Konečný průvodce po 74HC595: Efektivní 8bitový čip řazení
2024-04-19 4024

Registr posunu je zařízení, které používá k ukládání a přenosu binárních dat sekvenční logika.Jedná se o obousměrný obvod, který pohybuje každý kousek dat ze vstupu na výstup na každém hodinovém pulsu.V současné době existuje celá řada modelů směnného registru, mezi nimiž je 74HC595 takový sériově paralelní výstupní směn.Jeho funkcí je převést sériové signály na paralelní signály a běžně se používá v čipech ovladačů pro různé digitální trubice a dot maticové obrazovky.Tento článek představí své konkrétní informace z hlediska kolíků a aplikací.

74HC595 je 8bitový sériový vstup, rejstřík posunu paralelního výstupu a jeho paralelní výstup je výstupem tří států.Na stoupající hraně SCK (Serial Clock) jsou sériová data vstup do interního 8bitového registru směny prostřednictvím SDL (vstup sériových dat) a výstupu z terminálu Q7 '(nejvyšší bitové sériové datové výstup).Paralelní výstup se vyskytuje na stoupající hraně LCK (ovládání západky).V této době jsou data v 8bitovém registru směny zařazena do 8bitového paralelního výstupního registru.Když je řídicí signál OE (výstupní povolení) nízký (povolit stav), je výstupní hodnota paralelního výstupního terminálu rovná hodnotě uložené v paralelním výstupním registru.

- SN74HC595MPWREP

74HC595 má celkem 16 kolíků.Specifický diagram PIN a jeho funkce jsou následující.

SER PIN je vstupní kolík sériového dat 74HC595.Data mohou být vložena do bitů čipu po tomto pin.Při práci nejprve zadáme sériová data do tohoto PIN a poté vstupní data přesunují do bitů směna po kousku přes hodinový kolík, abychom dosáhli paralelního přenosu dat.

Pin RCLK je vstupní kolík rejstříku 74HC595.Když jsou všechna vstupní data přesunuta do registru Shift, upravíme změnu úrovně RCLK pin a přesuneme data v registru směny do výstupního registru současně.Funkcí tohoto pin je ovládat skladovací provoz dat.

Pin SRCLK je vstupní kolík hodin směnného registru 74HC595.Během operace směny přesuneme vstupní data do registru směny ovládáním změny úrovně pin SRCLK.Funkcí tohoto pin je ovládat hodinový signál operace posunu.

Pin OE je výstupní vstupní kolík 74HC595.Řízením úrovně tohoto pin můžeme povolit nebo deaktivovat výstupní kolík.Když je kolík OE vysoký, výstupní kolík je deaktivován a nejsou předány vstupní data.Když je pin OE nízký, výstupní kolík projde vstupní data.

Pin DS je obousměrné vstupní kolíky sériových dat 74HC595.Na rozdíl od pin 1 (SER) může být DS PIN ovládán externím obvodem pro implementaci obousměrné komunikace.Tento pin přepíná mezi režimem sériového vstupu a režimem paralelního výstupu.

Pin ST_CP je výstupní úložiště vstupního vstupního kolíku s úložištěm 74HC595.Když se výstupní úložiště sníží signál Flip-Flop, data ve výstupní paměti budou uložena ve výstupním pinku na základě aktuálního vstupu.Funkcí tohoto pin je ovládat skladovací provoz dat.

PIN SH_CP je vstupní kolík Shift Register CLOCK 74HC595.Když se změní hodinový signál Shift Register, vstupní data budou přesunuty do bitů Shift Register po bit.Funkcí tohoto pin je ovládat hodinový signál operace posunu.

Pin Q7 'je výstupní kolík 8. bitů (nejvyšší bit) 74HC595, který se používá k výstupu 8. bitových dat v registru Shift.Stav úrovně tohoto PIN je určen vstupními daty a daty v registru směny.

Kolíky Q0 až Q7 jsou 8 výstupních kolíků 74HC595 (včetně Q0 až Q7), které se používají k výstupu dat z nejnižšího bitů na nejvyšší bit v registru směny.Každý pin odpovídá trochu výstupu dat.Prostřednictvím těchto kolíků mohou být data v registru řazení paralelně na výstup do externího obvodu.

74HC595 se často používá v následujících oblastech.

Paralelní výstupní charakteristiky 74HC595 způsobují, že je schopen řídit více relé současně a každé relé může ovládat jedno nebo více elektrických zařízení.Proto prostřednictvím racionálního návrhu a programování obvodů můžeme vytvořit flexibilní a výkonný systém elektrického řízení.

