基于74HC164的顯示驅動電路設計介紹|壹芯微

家用電器智能化的重要特征之一是人機信息交互。用戶通過視覺、聽覺等途徑，了解家用電器的工作狀態，同時通過按鍵等輸入器件控制電器的工作。所以顯示器件是人機信息交互的重要組成部分，如今LCD、VFD、LED等各種顯示器件為智能化的家用電器帶來了無窮的魅力，目前主要芯片廠家都推出了各種專用顯示驅動芯片，并成為顯示驅動技術的主流。但是，白色家電的顯示要求相對較低，基于成本的考慮，本文介紹了基于74HC164的顯示驅動電路設計方案，該方案不但獲得相同顯示效果，降低成本，還提高系統的可靠性。

1.74HC164的優勢分析

通常情況下，智能家電的顯示電路是由單片機來控制的，如顯示的內容、顯示的方式等。單片機在智能家電的控制電路中擔任著重要的角色，它的選型，不僅決定了控制電路的實現方案，也對控制器的成本有很大的影響。

我們利用74HC164芯片的串入并出的功能，和單片機進行串行通訊，并行輸出口直接驅動顯示器件。這個方案可以擴展單片機的I/O口，降低單片機的資源需求，而且，芯片的安裝方法非常靈活，可以減少顯示面板的連接導線的數量，提高系統的可靠性，成本方面也具有較大的優勢，在按鍵和顯示驅動電路中得到廣泛應用。

2.74HC164芯片介紹

74HC164是高速硅門CMOS器件，與低功耗肖特基型TTL(LSTTL)器件的引腳兼容。74HC164是8位邊沿觸發式移位寄存器，串行輸入數據，然后并行輸出。數據通過兩個輸入端(DSA或DSB)之一串行輸入;任一輸入端可以用作高電平使能端，控制另一輸入端的數據輸入。兩個輸入端或者連接在一起，或者把不用的輸入端接高電平，一定不要懸空。74HC164的引腳分布如圖1所示。兼容TTL電平，最高工作時鐘頻率20MHz，扇出系數10，散耗功率為500mW，輸出電流Io(每端)25mA，可以直接驅動LED顯示器件。

圖1 74HC164引腳分布圖

根據芯片的邏輯功能，可以得到輸入輸出信號的波形圖，如圖2。輸出信號Q0～Q7分別延時一個時鐘周期，可以構成8路掃描信號。

圖2 74HC164信號波形圖

3.74HC164顯示驅動電路

圖3所示的電路是輕觸開關、數碼管和LED組成的混合顯示電路，其中16個按鍵，2個數碼管，8個LED，是一個典型的538掃描電路.74HC164芯片的8個引腳Q0～Q7輸出列掃描信號，單片機直接提供5路行掃描信號。單片機為74HC164提供時鐘輸入和數據輸入信號，控制顯示內容。該電路共需單片機的8個引腳，比常規掃描電路節約6個引腳資源，具有一定的成本優勢。

二極管D2-D23起隔離作用，防止74HC164芯片引腳電位的互相干擾。例如：當選中一通道時，74HC164164輸出引腳Q0～Q6為高電平，Q7為低電平。此時，如果同時按下SW1和SW2，引腳Q7和引腳Q6處于短路狀態，將會損壞芯片。

時鐘輸入腳和數據輸入腳需要接瓷片電容，用來抗高頻干擾，但是電容量不能太大，以免引起輸入波形的過度失真，使得電路不能正常工作，推薦使用100～1000pF。

圖3 顯示電路實例

4.74HC164顯示電路的驅動程序

以日本NEC公司的78K0S系列八位單片機UPD78F9116為例，驅動程序需檢測的按鍵數16，顯示驅動8段數碼管2個，及LED數16個(在參考電路的基礎上擴充了8個)。單片機直接提供6路行掃描信號，同時為74HC164提供時鐘輸入和數據輸入信號，控制顯示內容。IO端口定義如下：

IO端口定義

每次子程序掃描2組31個按鍵，8次全部掃描完。顯示掃描通道號0～3，每通道(1個數碼管或1組LED)顯示時間占1/4，刷新周期取決于子程序執行頻率。程序必須循環執行，可以作為常規子程序調用，也可以直接嵌入主程序文件，每1～3mS執行一次比較合適。一個按鍵抬起或壓下的確認時間(24mS～32mS)--(72ms～96mS)，響應速度可以滿足人的操作習慣，顯示刷新頻率設置為250Hz--83Hz，低于40～50Hz則會有閃爍。

程序流程圖如圖4所示

圖4程序流程圖

5.程序說明如下

(1)外部名稱和全局變量聲明

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