数字电路-芯片-74HC165

一、74HC165 的基本使用步骤

74HC165 是个并行输入串行输出的逻辑芯片，了解一款芯片都是从它的 datasheet 开始，下面以 NXP 公司 74HC165 为例进行介绍。
先看下该芯片 datasheet 的总体描述：

74HC165/74HCT165 是一个 8 位串行或并行输入，串行输出的移位寄存器。具有一个串行输入（DS 引脚），8 个并行数据输入（D0 到 D7）和两个互补串行输出的功能。当 PL 引脚为低时，D0-D7 端的数据进入移位寄存器。当 PL 引脚为高时，数据从 DS 引脚串行进入寄存器。当 CE 引脚为低时，使能时钟，数据在时钟 CP 上升时数据进行移位。当 CE 引脚为高时，失能时钟，时钟输入无效

我们再结合芯片的功能框图来理解工作过程：

从上图可以看出，PL 引脚控制并行数据的获取，低电平有效，数据进入 8 位移位寄存器，再由 CP 和 CE 两个引脚配合控制移位寄存器里的数据从 Q7 引脚串行输出。

再看看芯片真值表：

第一个红色框是并行加载数据的，只要 PL 为低电平即可；

第二个蓝色框是串行移位，此时要求 PL 为高电平，CE 为低电平，Q0~Q6 在 CP 每来一个上升沿时依次往 Q7 移位；

第三个紫色框是保持当前状态输出。

芯片时序图：

还有一个重要的信息，就是芯片的引脚定义：

从芯片的描述，我们可能还不是很清楚具体的工作原理以及过程，下面图文并茂为大家详细讲述下。

最后对如何驱动 74HC165 总结几个步骤：

1、引脚 1（PL）为低电平，获取并行数据输入，数据移入移位寄存器；

2、将引脚 1 置为高电平，停止并行数据输入；

3、引脚 15（OE）为低电平，使能时钟输入；

4、时钟 CP 每产生一个上升沿，移位寄存器中的数据从高位（Q6）到低位（Q0）依次移出到 Q7。

二、74HC165 的级联

74HC165 其实和 74HC595 一样，也有级联功能，74HC595 相关知识在之前文章中有整理过，详见（数字电路 - 芯片 -74HC595，数字电路 - 芯片 -74HC595）这里说下 74HC165 的级联。

前面基础篇也讲到 74HC165 是个并行输入转串行输出的逻辑芯片，该芯片除了串行输出外还有一个串行输入引脚，74HC165 的级联功能就使用到这个串行输入引脚，也就是引脚 10（DS）：

下面就讲下 74HC165 级联的原理：

从前面的两篇 74HC165 文章知道，74HC165 并行转串行是通过移位寄存器实现的，当 PL 为低电平时，并行数据（8bit）进入移位寄存器，当 PL 为高时，进入移位寄存器的数据就从 DS 引脚进入寄存器，然后在每个时钟的上升沿往输出引脚 Q7 移一位。根据这个原理，只要把输出 Q7（引脚 9）连到下一级 74HC165 的 DS 引脚（引脚 10）即可实现级联功能，如下图：

最后再以图文并茂的方式总结下 74HC165 级联后的工作过程，如下图：

三、74HC165 级联编程

前面的文章已详细讲述了 74HC165 级联的原理和工作过程，下面以两片 74HC165 级联来检测 16 个轻触按键的状态为例，当按键被按下时点亮对应的 LED。

级联电路如下：

  直接贴出代码，相应的语句已做好注释：
/*** 74hc165.h ***/
#ifndef _74HC165_H
#define _74HC165_H

#include "allhead.h"

sbit HC165_PL = P2^5; //PL 并行数据输入使能，低电平有效
sbit HC165_CLK = P2^7;//CP 时钟，上升沿触发
sbit HC165_OUT = P2^4; //Q7 串行数据输出
sbit HC165_CE = P2^6;//CE 时钟使能，低电平有效

void _74hc165_init(void);
void _74hc165_read_2byte(uchar date[2]);

#endif
/*** 74hc165.c ***/

#include "74hc165.h"// 初始化

74hc165void _74hc165_init(void){

HC165_CE = 0; // 初始化使能时钟，后面就不需再使能

HC165_PL = 1; //PL 拉高，不读取按键状态

HC165_CLK = 1; // 时钟拉高，便于产生上升沿}

// 读取两个 74HC165 级联

void _74hc165_read_2byte(uchar date[2])

{  uchar i;

uint temp = 0;

HC165_PL = 0; //PL 拉低，读取按键状态

HC165_PL = 1; //PL 拉高，停止按键读取

if(HC165_OUT == 1)        // 等于 1 即并行输入 D7 引脚的按键被按下

temp |= 0x01;         // 最低位置 1 表示按键被按下，反之则没按键被按下

for(i = 0; i < 15; i ++)  // 因为最高位不用移位即可读取，故循环(16-1)次，依次把次高位移到最高位，第一级 74HC165 优先读取

{

temp = temp << 1;

HC165_CLK = 0; //HC165_CLK = 0 ——> HC165_CLK = 1 产生上升沿，次高位 D(n-1)移到高位 D(n)    _nop_();    _nop_();    HC165_CLK = 1;

if(HC165_OUT == 1)

temp |= 0x01;

}// 将 16 位数据分离为两个 8 位数据

date[0] = (uchar)(temp & 0x00ff);// 第二级 74HC165 的数据

date[1] = (uchar)((temp >> 8) & 0x00ff);// 第一级 74HC165 的数据}

四、74HC165、74HC164、74HC595 简单对比

74HC164、74HC595 这两款芯片都具有串行输入，并行输出的功能，最大的不同点在于 74HC164 没有锁存功能。因此，在做数码管的输出显示的时候 74HC164 会出现拖影的想象，在设计此电路时要注意考虑此情况。另外 74HC165 与 74HC164 型号上十分相似，但是两者功能相反，74HC165 主要是并行输入，串行输出的功能。