74HC595 移位寄存器工作原理及真值表
（中文解析）
一、核心功能
74HC595 是一个 8 位移位寄存器+存储寄存器，通过串行输入转并行输出扩展 I/O 口，常用于驱动 LED、数码管等设备。
二、引脚功能
| 引脚 | 名称 | 功能描述 |
|---|---|---|
| DS | Serial Data Input | 串行数据输入（高位在前） |
| SHCP | Shift Clock | 移位寄存器时钟（上升沿移位） |
| STCP | Storage Clock | 存储寄存器时钟（上升沿锁存） |
| OE | Output Enable | 输出使能（低电平有效） |
| MR | Master Reset | 异步复位（低电平清零） |
| Q0-Q7 | 并行输出 | 8 位并行输出 |
| Q7S | Serial Output | 级联输出（用于多芯片串联） |
三、工作原理
-
移位阶段（SHCP 控制）
- 当 SHCP 上升沿到来时，DS 引脚的数据移入移位寄存器。
- 已存数据向高位移动（Q0 → Q1 → ... → Q7S）。
例：输入二进制1011，则 SHCP 第4个上升沿后：Q0=1, Q1=0, Q2=1, Q3=1
-
锁存阶段（STCP 控制）
- 当 STCP 上升沿到来时，移位寄存器的值复制到存储寄存器。
- 此时并行输出口 Q0-Q7 更新为存储寄存器的值。
-
输出使能（OE 控制）
- OE=0：允许 Q0-Q7 输出。
- OE=1：输出高阻态（关闭输出）。
-
异步复位（MR 控制）
- MR=0：立即清空移位寄存器和存储寄存器（输出全0）。
-
级联扩展（Q7S 应用）
- 将第一片的 Q7S 接第二片的 DS，可串联多个 74HC595。
四、真值表
| 控制信号组合 | 行为描述 |
|---|---|
| MR=0 (任意信号) | 立即复位：移位寄存器清零 |
| OE=1 (任意信号) | 输出高阻态（Q0-Q7 断开） |
| SHCP↑ + DS=1 | 移位寄存器移入 1，数据左移 |
| SHCP↑ + DS=0 | 移位寄存器移入 0，数据左移 |
| STCP↑ | 锁存数据：移位寄存器 → 存储寄存器 |
| OE=0 + STCP↑ | 锁存数据并输出 |
五、工作时序关键点
- 数据移入：在 SHCP 上升沿读取 DS 值。
- 输出更新：在 STCP 上升沿将数据从移位寄存器复制到输出寄存器。
- 复位优先：MR=0 时，无视 SHCP/STCP，立即清零。
六、典型应用电路
Arduino ──→ 74HC595 ──→ LED阵列
│ DS → 数据线
│ SHCP → 时钟线
│ STCP → 锁存线
└─ OE接地（始终使能输出） 级联示例：
Arduino → DS(第一片) → Q7S(第一片) → DS(第二片)
SHCP共用 → 所有片
STCP共用 → 所有片 七、注意事项
- 避免总线冲突：OE=1 时输出高阻态，可保护并联设备。
- 级联顺序：先移入的数据会到高位（如 Q7），编程时注意数据顺序。
- 时钟干扰：确保 SHCP/STCP 信号无毛刺（可加滤波电容）。
理解以上原理后，可通过 3 根信号线（DS+SHCP+STCP）控制多个 8 位输出，显著节省单片机 I/O 资源！
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