rst_n) begin count_num <= 0; hc595d_wr_en <= 0; end else begin if(count_num == 32'hffff) begin count_num <= 0; hc595d_wr_en <= 1; end else count_num <= count_num + 1; end end //写入标志位控制 always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin wr_data_flag <= 0; end else begin if(en_flag) begin //接收数据，开始写入数据标志位置1 wr_data_flag <= 1; end else if(wr_bitdata_cnt == wr_data_len) begin //写完了 wr_data_flag <= 0; end else begin wr_data_flag <= wr_data_flag; end end end //三段式状态机 //状态转移 always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin cur_s <= 0; end else begin cur_s <= next_s; end end //转移条件 always @(*) begin if(wr_data_flag) begin case (cur_s) S0: next_s = S1; S1: next_s = S2; S2: next_s = S3; S3: begin if(wr_bytedata_cnt == 4'd8) next_s = S4; else next_s = S0; end S4: begin if(wr_bitdata_cnt == wr_data_len) next_s = S5; else next_s = S0; end S5: begin next_s = S0; end default: next_s = S0; endcase end else begin next_s = S0; end end //状态输出 写入wr_data_len个字节的数据 always @(posedge clk or negedge rst_n) begin if(!rst_n) begin wr_bitdata_cnt <= 3'd0; wr_bytedata_cnt <= 4'd0; hc595d_stcp <= 0; hc595d_shcp <= 1'd0; hc595d_ds <= 0; byte_num <= 0; end else begin case(cur_s) S0:begin hc595d_stcp <= 1'd0; hc595d_shcp <= 1'd0; end S1:begin hc595d_ds <= wr_data[4'd31 - byte_num];//输出高位数据 end S2:begin hc595d_shcp <= 1'd1; //上升沿，数据写入移位寄存器 wr_bytedata_cnt <= wr_bytedata_cnt + 1;//位数+1 byte_num <= byte_num + 1;//位数+1 end S3:begin if(wr_bitdata_cnt== 4'd8)begin //8位一个字节 wr_bitdata_cnt<= 0; wr_bytedata_cnt<= wr_bytedata_cnt+ 1;//字节数+1 end end S4:begin if(wr_bytedata_cnt== wr_data_len)begin //写完了 wr_bytedata_cnt= 3'd0; hc595d_stcp <= 1'd1;//上升沿，移位寄存器所存在存储寄存器并输出 byte_num <= 0; end end S5:begin wr_bitdata_cnt <= 3'd0; wr_bytedata_cnt <= 4'd0; hc595d_stcp <= 0; hc595d_shcp <= 1'd0; hc595d_ds <= 0; byte_num <= 0; end default:begin wr_bitdata_cnt <= 3'd0; wr_bytedata_cnt <= 4'd0; hc595d_stcp <= 0; hc595d_shcp <= 1'd0; hc595d_ds <= 0; byte_num <= 0; end endcase end end endmodule

        上面的代码可以上电烧录之后就直接将数据写入到hc595d，上电后count_num计数到32‘hffff后，使能hc595d_wr_en，检测到hc595d_wr_en上升沿，就开始向hc595d写入wr_data_len个字节的数据，写入的数据是根据wr_data中的数据而定，高位先出，上面代码实现的效果是Q0和Q4为1，其余皆为0；若想更改写入的字节数或写入的数据，可以更改wr_data_len和wr_data中的数据。

        若要用外部接口去控制写入的数据、写入字节数和使能，可以将用户接口打开，同时将下面三条语句注释掉。

wire [31:0] wr_data; //待写入的数据 wire [2:0] wr_data_len; //待写入数据的字节长度 reg hc595d_wr_en; //写入使能标志