原创 [博客大赛]74HC595驱动8段数码管的最大串联数量

74HC595是8位串行输入串/并行输出的锁存移位寄存器。它的串入并出特性，非常适合驱动8段数码管；串入串出特性，非常适合首尾串联。8段数码管采用共阴或者共阳都可以，因为74HC595的吸入/灌出电流均达到20mA。

它的使用方法也很简单，并行输出接到8段数码管上，串行输入与输出首尾连接即可。单片机提供第一个74HC595的串行输入，最后一个74HC595的串行输出悬空。所有的74HC595共用2根时钟线、1根使能线。因此，理想情况下单片机提供4个IO口，能驱动后续的无限多个74HC595。原理图如下：

但实际情况下，74HC595驱动8段数码管，究竟最多能串联多少呢？

换一种问法：

第一，电路板能够通过的最大电流？

第二，推挽输出能够驱动多少个高阻态输入？

第三，推挽输出可以传输多长距离？

第四，末端位置的电源线和地线的变化？

（图中左端的数码管比右端稍暗，是因为限流电阻的关系。所处的位置对它的亮度影响不大。）

第一，电路板能够通过的最大电流？

限流电阻取1K时，每个74HC595大概需要8mA的电流。

电源线宽度为25mil，铜层厚度为1oz，则最大电流为1.7A。

因此，可以串联的74HC595个数为1.7A/8mA=212个。

第二，推挽输出能够驱动多少个高阻态输入？

典型的推挽输出，驱动能力为4mA。

74HC595的技术手册上，高阻态输入的漏电流为1uA。

一个推挽输出至少可以驱动4000个高阻态输入引脚。换言之，单片机的IO口可以驱动4000个74HC595。

（实际上，IO口在电平快速切换的时候，比静态驱动的情况要稍微复杂一些，需要进行阻抗匹配的处理。）

第三，推挽输出可以传输多长距离？

推挽输出为TTL电平，使用它传输信号，距离一般不会超过2米。这不是受TTL电平的驱动能力限制，而是因为它需要对地参考，所以很容易受到环境的干扰。

如果工作环境的干扰很小，传输距离可以更长一些。

第四，末端位置的电源线和地线的变化？

串联60个74HC595小电路板，以500ms时间间隔显示0～9，实测发现：当数码管熄灭时，最末端供电电压为+5V；当数码管点亮时，最末端供电电压为+2.91V。74HC595的最低工作电压在+2V。因此设每个74HC595电路板的线上电阻为R，串联个数为x，则有：

x*R*(8mA*x/2)=U

x=60，U=2.1，因此R=0.146。

U=3V时，x=71。

因此，受线上压降和74HC595的最低工作电压限制，能够串联的个数限制为71。

结论：

综合以上四点，可以知道74HC595驱动8段数码管最大串联数量为71。

而实际上，通过将电源和地线变得更加短粗，并且选择更好的接插件，可以减少线上电阻，从而降低线上压降；而且由于很少会同时点亮数码管的所有段，所以实际上能够串联的个数比71还要更多一些。