擎天柱Ai8051U-LQFP48转89C52-DIP40扩展电路开源系列（四）带时钟点的数码显示板

平***

擎天柱Ai8051U-LQFP48转89C52-DIP40扩展电路开源系列（四）
带时钟点的数码显示板
应管理员神***要求，用两片个流行的主流74HC595电路，做了一个擎天柱Ai8051U-LQFP48 转 89C52-DIP40
核心板配套带时钟点的数码显示板。

这块“基于移位寄存器的 AI8051U 擎天性配套数码板”把“3.3 V 稳压电源  + SN74HC595N 移位寄存器 + 共阴极数码管”做成了一块教具/实验板。下面将电路原理和特点 给出分析。
一、电路原理
1、供电
• 外部 5 V（DC) 从电源插座进入，经LM1085R-3.3 线性稳压器降到 3.3 V，给 SN74HC595N 及数码管的段码供电。
• 地线（GND）统一做共阴极数码管的公共阴极，因此数码管“位选”实际是开漏/低电平有效。
2、控制链路
• AI8051U 通过 3 线 SPI 时序（DS=DATA、SH_CP=CLK、ST_CP=LATCH）级联两片 SN74HC595N。
• 第一片SN74HC595N 负责 8 位段码（a~g、dp），第二片 SN74HC595N负责 4 位位选（或再加 4 位扩展）。
• SN74HC595N的 Q0~Q7 经 330Ω电阻限流后，直接驱动共阴极数码管的各段。
3、显示方式
• 软件上采用“4 位×8 段”动态扫描：定时中断里依次把段码、位码打入 SN74HC595N，利用人眼暂留实现同时显示 4 位数字。
• 由于所有段码共用一套限流电阻，动态扫描还能解决“段间亮度不一致”的问题。
二、电路特点：
1、元件极简：仅 2 片SN74HC595N 即可驱动 4+ 位数码管，IO 口占用少（3 线 SPI）。
2、成本低：SN74HC595N、共阴极数码管、LM1085R-3.3均为教学级廉价料。
3、教学友好：
• 逻辑关系清晰，方便学生用示波器看 CLK、LATCH、DS 的时序。
• 留有外部 3.3 V 测试焊盘，可实测线性稳压器压差。
4、扩展灵活：SN74HC595N已经级联，把 4 位扩展到 8 位。
5、供电通用：利用AI8051U 5V供电或 9 V 电池都能用，LM1085R-3.3 压差及电流余量足。

图1：成品图

图2：电路原理图

图3：PCB工程图

图4：PCB布局和布线

图5：PCB2D顶面图

图6：PCB2D底面图

图7： PCB3D效果图

结论：这块板带时钟点的数码显示板把“SN74HC595N驱动共阴极数码管”做到了极致简洁，非常适合初学者理解“串转并 + 动态扫描”的概念。