Ghidul final pentru 74HC595: cipul de înregistrare eficient pe 8 biți
2024-04-19 4047

Un registru de schimb este un dispozitiv care folosește logica secvențială pentru a stoca și transfera date binare.Este un circuit bidirecțional care mută fiecare bit de date de la intrare la ieșire pe fiecare impuls de ceas.În prezent, există o varietate de modele de registru de schimb, printre care 74HC595 este un astfel de registru de schimb de ieșire în serie-paralelă.Funcția sa este de a converti semnale seriale în semnale paralele și este utilizată în mod obișnuit în cipurile de șofer pentru diverse tuburi digitale și ecrane matriceale.Acest articol va introduce informațiile sale specifice în termeni de pini și aplicații.

74HC595 este o intrare serială pe 8 biți, registrul de schimbare paralelă de ieșire, iar ieșirea sa paralelă este o ieșire în trei state.Pe marginea în creștere a SCK (ceas în serie), datele seriale sunt introduse în registrul intern de schimbare pe 8 biți prin SDL (intrare în serie) și ieșire din terminalul Q7 '(cel mai mare biți de date în serie).Ieșirea paralelă are loc pe marginea în creștere a LCK (controlul zăvorului).În acest moment, datele din registrul de schimb pe 8 biți sunt fixate în registrul de ieșire paralel pe 8 biți.Atunci când semnalul de control OE (de ieșire) este scăzut (starea de activare), valoarea de ieșire a terminalului de ieșire paralel este egală cu valoarea stocată în registrul de ieșire paralel.

- SN74HC595MPWREP

74HC595 are un total de 16 pini.Diagrama specifică PIN și funcțiile sale sunt următoarele.

Pinul SER este pinul de intrare a datelor seriale a 74HC595.Datele pot fi introduse în bitul cipului prin acest pin.Când lucrăm, introducem mai întâi date în serie pe acest pin, apoi schimbăm datele de intrare în bitul de registru de schimb cu bitul prin pinul de ceas pentru a obține transmisia paralelă a datelor.

Pinul RCLK este pinul de intrare al ceasului de înregistrare al 74HC595.Când toate datele de intrare sunt schimbate în registrul de schimb, ajustăm modificarea nivelului pinului RCLK pentru a schimba datele în registrul de schimb în registrul de ieșire în același timp.Funcția acestui pin este de a controla funcționarea de stocare a datelor.

Pinul SRCLK este pinul de intrare al ceasului de înregistrare a schimbului de 74HC595.În timpul funcționării SHIFT, trecem datele de intrare în registrul de schimbare controlând schimbarea nivelului pinului SRCLK.Funcția acestui pin este de a controla semnalul de ceas al operației de schimbare.

Pinul OE este pinul de intrare de activare de ieșire al 74HC595.Controlul nivelului acestui pin, putem activa sau dezactiva pinul de ieșire.Când pinul OE este mare, pinul de ieșire este dezactivat și nu sunt transmise date de intrare.Când pinul OE este scăzut, pinul de ieșire va trece datele de intrare.

Pinul DS este pinul bidirecțional de intrare a datelor în serie al 74HC595.Spre deosebire de pinul 1 (Ser), pinul DS poate fi controlat de un circuit extern pentru a implementa o comunicare bidirecțională.Acest pin comută între modul de intrare în serie și modul de ieșire paralel.

Pinul ST_CP este pinul de intrare al ceasului Flip-Flop de stocare de ieșire a 74HC595.Când se modifică semnalul de ceas Flip-Flop, datele din memoria de ieșire vor fi stocate în pinul de ieșire pe baza intrării curente.Funcția acestui pin este de a controla funcționarea de stocare a datelor.

Pinul SH_CP este pinul de intrare al ceasului de înregistrare a schimbului de 74HC595.Când semnalul de ceas de registru de schimb se modifică, datele de intrare vor fi schimbate în bitul registrului de schimb.Funcția acestui pin este de a controla semnalul de ceas al operației de schimbare.

Pinul Q7 'este cel de -al 8 -lea bit (cel mai mare biți) pin de ieșire de 74HC595, care este utilizat pentru a scoate datele a 8 -a bit în registrul de schimb.Starea nivelului acestui pin este determinată de datele de intrare și de datele din registrul de schimb.

Pinii Q0 până la Q7 sunt cei 8 pini de ieșire ale 74HC595 (inclusiv Q0 până la Q7), care sunt utilizate pentru a scoate datele de la cel mai mic bit la cel mai mare bit din registrul de schimb.Fiecare pin corespunde unui pic de ieșire de date.Prin acești pini, datele din registrul de schimbare pot fi transmise într -un circuit extern în paralel.

74HC595 este adesea utilizat în următoarele zone.

Caracteristicile paralele de ieșire ale 74HC595 o fac capabilă să conducă mai multe relee în același timp și fiecare releu poate controla unul sau mai multe dispozitive electrice.Prin urmare, prin proiectarea și programarea rațională a circuitului, putem construi un sistem de control electric flexibil și puternic.

