關于74HC164的應用

孫鏞程

（遼寧科技大學電子與信息工程學院 遼寧省鞍山市 114051）

1 引言

在當前的電子產品市場中，74HC164（以下簡稱“164”）起著重要的作用。

2 74HC164的系統結構和工作原理

2.1 系統結構

該芯片是一個串行輸入、并行輸出的接口芯片，（74HC164 is a serial input and parallel output interface chip）數據通過端口A 和端口B 進行與運算形成，端口A 與端口B 的與運算是在脈沖上升沿來臨之前完成的。寄存器的復位信號在低電平時起作用，當寄存器的復位端口輸入一個低電平信號時，寄存器復位為零同時輸出低電平信號。74HC164 芯片的兩個輸入端口A、B，任意一個端口接高電平時可以控制另一個端口，輸入端不能懸空處理。如圖1和表1所示。

其中，表2中：

H 代表高電平。

h 代表在低到高時鐘躍變一個建立時間的高電平。

L 代表低電平。

l 代表由低到高時鐘躍變一個建立時間周期的低電平。

q 表示由低到高時鐘CLK 躍變成一個建立時間的參考輸入的狀態。

↑為低到高的時鐘的跳躍變化。

2.2 工作原理

圖2為D 觸發器構成的四位移動寄存器簡圖。

74HC164 工作原理與移位寄存器相同，如圖3為74HC164 內部結構原理圖。

單片機的一個引腳就好像水龍頭，數據一位一位的發送，即像水龍頭的水一滴一滴的往下滴，164 就好像一個小碗，在接水，當接8 滴水后剛好滿了，這時就送給數碼管喝掉。為什么要這樣做？因為數碼管要顯示一個數據，需要同時用到8 滴水，而單片機只能一滴一滴的出來，顯然只要74HC164 起到一個緩沖的作用。單片機要發送一個8 位（可更多）的數據，如果同時發，是并行傳輸，如果是一位一位的發，是串行發送，單片機發給74HC164 顯然是串行的，74HC164 一下子把數給數碼管，顯然是并行的，所以74HC164 起到由串行轉到并行的作用。

在單片機與數碼管電路中，串行比并行轉輸的要慢，而且也多了一個串轉并的器件，容易使系統不穩定，而且造價不便宜，單片機IO 口不夠，所以要這樣做。圖4中是四個邊沿觸發的D 觸發器，數據由A,B 做與運算傳給ID，然后由邊沿D 觸發器的輸出端接到第二個觸發器的輸入端ID，第二個輸出端同理傳給第三個ID，以此類推。

不管時鐘處于高電平或低電平時，串行輸入端的數據都可以被改變，但只有滿足建立條件的信息才能被輸入。時鐘控制發生在時鐘輸入由低電平到高電平的躍貶上。為了減小傳輸線效應，所有輸入端均采用二極管鉗位。如圖5和圖6所示。

3 74HC164驅動的LED顯示電路

表1：74HC164 引腳功能表

表2：功能圖表

圖1：74HC164 引腳圖

圖2

如圖7所示。

數碼管如果僅靠IO 口驅動肯定是不行的，這就需要使用74HC164 芯片。我們要讓哪一位顯示數字，就只需要令位選控制IO 口輸出的是高電平，對應的位選信號線當低電平時選通。

圖3：74HC164 內部結構原理圖

圖4：邏輯框圖

圖5：74HC164 內部框圖

圖6：74HC164 時序

圖7

4 總結

單片機在小家電顯示電路中起非常重要的作用，其選擇不僅決定了控制電路的實現方案，而且對控制器的成本有很大的影響。

我們使用74HC164 芯片的輸入和輸出功能，與單片機進行串行通信，并行輸出直接驅動顯示設備。通過數據緩存器、鎖存器來擴展單片機I/O 口，減少單片機的需求。該系統的成本還具有較大的優勢，被廣泛用于按鍵和顯示驅動電路。