一 硬件

 

74HC595是一种8位串行输入，并行输出的寄存器芯片，一共有16个引脚，如下图。

        首先需要理解串行和并行的概念，这个比较容易，串行输入就是一个一个数地输入，并行输出就是8位一道输出，见下图【1】

其次需要明确芯片每个引脚的功能，见下表【2，3】

74HC595引脚功能

符号	引脚	功能
Q0~Q7	15,1~7	8位并行数据（parallel data）输出
GND	8	接地
Q7s	9	串行数据出口引脚，当移位寄存器中的数据多于8bit时，会把已有的bit“从此引脚挤出去”。可用于595的级联，这里将其空置
MR	10	清空移位寄存器中已有的bit数据（低电平有效），这里接VCC高电平即可
SHCP	11	移位寄存器时钟引脚，上升沿时，移位寄存器中的bit 数据整体后移，并接受新的bit
STCP	12	存储寄存器时钟输入引脚。上升沿时，数据从移位寄存器转存带存储寄存器
OE	13	输出使能控制脚（低电平有效），所以接GND
DS	14	串行数据输入引脚
VCC	16	电源

        这里面比较需要理解的是11、12引脚，对照功能描述，可以知道595芯片里面有2个8位寄存器：移位寄存器（Shift regisiter）、存储寄存器(Storage register)。这两个寄存器的讲解我觉得Vuko-wxh写的【3】里面非常清楚，移位就像压子弹入弹夹，当一个新的位数据要进来时，已经进入的位数据就在移位寄存器时钟脉冲的控制下（即11脚），整体后移，让出位置。数据从位移寄存器转移到存储寄存器，也是需要时钟脉冲驱动的，这就是12脚的作用。

最后是实际使用，1位数码管本来需要8个数字引脚控制，用595空置，只需占用3个数字引脚（如图，11、12、14接板上的数字引脚），硬件连接如下图：

    共阳数码管，一端阳极空置，另一端外接220欧姆再接VCC，Q0~Q7按照顺序依次接b->a->f->g->e->d->c->DP。另外接入按钮，配合下拉电阻使用。

 二 代码

功能：配合按钮+一位数码管，随机显示一个数字，效果是一位数码管一直随机显示数字，数字不断变换，当按下按钮，随机数会固定显示，松开后又恢复之前不断变换的状态。具体代码如下，参考了【1】

 //数字引脚
int latchPin = 8;//对接595芯片12引脚
int clockPin=3;//对接595芯片11引脚
int dataPin=9;//对接595芯片14引脚
int buttonPin=12;
//数字0~9
byte Tab[]={0x11,0x7D,0x23,0xb0,0x99,0x88,0x81,0x80,0x90};//0,1,2,6对，其他数字

int number;
long randNumber;

void setup() {
  pinMode(latchPin,OUTPUT);
  pinMode(dataPin,OUTPUT);
  pinMode(clockPin,OUTPUT);
  pinMode(buttonPin,INPUT);
  randomSeed(analogRead(0));//设置一个随机数产生源模拟口0
  
}

void loop() {
  boolean state = digitalRead(buttonPin);
  randNumber=random(10);//产生0~9之间随机数  
  //一旦按钮按下，显示该数，并保持到松开为止
  while(state == HIGH){
    delay(1000);
    state = digitalRead(buttonPin);
    }
}
//数码管显示数字
void showNumber(int number){
    digitalWrite(latchPin,LOW);
    shiftOut(dataPin,clockPin,LSBFIRST,Tab[number]);
    digitalWrite(latchPin,HIGH);
    delay(400);
  }

 知识点讨论：

1.关于对应数字的输入，这里没有用之前文章中数组的设计（因为是并行输出，不需要通过循环来显示一个数字），而是用十六进制直接代表，以0为例见下表

595输出引脚	Q0	Q1	Q2	Q3	Q4	Q5	Q6	Q7
对接的数码管引脚	b	a	f	g	e	d	c	DP
0 （数字）	0	0	0	1	0	0	0	1	0x11 (595输入数据，十六进制)

      后续语句中Tab[n]就可以把对应的数字代码导入到595中，再控制数码管显示对应数字了，因为偷懒，只验证了4个数字，其他就不对了。
2.关于74HCFC95的使用就是代码最后数码管显示数字部分，核心语句就是

shiftOut(dataPin,clockPin,bitOrder,value）

第三个参数bitOrder表示输出位的顺序，可选LSBFIRST(最低位优先)或MSBFIRST(最高位优先)，试验了一下，发现用LSBFIRST时，完全符号我的预期，即Q0~Q7输出刚好对应b->DP的顺序（因为我就是这样对应接线的），但如果用MSBFIRST,则会把字节顺序反过来投射到b->DP上，还是上面0的例子，我导入字节是0x11(其实预期就是00010001对应到b->DP上)，但实际效果确是｛10001000｝导入到b->DP上了，看来这里并没有真正搞懂，考虑到实际接线，我感觉要么是压入弹仓的顺序，要么是从移位寄存器到存储寄存器转移的顺序，这两个顺序有什么低位和高位变化吧。

3.关于按钮功能，这里用while函数实现，一开始自己写，漏了里面state=digitalRead(buttonPin)这句，导致一直在这个循环里出不来（按下后state变为1从而进入循环，按钮松开后，由于循环里没有再次读取buttonPin的状态，所以state一直是1），后来通过串口才发现，还是【1】里面写地好，直接while(digitalRead(buttonPin）==HIGH){}

4.关于随机数，之前红外遥控数码管的时候总是不成功，这回照抄【1】的，用了randomSeed()和random()两个函数，虽然还是有点懵，但好歹成功了。

【1】Arduino教程中级 项目十三 数字骰子 - DF创客社区 - 分享创造的喜悦

【2】74HC595_百度百科

【3】单片机芯片之——图解74HC595(第一部分)_Vuko_Coding Zone-CSDN博客_74hc595