Prin conectarea pinilor de ieșire ale microcontrolerului la pinii de intrare în serie ai 74HC595, suntem capabili să realizăm funcția de expansiune a portului de ieșire, oferind astfel pini de ieșire mai controlabili.În acest fel, putem profita de caracteristica de ieșire paralelă a 74HC595 pentru a extinde porturile de ieșire limitate ale microcontrollerului la mai multe puncte de control, realizând controlul precis al mai multor dispozitive sau componente.

În scenariul de control al unui ecran LCD, 74HC595 este capabil să utilizeze caracteristicile sale de intrare în serie și de ieșire paralele pentru a muta datele afișajului trimise de la microcontroller în registrele sale interne una câte una.Ulterior, acesta scoate aceste date în paralel cu circuitul driverului LCD prin operația de blocare.În acest fel, putem actualiza dinamic conținutul de pe ecranul LCD, indiferent dacă este text, imagini sau video, într -o manieră lină.

Când combinăm algoritmul de control al bătăilor cu registrul de schimb 74HC595, putem crea în mod inteligent un efect de lumină LED care este perfect sincronizat cu ritmul muzicii.Algoritmul de control al bătăilor, ca nucleu, este responsabil pentru captarea cu exactitate a schimbărilor ritmice ale muzicii și de generarea semnalelor de control corespunzătoare.Aceste semnale nu sunt doar comenzi simple de comutare, ci pot conține frecvența, luminozitatea și schimbarea culorilor LED -urilor intermitente.74HC595 poate controla în mod convenabil starea de pornire/oprire a mai multor LED -uri prin utilizarea caracteristicilor sale de intrare în serie și de ieșire paralelă.

Linia de selecție a segmentului pentru fiecare afișaj LED este conectată la ieșirea paralelă a 74HC595, astfel încât fiecare bit să poată fi afișat independent (vezi figura de mai jos).În același timp, deoarece afișarea fiecărui bit este controlată de un port independent de ieșire paralel 74HC595, codul de selecție a segmentului său este controlat, astfel încât caracterele afișate pot fi diferite.Cu toate acestea, pentru cerințele de afișare LED pe N-BIT, avem nevoie de n 74HC595 jetoane și linii N+3 I/O.Acest lucru preia mai multe resurse, iar costul este relativ mare.Un astfel de design nu este, evident, benefic pentru afișajele cu LED-uri cu mai multe cifre, deoarece crește complexitatea și povara costurilor sistemului.

În aplicațiile de afișare cu LED-uri pe mai multe biți, pentru a simplifica circuitul, a reduce costurile și a economisi resursele sistemului, putem conecta toate selecțiile de cod de segment n-bit în paralel și le putem controla printr-un 74HC595 (consultați figura de mai jos).Deoarece codurile de selecție a segmentului tuturor LED-urilor sunt controlate uniform de portul de ieșire paralel al acestui 74HC595, în orice moment, LED-urile N-BIT vor afișa aceleași caractere.Dacă dorim ca fiecare LED pentru a afișa diferite caractere, ar trebui să folosim metoda de scanare.Aceasta înseamnă că, la un moment dat, avem doar unul dintre LED -urile care afișează caractere.Într -un anumit moment, portul de ieșire paralel de 74HC595 va scoate codul de selecție al segmentului caracterului corespunzător.În același timp, portul I/O de control de selecție de biți va trimite nivelul stroboscopului la bitul de afișare pentru a se asigura că caracterul corespunzător este afișat corect.Acest proces va fi realizat pe rând, astfel încât fiecare LED afișează caracterul pe care ar trebui să îl afișeze simultan.Este demn de remarcat faptul că, deoarece 74HC595 are o funcție de blocare și este nevoie de o anumită perioadă de timp pentru a selecta codul segmentului de intrare în serie, în funcționare efectivă, nu avem nevoie de întârziere suplimentară pentru a forma efectul de persistență vizuală.

Cipul 74HC595 este membru al seriei 74.Are caracteristicile de viteză rapidă, consum redus de energie și funcționare simplă.Poate fi utilizat cu ușurință ca interfață microcontroller pentru a conduce LED -urile.

Afișele de diodă cu emisii de lumină cu șapte segmente, cunoscute și sub denumirea de afișaje LED, au fost utilizate pe scară largă în diferite tipuri de instrumente, datorită prețului scăzut, consumului de energie redusă și performanței fiabile.Există multe tipuri de șoferi LED -uri dedicate pe piața actuală.Deși majoritatea sunt bogate în funcții, prețurile lor sunt în mod corespunzător ridicate.Prin urmare, utilizarea acestor unități în sisteme cu costuri reduse și simple nu numai că pierde resurse, ci și crește costul produsului.Utilizarea LED -urilor 74HC595 pentru a conduce are multe avantaje.În primul rând, viteza de conducere este rapidă, iar consumul de energie este relativ scăzut.În al doilea rând, 74HC595 poate conduce în mod flexibil numere diferite de LED -uri, indiferent dacă este un afișaj LED comun comun sau un afișaj cu LED -uri anode comune, îl poate gestiona cu ușurință.În plus, prin controlul software, putem regla cu ușurință luminozitatea LED -ului și chiar să oprim afișajul atunci când este necesar (datele sunt încă păstrate), reducând în continuare consumul de energie și trezind afișajul în orice moment când este necesar.Circuitul proiectat folosind 74HC595 nu numai că are un design simplu de software și hardware, consum redus de energie, capacitate puternică de conducere, dar ocupă și mai puține linii I/O.Prin urmare, a devenit o soluție de proiectare low-cost și flexibilă, în special potrivită pentru scenarii care au cerințe stricte privind costurile și resursele.

