La guia definitiva del 74HC595: el xip de registre de desplaçament eficient de 8 bits
2024-04-19 4053

Un registre de canvis és un dispositiu que utilitza la lògica seqüencial per emmagatzemar i transferir dades binàries.És un circuit bidireccional que mou cada bit de dades d’entrada a sortida a cada pols de rellotge.Actualment, hi ha una varietat de models de registre de torns, entre els quals el 74HC595 és un registre de desplaçament de sortida paral·lela en sèrie.La seva funció és convertir els senyals en sèrie en senyals paral·lels i s’utilitza habitualment en xips de controladors per a diversos tubs digitals i pantalles de matriu de punts.Aquest article introduirà la seva informació específica en termes de pins i aplicacions.

74HC595 és una entrada en sèrie de 8 bits, registre de canvi de sortida paral·lel i la seva sortida paral·lela és una sortida de tres estats.A la vora creixent de SCK (rellotge en sèrie), les dades en sèrie s’entrenen al registre de desplaçament intern de 8 bits mitjançant SDL (entrada de dades en sèrie) i sortida del terminal Q7 '(sortida de dades en sèrie de bits més alt).La sortida paral·lela es produeix a la vora ascendent de LCK (control de pany).En aquest moment, les dades del registre de desplaçament de 8 bits s’enganxen al registre de sortida paral·lel de 8 bits.Quan el senyal de control OE (Sortida Enable) és baix (Estat d'activació), el valor de sortida del terminal de sortida paral·lel és igual al valor emmagatzemat al registre de sortida paral·lel.

- Sn74hc595mpwrep

El 74HC595 té un total de 16 pins.El diagrama de PIN específic i les seves funcions són els següents.

El pin SER és el passador d’entrada de dades en sèrie del 74HC595.Les dades es poden introduir en el bit de xip a través d'aquest pin.Quan treballem, primer introduïm dades de sèrie a aquest pin i, a continuació, canviem les dades d’entrada al registre de canvi de bit a través del passador de rellotge per aconseguir una transmissió paral·lela de dades.

El pin RCLK és el passador d’entrada del rellotge de registre del 74HC595.Quan totes les dades d’entrada es desplacen al registre de desplaçament, ajustem el canvi de nivell del pin RCLK per canviar les dades del registre de canvis al registre de sortida alhora.La funció d’aquest pin és controlar el funcionament d’emmagatzematge de les dades.

El pin SRCLK és el passador d’entrada del rellotge de registre de desplaçament del 74HC595.Durant l'operació de torns, canviem les dades d'entrada al registre de desplaçament controlant el canvi de nivell del passador SRCLK.La funció d’aquest pin és controlar el senyal de rellotge de l’operació de desplaçament.

El pin OE és la sortida d'entrada d'activació del 74HC595.Controlant el nivell d’aquest pin, podem habilitar o desactivar el passador de sortida.Quan el pin OE és alt, el pin de sortida està desactivat i no es passen dades d’entrada.Quan el pin OE sigui baix, el passador de sortida passarà les dades d’entrada.

El PIN DS és el passador d’entrada de dades en sèrie bidireccional del 74HC595.A diferència del pin 1 (Ser), el passador DS pot ser controlat per un circuit extern per implementar una comunicació bidireccional.Aquest PIN canvia entre el mode d’entrada en sèrie i el mode de sortida paral·lel.

El pin ST_CP és el passador d’entrada de rellotge de flip-flop d’emmagatzematge de sortida del 74HC595.Quan el senyal de rellotge de flip-flop de sortida canvia, les dades de la memòria de sortida s’emmagatzemaran al pin de sortida en funció de l’entrada actual.La funció d’aquest pin és controlar el funcionament d’emmagatzematge de les dades.

El pin sh_cp és el passador d’entrada del rellotge de registre de desplaçament del 74HC595.Quan el senyal de rellotge de registre de desplaçament canvia, les dades d’entrada es canviaran al registre de desplaçament bit de bit.La funció d’aquest pin és controlar el senyal de rellotge de l’operació de desplaçament.

