关于74HC164的应用

孙镛程

（辽宁科技大学电子与信息工程学院 辽宁省鞍山市 114051）

1 引言

在当前的电子产品市场中，74HC164（以下简称“164”）起着重要的作用。

2 74HC164的系统结构和工作原理

2.1 系统结构

该芯片是一个串行输入、并行输出的接口芯片，（74HC164 is a serial input and parallel output interface chip）数据通过端口A 和端口B 进行与运算形成，端口A 与端口B 的与运算是在脉冲上升沿来临之前完成的。寄存器的复位信号在低电平时起作用，当寄存器的复位端口输入一个低电平信号时，寄存器复位为零同时输出低电平信号。74HC164 芯片的两个输入端口A、B，任意一个端口接高电平时可以控制另一个端口，输入端不能悬空处理。如图1和表1所示。

其中，表2中：

H 代表高电平。

h 代表在低到高时钟跃变一个建立时间的高电平。

L 代表低电平。

l 代表由低到高时钟跃变一个建立时间周期的低电平。

q 表示由低到高时钟CLK 跃变成一个建立时间的参考输入的状态。

↑为低到高的时钟的跳跃变化。

2.2 工作原理

图2为D 触发器构成的四位移动寄存器简图。

74HC164 工作原理与移位寄存器相同，如图3为74HC164 内部结构原理图。

单片机的一个引脚就好像水龙头，数据一位一位的发送，即像水龙头的水一滴一滴的往下滴，164 就好像一个小碗，在接水，当接8 滴水后刚好满了，这时就送给数码管喝掉。为什么要这样做？因为数码管要显示一个数据，需要同时用到8 滴水，而单片机只能一滴一滴的出来，显然只要74HC164 起到一个缓冲的作用。单片机要发送一个8 位（可更多）的数据，如果同时发，是并行传输，如果是一位一位的发，是串行发送，单片机发给74HC164 显然是串行的，74HC164 一下子把数给数码管，显然是并行的，所以74HC164 起到由串行转到并行的作用。

在单片机与数码管电路中，串行比并行转输的要慢，而且也多了一个串转并的器件，容易使系统不稳定，而且造价不便宜，单片机IO 口不够，所以要这样做。图4中是四个边沿触发的D 触发器，数据由A,B 做与运算传给ID，然后由边沿D 触发器的输出端接到第二个触发器的输入端ID，第二个输出端同理传给第三个ID，以此类推。

不管时钟处于高电平或低电平时，串行输入端的数据都可以被改变，但只有满足建立条件的信息才能被输入。时钟控制发生在时钟输入由低电平到高电平的跃贬上。为了减小传输线效应，所有输入端均采用二极管钳位。如图5和图6所示。

3 74HC164驱动的LED显示电路

表1：74HC164 引脚功能表

表2：功能图表

图1：74HC164 引脚图

图2

如图7所示。

数码管如果仅靠IO 口驱动肯定是不行的，这就需要使用74HC164 芯片。我们要让哪一位显示数字，就只需要令位选控制IO 口输出的是高电平，对应的位选信号线当低电平时选通。

图3：74HC164 内部结构原理图

图4：逻辑框图

图5：74HC164 内部框图

图6：74HC164 时序

图7

4 总结

单片机在小家电显示电路中起非常重要的作用，其选择不仅决定了控制电路的实现方案，而且对控制器的成本有很大的影响。

我们使用74HC164 芯片的输入和输出功能，与单片机进行串行通信，并行输出直接驱动显示设备。通过数据缓存器、锁存器来扩展单片机I/O 口，减少单片机的需求。该系统的成本还具有较大的优势，被广泛用于按键和显示驱动电路。