Připojením výstupních kolíků mikrokontroléru k sériovým vstupním kolíkům 74HC595 jsme schopni realizovat expanzní funkci výstupního portu, čímž poskytují kontrolovatelnější výstupní kolíky.Tímto způsobem můžeme využít funkci paralelního výstupu 74HC595 pro rozšíření omezených výstupních portů mikrokontroléru na více kontrolních bodů a realizujeme přesnou kontrolu více zařízení nebo komponent.

Ve scénáři ovládání LCD displeje je 74HC595 schopen využít své sériové vstupní a paralelní výstupní charakteristiky k přesunu zobrazovacích dat odeslaných z mikrokontroléru do jeho interních registrů jeden po druhém.Následně vydává tato data paralelně s obvodem řidiče LCD prostřednictvím západkové operace.Tímto způsobem můžeme dynamicky aktualizovat obsah na displeji LCD, ať už jde o text, obrázky nebo video, hladce.

Když kombinujeme algoritmus Beat Control s registrem řazení 74HC595, můžeme chytře vytvořit efekt LED Light, který je dokonale synchronizován s rytmem hudby.Algoritmus Beat Control, jako jádro, je zodpovědný za přesné zachycení rytmických změn hudby a generování odpovídajících kontrolních signálů.Tyto signály nejsou jen jednoduché příkazy pro přepínání, mohou obsahovat změnu frekvence, jasu a barvy blikajících LED dioda.74HC595 může pohodlně ovládat stav ON/OFF více LED pomocí jeho sériových vstupů a paralelních výstupních charakteristik.

Řada výběru segmentu každého displeje LED je připojena k paralelnímu výstupu 74HC595, takže každý bit může být zobrazen nezávisle (viz obrázek níže).Současně, protože zobrazení každého bitu je ovládáno nezávislým paralelním výstupním portem 74HC595, je kontrolován jeho kód výběru segmentu, takže zobrazené znaky se mohou lišit.U požadavků na N-bitové LED však potřebujeme N 74HC595 čipy a N+3 I/O řádky.To zabírá více zdrojů a náklady jsou relativně vysoké.Takový design zjevně není prospěšný pro vícemístné displeje LED, protože zvyšuje složitost a nákladové zatížení systému.

Ve vícečlenných aplikacích LED displeje, abychom zjednodušili obvod, snížili náklady a uložili systémové prostředky, můžeme paralelně připojit všechny výběry kódu N-bitového segmentu a ovládat je pomocí 74HC595 (viz obrázek níže).Protože kódy výběru segmentu všech LED jsou rovnoměrně ovládány paralelním výstupním portem tohoto 74HC595, kdykoli n-bitové LED diody zobrazí stejné znaky.Pokud chceme, aby každý LED k zobrazení různých znaků, měli bychom použít metodu skenování.To znamená, že v daném okamžiku máme pouze jednu z LED zobrazujících znaky.V určitém okamžiku vydá paralelní výstupní port 74HC595 kód výběru segmentu odpovídajícího znaku.Současně port ovládání BIT výběru I/O odešle úroveň strobového bitu, aby se zajistilo, že odpovídající znak je správně zobrazen.Tento proces bude prováděn postupně, takže každá LED zobrazí znak, který by měl zobrazovat najednou.Stojí za zmínku, že vzhledem k tomu, že 74HC595 má funkci západky a výběr kódu segmentu sériového vstupního segmentu trvá určité množství času, ve skutečném provozu nepotřebujeme další zpoždění, abychom vytvořili efekt vizuální perzistence.

Chip 74HC595 je členem řady 74.Má vlastnosti rychlé rychlosti, nízké spotřeby energie a jednoduché provoz.Lze jej snadno použít jako rozhraní mikrokontroléru pro řízení LED diody.

Displeje diody emitujícího se sedmi segmenty, známé také jako LED displeje, byly široce používány v různých typech instrumentace kvůli jejich nízké ceně, nízké spotřebě energie a spolehlivému výkonu.Na současném trhu existuje mnoho typů vyhrazených řidičů LED.Ačkoli většina z nich je bohatá na funkce, jejich ceny jsou odpovídajícím způsobem vysoké.Proto použití těchto jednotek v nízkonákladových a jednoduchých systémech nejen plýtvá zdroji, ale také zvyšuje náklady na produkt.Použití 74HC595 k řízení LED diody má mnoho výhod.Za prvé, jeho rychlost jízdy je rychlá a její spotřeba energie je relativně nízká.Za druhé, 74HC595 může flexibilně řídit odlišný počet LED, ať už se jedná o běžný displej katodového LED nebo běžný displej anody LED, může jej snadno zvládnout.Kromě toho prostřednictvím softwarového ovládání můžeme snadno upravit jas LED a v případě potřeby dokonce vypnout displej (data jsou stále zachována), což dále snižuje spotřebu energie a v okamžiku, kdy je to potřeba, probouzí displej.Obvod navržený pomocí 74HC595 má nejen jednoduchý design softwaru a hardwaru, nízkou spotřebu energie, silnou schopnost jízdy, ale také zabírá méně I/O linek.Stalo se proto levným a flexibilním řešením designu, zejména pro scénáře, které mají přísné požadavky na náklady a zdroje.

