A guía final para o 74HC595: o eficiente chip de rexistro de 8 bits
2024-04-19 4030

Un rexistro de cambios é un dispositivo que usa lóxica secuencial para almacenar e transferir datos binarios.É un circuíto bidireccional que move cada bit de datos de entrada a saída en cada pulso do reloxo.Actualmente hai unha variedade de modelos de rexistro de quendas, entre os que o 74HC595 é un rexistro de cambio de saída en serie.A súa función é converter sinais en serie en sinais paralelos e úsase habitualmente en chips de controladores para varios tubos dixitais e pantallas de matriz DOT.Este artigo introducirá a súa información específica en termos de pinos e aplicacións.

74HC595 é unha entrada en serie de 8 bits, rexistro de cambio de saída paralela e a súa saída paralela é unha saída de tres estados.No bordo ascendente de SCK (reloxo en serie), os datos en serie introdúcense para o rexistro interno de cambio de 8 bits mediante SDL (entrada de datos en serie) e saída do terminal Q7 '(saída de datos en serie máis alta).A saída paralela prodúcese no bordo ascendente de LCK (control de pestanas).Neste momento, os datos do rexistro de cambios de 8 bits están pegados ao rexistro de saída paralela de 8 bits.Cando o sinal de control OE (habilitación de saída) é baixo (estado habilitado), o valor de saída do terminal de saída paralela é igual ao valor almacenado no rexistro de saída paralelo.

- SN74HC595MPWREP

O 74HC595 ten un total de 16 pines.O diagrama de pin específico e as súas funcións son as seguintes.

O pin SER é o pin de entrada de datos en serie do 74HC595.Os datos pódense introducir no bit de chip por pouco a través deste pin.Ao traballar, primeiro introducimos datos en serie a este PIN e, a continuación, cambiamos os datos de entrada no bit do rexistro de quendas a bit a través do pasador do reloxo para conseguir unha transmisión paralela de datos.

O pin RCLK é o pin de entrada do reloxo de rexistro do 74HC595.Cando todos os datos de entrada se converten no rexistro de cambios, axustamos o cambio de nivel do pin RCLK para cambiar os datos no rexistro de cambios no rexistro de saída ao mesmo tempo.A función deste PIN é controlar o funcionamento de almacenamento de datos.

O pin SRCLK é o pasador de entrada de reloxo de cambio do 74HC595.Durante a operación de cambio, cambiamos os datos de entrada no rexistro de cambios controlando o cambio de nivel do pin SRCLK.A función deste pin é controlar o sinal de reloxo da operación de cambio.

O pin OE é o pin de entrada de saída do 74HC595.Controlando o nivel deste PIN, podemos habilitar ou desactivar o pin de saída.Cando o pin OE é alto, o pasador de saída está desactivado e non se pasan datos de entrada.Cando o pin OE é baixo, o pin de saída pasará os datos de entrada.

O pin DS é o pin de entrada de datos en serie bidireccional do 74HC595.A diferenza do pin 1 (SER), o pin DS pode ser controlado por un circuíto externo para implementar a comunicación bidireccional.Este PIN interrompe entre o modo de entrada en serie e o modo de saída paralela.

O pin ST_CP é o pin de entrada de flip-flop de almacenamento de saída do 74HC595.Cando o sinal de reloxo de flip-flop de saída cambie, os datos da memoria de saída almacenaranse no pin de saída en función da entrada actual.A función deste PIN é controlar o funcionamento de almacenamento de datos.

O pin SH_CP é o pin de entrada de rexistro de cambios do PIN de entrada do 74HC595.Cando o sinal de reloxo de rexistro de cambios cambie, os datos de entrada cambiaranse ao bit do rexistro de cambios.A función deste pin é controlar o sinal de reloxo da operación de cambio.

O pin q7 'é o pin de saída de 8 bits (bit máis alto) de 74HC595, que se usa para saír os datos de 8º bits no rexistro de cambios.O estado de nivel deste PIN está determinado polos datos de entrada e os datos do rexistro de cambios.

Os pinos Q0 a Q7 son os 8 pinos de saída do 74HC595 (incluído Q0 a Q7), que se usan para emitir os datos do bit máis baixo ao bit máis alto no rexistro de quendas.Cada PIN corresponde a un pouco de saída de datos.A través destes pines, os datos do rexistro de quendas pódense emitir a un circuíto externo en paralelo.

74HC595 úsase a miúdo nas seguintes áreas.

As características de saída paralela de 74HC595 fan que poida conducir múltiples relés ao mesmo tempo e cada relé pode controlar un ou varios dispositivos eléctricos.Polo tanto, a través do deseño e programación de circuítos racionais, podemos construír un sistema de control eléctrico flexible e potente.

