基于74HC164的显示驱动电路设计介绍|壹芯微

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。

图1 74HC164引脚分布图

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。

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。

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

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

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