HC165移位寄存器

一、HC165介紹

HC165是一款串列口輸入的移位寄存器，其內部結構由8位移位寄存器和8位並聯輸出組成，可以簡單地將串列信號轉換為並行信號。

它有一個時鐘輸入引腳CLK、一個並行數據輸入引腳PL、兩個串列數據輸入引腳DS和SH/LD以及8個並行輸出引腳Q7～Q0。當SH/LD引腳為高電平時，PL引腳數據被使能，數據存儲在存儲單元中，可以從Q0～Q7引腳讀出。當SH/LD引腳為低電平時，串列數據通過DS輸入，通過時鐘CLK的控制移位到移位寄存器中。當移位寄存器全部被移入串列數據時，其輸出數據在Q0～Q7中並行輸出。

二、HC165使用場景

HC165常用於按鍵掃描電路中。將按鍵串列按下和鬆開信號輸入到HC165中，HC165的8個並行輸出分別對應8個按鍵。在單片機中讀取HC165的並行輸出，即可判斷用戶按下哪個按鍵。

HC165還廣泛應用於各種控制電路和數字顯示系統中，可以將另一個串列輸入設備（如74HC164等）的輸出級聯到HC165的輸入，實現更高位數的數據收集。

三、HC165實現代碼

以下是一個使用HC165來讀取8個按鍵狀態的代碼示例：

#define HAL_GPIO_READ(pin)     (HAL_GPIO_ReadPin(pin##_GPIO_Port, pin##_Pin) == GPIO_PIN_SET ? 1 : 0)
...
#define DS_Pin GPIO_PIN_3
#define DS_GPIO_Port GPIOA
#define SH_LD_Pin GPIO_PIN_2
#define SH_LD_GPIO_Port GPIOA
#define CLK_Pin GPIO_PIN_1
#define CLK_GPIO_Port GPIOA
...
uint8_t HC165_Read(void)
{
  uint8_t i;
  uint8_t data = 0;
  HAL_GPIO_WritePin(SH_LD_GPIO_Port, SH_LD_Pin, GPIO_PIN_SET);
  HAL_GPIO_WritePin(SH_LD_GPIO_Port, SH_LD_Pin, GPIO_PIN_RESET);
  for(i = 0; i < 8; i++)
  {
    data = (data << 1) | HAL_GPIO_READ(DS);
    HAL_GPIO_WritePin(CLK_GPIO_Port, CLK_Pin, GPIO_PIN_SET);
    HAL_GPIO_WritePin(CLK_GPIO_Port, CLK_Pin, GPIO_PIN_RESET);
  }
  return data;
}

四、HC165的優缺點

HC165的優點在於輸入輸出埠簡單，只需4條信號（CLK、DS、PL、SH/LD），就能完成8個單元的數據採集、混合、移位、存儲和並行輸出。此外，HC165具有串列級聯功能，可以方便地構成更高位數的移位寄存器。其缺點在於時序非常重要，需要特別控制CLK和SH/LD的信號順序和時序，否則會導致數據出錯或異常情況。

五、HC165應用展望

隨著物聯網、智能家居等領域的發展，HC165的應用領域也將越來越廣泛。例如，可以應用在家庭智能化控制設備中，如安全防盜、燈光控制、智能門禁等等。更廣泛地，它可以應用在各種數字系統中，如計算機外設、通信設備、工業自動化控制等。