Ao conectar os pinos de saída do microcontrolador aos pinos de entrada en serie do 74HC595, podemos realizar a función de expansión do porto de saída, proporcionando así máis pinos de saída controlables.Deste xeito, podemos aproveitar a función de saída paralela do 74HC595 para ampliar os portos de saída limitada do microcontrolador a máis puntos de control, realizando un control preciso de varios dispositivos ou compoñentes.

No escenario de controlar unha pantalla LCD, o 74HC595 é capaz de utilizar as súas características de entrada en serie e de saída paralela para mover os datos de visualización enviados desde o microcontrolador aos seus rexistros internos un por un.Posteriormente, emite estes datos en paralelo ao circuíto do controlador do LCD mediante o funcionamento do pestillo.Deste xeito, podemos actualizar de xeito dinámico o contido na pantalla LCD, xa sexa texto, imaxes ou vídeo, dun xeito suave.

Cando combinamos o algoritmo de control Beat co rexistro de quendas 74HC595, podemos crear intelixentemente un efecto LED que está perfectamente sincronizado co ritmo da música.O algoritmo de control Beat, como núcleo, é o responsable de capturar con precisión os cambios rítmicos da música e xerar os correspondentes sinais de control.Estes sinais non son só comandos de conmutación sinxelos, senón que poden conter a frecuencia, o brillo e o cambio de cor dos LED intermitentes.O 74HC595 pode controlar convenientemente o estado ON/OFF de varios LEDs empregando a súa entrada en serie e as características de saída paralela.

A liña de selección do segmento de cada pantalla LED está conectada á saída paralela do 74HC595, de xeito que se pode amosar cada bit de forma independente (ver a figura seguinte).Ao mesmo tempo, dado que a pantalla de cada bit está controlada por un porto independente de saída paralela 74HC595, o seu código de selección do segmento está controlado, polo que os caracteres amosados poden ser diferentes.Non obstante, para os requisitos de visualización LED N-bit, necesitamos N 74HC595 chips e liñas de E/S de N+3.Isto leva máis recursos e o custo é relativamente elevado.Tal deseño obviamente non é beneficioso para pantallas LED de varios díxitos porque aumenta a complexidade e a carga de custos do sistema.

En aplicacións de visualización LED de varios bits, para simplificar o circuíto, reducir custos e aforrar recursos do sistema, podemos conectar todas as seleccións de código de segmento N-bit en paralelo e controlalas por un 74HC595 (consulte a figura seguinte).Dado que os códigos de selección do segmento de todos os LED están controlados uniformemente polo porto de saída paralelo deste 74HC595, en calquera momento, os LEDs de N-Bit amosarán os mesmos caracteres.Se queremos cada LED para amosar diferentes caracteres, deberiamos usar o método de dixitalización.Isto significa que nun momento dado, só temos un dos LEDs que amosan caracteres.Nun momento determinado, o porto de saída paralelo de 74HC595 emitirá o código de selección do segmento do carácter correspondente.Ao mesmo tempo, o porto de E/S de control de selección de bits enviará o nivel estroboscópico ao bit de visualización para asegurarse de que o personaxe correspondente se mostre correctamente.Este proceso realizarase á súa vez, de xeito que cada LED mostre o personaxe que debería amosar á vez.É de destacar que desde o 74HC595 ten unha función de pestillo e leva un certo tempo para seleccionar o código de segmento de entrada en serie, en funcionamento real, non necesitamos un atraso adicional para formar o efecto de persistencia visual.

O chip 74HC595 é membro da serie 74.Ten as características de velocidade rápida, baixo consumo de enerxía e un funcionamento sinxelo.Pódese usar facilmente como interface de microcontrolador para conducir LEDs.

As pantallas de diodo emisor de sete segmentos, tamén coñecidos como pantallas LED, foron moi utilizadas en varios tipos de instrumentación debido ao seu prezo baixo, consumo de baixo consumo e rendemento fiable.Hai moitos tipos de controladores LED dedicados no mercado actual.Aínda que a maioría deles son ricos en funcións, os seus prezos son correspondentes.Polo tanto, usar estas unidades en sistemas de baixo custo e simples non só residuos recursos, senón que aumenta o custo do produto.Usar o 74HC595 para conducir LEDs ten moitas vantaxes.En primeiro lugar, a súa velocidade de condución é rápida e o seu consumo de enerxía é relativamente baixo.En segundo lugar, o 74HC595 pode conducir de xeito flexible diferentes números de LED, xa sexa unha pantalla LED de cátodo común ou unha pantalla LED común de ánodos, pode tratala facilmente.Ademais, a través do control de software, podemos axustar facilmente o brillo do LED e incluso desactivar a pantalla cando sexa necesario (os datos aínda se conservan), reducindo aínda máis o consumo de enerxía e espertando a pantalla en calquera momento cando sexa necesario.O circuíto deseñado usando 74HC595 non só ten un deseño sinxelo de software e hardware, baixo consumo de enerxía, forte capacidade de condución, senón que tamén ocupa menos liñas de E/S.Polo tanto, converteuse nunha solución de deseño de baixo custo e flexible, especialmente adecuada para escenarios que teñen requisitos estritos sobre custo e recursos.