El pin Q7 'és el pin de 74HC595 del 8è bit (bit més alt), que s'utilitza per a la sortida de les dades del 8è bit al registre de desplaçament.L’estat de nivell d’aquest PIN està determinat per les dades d’entrada i les dades del registre de torns.

Els pins Q0 a Q7 són els 8 pins de sortida del 74HC595 (inclòs Q0 a Q7), que s’utilitzen per produir les dades del bit més baix al bit més alt del registre de torns.Cada PIN correspon a una mica de sortida de dades.Mitjançant aquests pins, les dades del registre de desplaçament es poden produir en un circuit extern en paral·lel.

El 74HC595 s’utilitza sovint a les zones següents.

Les característiques de sortida paral·leles de 74HC595 fan que puguin conduir diversos relés alhora, i cada relé pot controlar un o més dispositius elèctrics.Per tant, mitjançant el disseny i la programació de circuits racionals, podem crear un sistema de control elèctric flexible i potent.

En connectar els pins de sortida del microcontrolador als pins d'entrada en sèrie del 74HC595, podem realitzar la funció d'expansió del port de sortida, proporcionant així pins de sortida més controlables.D’aquesta manera, podem aprofitar la funció de sortida paral·lela del 74HC595 per estendre els ports de sortida limitada del microcontrolador a més punts de control, realitzant un control precís de diversos dispositius o components.

En l'escenari de control d'una pantalla LCD, el 74HC595 és capaç d'utilitzar les seves característiques d'entrada en sèrie i de sortida paral·lela per moure les dades de visualització enviades des del microcontrolador als seus registres interns un per un.Posteriorment, emet aquestes dades en paral·lel al circuit del controlador del LCD mitjançant l'operació de pany.D’aquesta manera, podem actualitzar dinàmicament el contingut de la pantalla LCD, ja sigui de text, imatges o vídeo, de manera fluida.

Quan combinem l’algoritme de control de ritme amb el registre de torns 74HC595, podem crear de forma intel·ligent un efecte de llum LED perfectament sincronitzat amb el ritme de la música.L’algoritme de control de ritme, com a nucli, és responsable de capturar amb precisió els canvis rítmics de la música i generar els senyals de control corresponents.Aquests senyals no són només ordres de commutació simples, sinó que poden contenir la freqüència, la brillantor i el canvi de color dels LEDs intermitents.El 74HC595 pot controlar convenientment l'estat d'encesa/desactivació de múltiples LED mitjançant la seva entrada en sèrie i les seves característiques de sortida paral·leles.

La línia de selecció del segment de cada pantalla LED està connectada a la sortida paral·lela del 74HC595, de manera que cada bit es pot mostrar de manera independent (vegeu la figura següent).Al mateix temps, atès que la visualització de cada bit està controlada per un port de sortida paral·lel 74HC595 independent, es controla el seu codi de selecció de segments, de manera que els caràcters visitats poden ser diferents.No obstant això, per als requisits de visualització LED N-BIT, necessitem xips N 74HC595 i línies d'E/S N+3.Això requereix més recursos i el cost és relativament elevat.Aquest disseny, òbviament, no és beneficiós per a les pantalles LED de diversos dígits perquè augmenta la complexitat i la càrrega de costos del sistema.

