0、引言

　　74HC165是一款高速CMOS移位寄存器，電壓為2.0～6.0V，驅(qū)動(dòng)電流為+/-5.2mA。74HC165引腳兼容TTL（LSTTL）系列（定義于JEDEC標(biāo)準(zhǔn)№.7A）。

　　74HC165是8位并行輸入串行輸出移位寄存器，可在末級(jí)得到互斥的串行輸出（Q0和Q7），當(dāng)并行讀取（PL）輸入為低時(shí)，從D0到D7口輸入的并行數(shù)據(jù)將被異步地讀取進(jìn)寄存器內(nèi)。而當(dāng)PL為高時(shí)，數(shù)據(jù)將從DS輸入端串行進(jìn)入寄存器，在每個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿向右移動(dòng)一位（Q0→Q1→Q2，等等）。利用這種特性，只要把Q7輸出綁定到下一級(jí)的DS輸入，即可實(shí)現(xiàn)并轉(zhuǎn)串?dāng)U展。

　　74HC165的時(shí)鐘輸入是一個(gè)“門控或”結(jié)構(gòu)，允許其中一個(gè)輸入端作為低有效時(shí)鐘使能（CE）輸入。CP和CE的引腳分配是獨(dú)立的并且在必要時(shí)，為了布線的方便可以互換。只有在CP為高時(shí)，才允許CE由低轉(zhuǎn)高。在PL上升沿來(lái)臨之前，CP或者CE應(yīng)當(dāng)置高，以防止數(shù)據(jù)在PL的活動(dòng)狀態(tài)發(fā)生位移。

　　圖174HC165邏輯圖

　　單片機(jī)的開漏口輸出高電平時(shí)，需要上拉電阻，否則無(wú)法輸出高電平，同時(shí)為了提高抗干擾能力還要接一個(gè)瓷片電容進(jìn)行濾波。

　　1、現(xiàn)象描述

　　74HC165的數(shù)據(jù)裝載口上拉一個(gè)10K歐姆的電阻（R160）到5V，串聯(lián)一個(gè)510Ω（R260）的限流電阻和濾波電容102（C69）到單片機(jī)開漏口。通過(guò)計(jì)算RC充電時(shí)間，R=R160+R260=10510Ω，C=C69=1000PF，充電電壓為5V，算出充電時(shí)間為42.04us。實(shí)際測(cè)量的充電時(shí)間為42us左右，同計(jì)算的時(shí)間基本一致。（若為推挽輸出口控制PL腳，充電時(shí)只通過(guò)R260=510Ω和電容C69=1000PF，充電時(shí)間約為2.04us）。如圖2，時(shí)鐘口波形為脈沖數(shù)較多的，數(shù)據(jù)裝載口為脈沖數(shù)較少的，可知數(shù)據(jù)裝載口還沒(méi)有完全達(dá)到高電平時(shí)，就有了移位脈沖，導(dǎo)致移位失效，數(shù)據(jù)讀取錯(cuò)誤。

　　圖2C為102時(shí)74HC165數(shù)據(jù)裝載口和時(shí)鐘口波形

　　若電容C改為101時(shí)，通過(guò)計(jì)算和實(shí)際測(cè)量，得到充電時(shí)間為4.204us，充電速度快了十倍，如下圖3。數(shù)據(jù)裝載口變?yōu)榭煽康母唠娖胶螅庞幸莆粫r(shí)鐘脈沖，移位成功，數(shù)據(jù)讀取成功。

　　圖3C為101時(shí)74HC165數(shù)據(jù)裝載口和時(shí)鐘口波形

　　2、原因分析

　　74HC165是一個(gè)8位移位寄存器（并行輸入、互補(bǔ)串行輸出），當(dāng)移位/置入控制端PL為低電平時(shí)，并行數(shù)據(jù)A-H（D0-D7）被置入寄存器，而與時(shí)鐘（CP）及串行數(shù)據(jù)（Ds）均無(wú)關(guān)。當(dāng)PL為高電平時(shí)，并行置數(shù)功能被禁止。要特別注意，移位時(shí)，PL為低電平時(shí)，移位無(wú)效。PL為高電平時(shí)，才能移位。當(dāng)PL為高電平，而且CE為低電平時(shí)，與非門的輸出完全由CP控制。當(dāng)PL為低電平時(shí)，雖然CE為低電平，但是與非門的輸出固定為高電平，不論CP電平如何變化，與非門的輸出始終固定為高電平。所以，顯然只有CE低電平去使能CP脈沖是不夠的，同時(shí)PL也為高電平才能使CP脈沖有效。如圖1中的D觸發(fā)器1。

　　2.1PL為高電平時(shí)，由于SD和RD連接的與非門，有一個(gè)管腳連接PL的非門，是低電平，故SD（直接置1端）和RD（直接清零端）都是高電平，不影響電路工作。所以每次CP的上升沿，D端數(shù)據(jù)會(huì)移動(dòng)到Q端，并且鎖存起來(lái)。

　　2.2PL為低電平時(shí)，由于SD和RD連接的與非門有一個(gè)管腳連接PL的非門，是高電平，故SD（直接置1端）和RD（直接清零端）的狀態(tài)都完全根據(jù)D0決定。當(dāng)D0為1時(shí)，SD為0（低電平有效），RD為1，故Q1直接置1。當(dāng)D0為0時(shí)，SD為1，RD為0（低電平有效），故Q1直接清0。這就是數(shù)據(jù)裝載的原理。同時(shí)，由于PL為低電平時(shí)，CP被與非門無(wú)效了，所以每次CP的上升沿，D端數(shù)據(jù)不會(huì)移動(dòng)到Q端。

　　3、結(jié)論

　　若PL的高電平不可靠時(shí)，會(huì)出現(xiàn)移位失敗的問(wèn)題，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)讀取錯(cuò)誤。要使CP的移位有效，提前必須使CE為可靠低電平且PL為可靠的高電平。當(dāng)開漏口控制PL引腳時(shí)，務(wù)必注意查看由低電平到高電平的波形，是否提前于CP的上升沿。若變?yōu)楦唠娖揭院螅庞蠧P上升沿，則沒(méi)有問(wèn)題;若還沒(méi)有完全變?yōu)楦唠娖剑藭r(shí)CP上升沿出現(xiàn)，則有可能移位不成功。