A imaxe de abaixo é un circuíto de paneis de visualización deseñado usando a interface AT89C2051 e 74HC595.

P115, P116 e P117 do porto P1 úsanse para controlar a pantalla LED.Están conectados aos pinos SLCK, SCLK e SDA respectivamente.Utilízanse tres tubos dixitais para amosar o valor de tensión.Tres tubos dixitais están instalados na placa de circuíto para mostrar o valor de tensión.Entre eles, LED3 está situado na extrema esquerda e LED1 está situado na extrema dereita.Ao enviar datos, primeiro enviamos o código de visualización de LED3 e, finalmente, enviamos o código de visualización de LED1.O brillo do LED está controlado axustando a resistencia de PR1 a PR3.Este deseño non só garante a ordenación da pantalla de datos, senón que tamén permite un axuste flexible do brillo.

Engadir tampóns ou condutores á saída de 74HC595, como 74LS244 (unidireccional) ou 74LS245 (bidireccional) e outros chips de controlador de autobuses, pode mellorar a capacidade de condución do sinal e mellorar a estabilidade do sinal.

Asegúrese de que a tensión de alimentación de 74HC595 está dentro do rango especificado e a súa enerxía é o suficientemente forte como para satisfacer a demanda de condución da carga requirida.Se a tensión de alimentación é insuficiente, pode provocar que a amplitude do sinal de saída caia, o que á súa vez afecta á súa capacidade de condución e non pode impulsar a carga de xeito eficaz.

Se a saída de 74HC595 non é suficiente para conducir directamente a carga desexada, podemos engadir un circuíto de controlador externo, como o uso de transistores, tubos de efecto de campo (FETs) ou chips de controladores especiais para amplificar o sinal de saída de 74HC595.

No cableado de PCB, deberiamos intentar minimizar a resistencia e a inductancia do cableado para mellorar a eficiencia da transmisión do sinal.Ademais, evite xerar moita interferencia e ruído no cableado para non afectar a calidade do sinal de saída de 74HC595.

Deberiamos escoller a resistencia de carga adecuada segundo as características do dispositivo de carga.Se a resistencia á carga é demasiado pequena, levará a unha corrente excesiva e pode danar o chip 74HC595.Pola contra, se a resistencia de carga é demasiado grande, pode que non poida obter unha amplitude suficiente do sinal de saída.

Se hai que dirixir máis dispositivos e os requisitos de condución destes dispositivos son similares, podemos considerar paralelando as saídas de múltiples 74HC595s para mellorar a capacidade de condución global.Non obstante, antes de paralelarse, asegúrese de que os requisitos de condución destes dispositivos sexan compatibles e a corrente total despois de paralelo non debe exceder o límite de corrente de saída máxima de 74HC595, para non causar danos no chip ou afectar o efecto de condución.

74HC595 é un rexistro de cambios que funciona en serie en protocolo paralelo.Recibe datos en serie desde o microcontrolador e logo envía estes datos a través de pinos paralelos.

O 74HC595 é un dispositivo CMOS de alta velocidade.Un rexistro de cambios de oito bits accpets datos da entrada en serie (DS) en cada transición positiva do reloxo de rexistro de cambios (SHCP).Cando se afirma baixo, a función de restablecemento establece todos os valores de rexistro de cambios a cero e é independente de todos os reloxos.

A folla de datos do 74HC595 afirma que cada saída pode entregar polo menos 35mA porque esta é a corrente de saída máxima permitida.Isto é claramente máis que os 25mA permitidos do µC.Hai outro límite: o 74HC595 non debe fornecer máis de 70mA en total.

O 74HC595 é un rexistro de cambios e o MAX7219 é un controlador de visualización multiplexado.Polo tanto, os dous non fan o mesmo.O MAX7219 sería (moito) máis fácil de usar con PICAXE se multiplexando as pantallas xa que a tarefa de multiplexalas é feita polo MAX7219 e non polo PICAXE, pero é máis caro.