Níže uvedený obrázek je obvod zobrazovacího panelu navržený pomocí rozhraní AT89C2051 a 74HC595.

K regulaci LED displeje se používají P115, P116 a P117 portu P1.Jsou připojeny k kolíkům SLCK, SCLK a SDA.K zobrazení hodnoty napětí se používají tři digitální trubice.Na desce obvodu jsou nainstalovány tři digitální trubice, aby se zobrazovala hodnota napětí.Mezi nimi je LED3 umístěna na krajně vlevo a LED1 je umístěna na pravé straně.Při odesílání dat nejprve odešleme zobrazovací kód LED3 a nakonec odešleme zobrazovací kód LED1.Jas LED je řízen úpravou odporu z PR1 na PR3.Tento návrh nejen zajišťuje řádnost zobrazení dat, ale také umožňuje flexibilní úpravu jasu.

Přidání vyrovnávacích pamětí nebo ovladačů na výstup 74HC595, jako je 74LS244 (jednosměrné) nebo 74LS245 (obousměrné) a další čipy řidiče sběrnice, může zvýšit schopnost řidiče signálu a zlepšit stabilitu signálu.

Ujistěte se, že napětí napájení 74HC595 je ve stanoveném rozsahu a jeho napájení je dostatečně silné, aby vyhovovalo poptávce po požadovaném zatížení.Pokud je napájecí napětí nedostatečné, může způsobit pokles amplitudy výstupního signálu, což zase ovlivňuje jeho schopnost jízdy, a proto nemůže efektivně řídit zátěž.

Pokud výstup 74HC595 nestačí k přímému řízení požadovaného zatížení, můžeme přidat externí obvod ovladače, jako je použití tranzistorů, zkumavek na polní efekt (FET) nebo speciální čipy řidiče pro zesílení výstupního signálu 74HC595.

Při zapojení PCB bychom se měli pokusit minimalizovat odpor a indukčnost kabeláže, aby se zlepšila účinnost přenosu signálu.Kromě toho se prosím vyvarujte příliš velkého zasahování a šumu na kabeláži, abyste neovlivnili kvalitu výstupního signálu 74HC595.

Měli bychom si vybrat vhodný odpor zatížení podle charakteristik zatížení.Pokud je odpor zatížení příliš malý, povede k nadměrnému proudu a může poškodit čip 74HC595.Naopak, pokud je rezistor zátěže příliš velký, nemusí být schopen získat dostatečnou amplitudu výstupního signálu.

Pokud je třeba řídit více zařízení a požadavky na jízdu těchto zařízení jsou podobné, můžeme zvážit paralelní výstupy více 74HC595, aby se zvýšila celková schopnost jízdy.Před paraleling však se ujistěte, že požadavky na jízdu těchto zařízení jsou kompatibilní a celkový proud po paraleling nesmí překročit maximální limit výstupního proudu 74HC595, aby nezpůsobil poškození čipu nebo ovlivnil účinek jízdy.

74HC595 je registr směny, který pracuje na sériovém protokolu paralelně.Přijímá data sériově z mikrokontroléru a poté vysílá tato data pomocí paralelních kolíků.

74HC595 je vysokorychlostní zařízení CMOS.Osmi bitová řazení registru ACCPETS ACCPETS ze sériového vstupu (DS) při každém pozitivním přechodu hodin Shift Register Clock (SHCP).Při tvrzení nízké funkce resetování nastaví všechny hodnoty registru řazení na nulu a je nezávislá na všech hodinách.

Datový list 74HC595 uvádí, že každý výstup může dodávat alespoň 35 mA, protože se jedná o povolený maximální výstupní proud.To je zjevně více než povolená 25 mA µC.Existuje další limit: 74HC595 nesmí celkem poskytovat více než 70 mA.

74HC595 je registr směny a Max7219 je multiplexovaný zobrazovací ovladač.Proto oba nedělají totéž.MAX7219 by byl (mnohem) snadnější použít s Picaxe, pokud by multiplexoval displeje, protože úkol jejich multiplexování je prováděn Max7219 a ne Picaxe, ale je to dražší.