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六月 25 2019

基于74HC164的显示驱动电路设计

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产品图片产品型号品牌商逻辑系列逻辑类型直流电压VDDl
74HC16474HC164Diodes74HCCMOS-0.5V——7V

  家用电器智能化的重要特征之一是人机信息交互。用户通过视觉、听觉等途径,了解家用电器的工作状态,同时通过按键等输入器件控制电器的工作。所以显示器件是人机信息交互的重要组成部分,如今LCD、VFD、LED等各种显示器件为智能化的家用电器带来了无穷的魅力,目前主要芯片厂家都推出了各种专用显示驱动芯片,并成为显示驱动技术的主流。但是,白色家电的显示要求相对较低,基于成本的考虑,本文介绍了基于74HC164的显示驱动电路设计方案,该方案不但获得相同显示效果,降低成本,还提高系统的可靠性。

  1.74HC164的优势分析

  通常情况下,智能家电的显示电路是由单片机来控制的,如显示的内容、显示的方式等。单片机在智能家电的控制电路中担任着重要的角色,它的选型,不仅决定了控制电路的实现方案,也对控制器的成本有很大的影响。

  我们利用74HC164芯片的串入并出的功能,和单片机进行串行通讯,并行输出口直接驱动显示器件。这个方案可以扩展单片机的I/O口,降低单片机的资源需求,而且,芯片的安装方法非常灵活,可以减少显示面板的连接导线的数量,提高系统的可靠性,成本方面也具有较大的优势,在按键和显示驱动电路中得到广泛应用。

  2.74HC164芯片介绍

  74HC164是高速硅门 CMOS 器件,与低功耗肖特基型 TTL (LSTTL) 器件的引脚兼容。74HC164是8位边沿触发式移位寄存器,串行输入数据,然后并行输出。数据通过两个输入端(DSA 或 DSB)之一串行输入;任一输入端可以用作高电平使能端,控制另一输入端的数据输入。两个输入端或者连接在一起,或者把不用的输入端接高电平,一定不要悬空。74HC164的引脚分布如图1所示。兼容TTL电平,最高工作时钟频率20MHz,扇出系数10,散耗功率为500mW,输出电流Io(每端)25mA,可以直接驱动LED显示器件。

74HC164引脚分布图

  图1 74HC164引脚分布图

74HC164逻辑功能表

  根据芯片的逻辑功能,可以得到输入输出信号的波形图,如图2。输出信号Q0~Q7分别延时一个时钟周期,可以构成8路扫描信号。

74HC164信号波形图

  图2 74HC164信号波形图

  3.74HC164显示驱动电路

  图3所示的电路是轻触开关、数码管和LED组成的混合显示电路,其中16个按键,2个数码管,8个LED,是一个典型的538扫描电路.74HC164芯片的8个引脚Q0~Q7输出列扫描信号,单片机直接提供5路行扫描信号。单片机为74HC164提供时钟输入和数据输入信号,控制显示内容。该电路共需单片机的8个引脚,比常规扫描电路节约6个引脚资源,具有一定的成本优势。

  二极管D2-D23起隔离作用,防止74HC164芯片引脚电位的互相干扰。例如:当选中一通道时,74HC164164输出引脚Q0~Q6为高电平,Q7为低电平。此时,如果同时按下SW1和SW2,引脚Q7和引脚Q6处于短路状态,将会损坏芯片。

  时钟输入脚和数据输入脚需要接瓷片电容,用来抗高频干扰,但是电容量不能太大,以免引起输入波形的过度失真,使得电路不能正常工作,推荐使用100~1000pF。

显示电路实例

  图3 显示电路实例

  4.74HC164显示电路的驱动程序

  以日本NEC公司的78K0S系列八位单片机UPD78F9116为例,驱动程序需检测的按键数16,显示驱动8段数码管2个,及LED数16个(在参考电路的基础上扩充了8个)。单片机直接提供6路行扫描信号,同时为74HC164提供时钟输入和数据输入信号,控制显示内容。IO端口定义如下:

IO端口定义

  每次子程序扫描2组31个按键,8次全部扫描完。显示扫描通道号0~3,每通道(1个数码管或1组LED)显示时间占1/4,刷新周期取决于子程序执行频率。程序必须循环执行,可以作为常规子程序调用,也可以直接嵌入主程序文件,每1~3mS执行一次比较合适。一个按键抬起或压下的确认时间(24mS~32mS)--(72ms~96mS),响应速度可以满足人的操作习惯,显示刷新频率设置为250Hz--83Hz,低于40~50Hz则会有闪烁。

  程序流程图如图4所示

程序流程图

  图4 程序流程图

  5.程序说明如下:

  (1)外部名称和全局变量声明

程序代码

程序代码

程序代码

程序代码

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