Imaginea de mai jos este un circuit al panoului de afișare proiectat folosind interfața AT89C2051 și 74HC595.

P115, P116 și P117 din portul P1 sunt utilizate pentru a controla afișajul LED.Sunt conectate la pinii SLCK, SCLK și, respectiv, SDA.Trei tuburi digitale sunt utilizate pentru a afișa valoarea tensiunii.Trei tuburi digitale sunt instalate pe placa de circuit pentru a afișa valoarea tensiunii.Printre ele, LED3 este situat la extrema stângă, iar LED1 este situat la extrema dreaptă.Când trimitem date, trimitem mai întâi codul de afișare al LED3 și, în sfârșit, trimitem codul de afișare al LED1.Luminozitatea LED -ului este controlată prin reglarea rezistenței de la PR1 la PR3.Acest design nu numai că asigură ordonarea afișării datelor, dar permite ajustarea flexibilă a luminozității.

Adăugarea tampoanelor sau a șoferilor la ieșirea de 74HC595, cum ar fi 74LS244 (unidirecțional) sau 74LS245 (bidirecțional) și alte cipuri de șofer de autobuz, poate îmbunătăți capacitatea de conducere a semnalului și poate îmbunătăți stabilitatea semnalului.

Vă rugăm să vă asigurați că tensiunea de alimentare cu energie electrică de 74HC595 este în intervalul specificat și puterea sa este suficient de puternică pentru a răspunde cererii de conducere a încărcăturii necesare.Dacă tensiunea de alimentare este insuficientă, poate determina scăderea amplitudinii semnalului de ieșire, ceea ce la rândul său afectează capacitatea sa de conducere și, prin urmare, nu poate conduce sarcina eficient.

Dacă ieșirea de 74HC595 nu este suficientă pentru a conduce direct sarcina dorită, putem adăuga un circuit de driver extern, cum ar fi utilizarea tranzistoarelor, tuburile cu efect de câmp (FET) sau cipurile speciale de driver pentru a amplifica semnalul de ieșire de 74HC595.

În cablurile PCB, ar trebui să încercăm să reducem la minimum rezistența și inductanța cablului pentru a îmbunătăți eficiența transmisiei semnalului.În plus, vă rugăm să evitați să generați prea multă interferență și zgomot pe cablare, astfel încât să nu afecteze calitatea semnalului de ieșire de 74HC595.

Ar trebui să alegem rezistența de încărcare adecvată în funcție de caracteristicile dispozitivului de încărcare.Dacă rezistența la sarcină este prea mică, aceasta va duce la un curent excesiv și poate deteriora cipul de 74HC595.În schimb, dacă rezistența de încărcare este prea mare, este posibil să nu poată obține suficientă amplitudine a semnalului de ieșire.

Dacă trebuie să fie conduse mai multe dispozitive, iar cerințele de conducere ale acestor dispozitive sunt similare, putem lua în considerare paralelarea rezultatelor multiplelor 74HC595 pentru a îmbunătăți capacitatea generală de conducere.Cu toate acestea, înainte de paralel, asigurați -vă că cerințele de conducere ale acestor dispozitive sunt compatibile, iar curentul total după paralel nu trebuie să depășească limita maximă de curent de ieșire de 74HC595, pentru a nu provoca daune la cip sau a afecta efectul de conducere.

74HC595 este un registru de schimburi care funcționează pe serial în paralel protocol.Primește date în serie de la microcontroller și apoi trimite aceste date prin intermediul acelor paralele.

74HC595 este un dispozitiv CMOS de mare viteză.Un registru de schimb de opt biți ACCPETS ACCPETS din intrarea în serie (DS) pe fiecare tranziție pozitivă a ceasului de înregistrare a schimbului (SHCP).Când este afirmat scăzut, funcția de resetare stabilește toate valorile registrului de schimbare la zero și este independentă pentru toate ceasurile.

Fișa de date a celor 74HC595 afirmă că fiecare ieșire poate livra cel puțin 35mA, deoarece acesta este curentul de ieșire maxim admis.Aceasta este în mod clar mai mult decât 25mA permisă a µc.Există o altă limită: 74HC595 nu trebuie să furnizeze în total mai mult de 70mA.

74HC595 este un registru de schimburi, iar MAX7219 este un driver de afișare multiplexat.Prin urmare, amândoi nu fac același lucru.MAX7219 ar fi (mult) mai ușor de utilizat cu picaxe dacă multiplexarea afișajelor, deoarece sarcina de multiplexare a acestora se face de max7219 și nu de picaxe, dar este mai scump.