A les aplicacions de visualització de LED multi-bits, per simplificar el circuit, reduir els costos i estalviar recursos del sistema, podem connectar totes les seleccions de codi de segment N-Bit en paral·lel i controlar-les per un 74HC595 (consulteu la figura següent).Com que els codis de selecció del segment de tots els LED estan controlats uniformement pel port de sortida paral·lel d’aquest 74HC595, en qualsevol moment, els LED N-bit mostraran els mateixos caràcters.Si volem que cada LED mostri diferents caràcters, hauríem d’utilitzar el mètode d’escaneig.Això vol dir que en un moment donat només tenim un dels LED que mostra caràcters.En un moment determinat, el port de sortida paral·lel de 74HC595 sortirà el codi de selecció del segment del caràcter corresponent.Al mateix temps, el port d'E/S de control de bits enviarà el nivell estroboscopi al bit de visualització per assegurar -se que el caràcter corresponent es mostra correctament.Aquest procés es durà a terme al seu torn, de manera que cada LED mostra el caràcter que hauria de mostrar alhora.Val la pena assenyalar que, ja que el 74HC595 té una funció de tancament i es necessita un cert temps per seleccionar el codi del segment d’entrada en sèrie, en funcionament real, no necessitem un retard addicional per formar l’efecte de persistència visual.

El xip 74HC595 és membre de la sèrie 74.Té les característiques de la velocitat ràpida, el baix consum d’energia i el funcionament senzill.Es pot utilitzar fàcilment com a interfície de microcontrolador per conduir LED.

Les pantalles de díodes que emeten de set segments, també conegudes com a pantalles LED, s’han utilitzat àmpliament en diversos tipus d’instrumentació a causa del seu baix preu, consum d’energia baixa i rendiment fiable.Hi ha molts tipus de controladors LED dedicats al mercat actual.Tot i que la majoria són rics en funcions, els seus preus són elevats.Per tant, utilitzar aquestes unitats en sistemes de baix cost i simples no només malgasta recursos, sinó que també augmenta el cost del producte.L'ús del 74HC595 per conduir els LED té molts avantatges.En primer lloc, la seva velocitat de conducció és ràpida i el seu consum d'energia és relativament baix.En segon lloc, el 74HC595 pot conduir de forma flexible diferents números de LED, ja sigui una pantalla LED de Cathode comuna o una pantalla LED d'ànode comuna, pot manejar -la fàcilment.A més, mitjançant el control de programari, podem ajustar fàcilment la brillantor del LED i fins i tot desactivar la pantalla quan sigui necessari (les dades encara es conserven), reduint encara més el consum d’energia i despertar la pantalla en qualsevol moment quan calgui.El circuit dissenyat amb 74HC595 no només té un disseny de programari i maquinari senzill, un consum baix d’energia, una forta capacitat de conducció, sinó que també ocupa menys línies d’E/S.Per tant, s’ha convertit en una solució de disseny de baix cost i flexible, especialment adequada per a escenaris que tinguin requisits estrictes sobre costos i recursos.

La imatge següent és un circuit de panells de visualització dissenyat mitjançant la interfície AT89C2051 i 74HC595.

P115, P116 i P117 del port P1 s’utilitzen per controlar la pantalla LED.Estan connectats als pins SLCK, SCLK i SDA respectivament.S'utilitzen tres tubs digitals per mostrar el valor de tensió.A la placa del circuit s’instal·len tres tubs digitals per mostrar el valor de tensió.Entre ells, LED3 es troba a l’extrem esquerre i LED1 es troba a l’extrema dreta.En enviar dades, primer enviem el codi de visualització de LED3 i, finalment, enviem el codi de visualització de LED1.La brillantor del LED es controla ajustant la resistència de PR1 a PR3.Aquest disseny no només garanteix l’ordenació de la visualització de dades, sinó que també permet un ajust flexible de la brillantor.

Afegint buffers o controladors a la sortida de 74HC595, com ara 74LS244 (unidireccional) o 74LS245 (bidireccional) i altres xips del conductor de bus, pot millorar la capacitat de conducció del senyal i millorar l’estabilitat del senyal.

Assegureu -vos que la tensió d’alimentació de l’alimentació de 74HC595 estigui dins del rang especificat i la seva potència és prou forta per satisfer la demanda de conducció de la càrrega requerida.Si la tensió d’alimentació és insuficient, pot provocar que l’amplitud del senyal de sortida caigui, que al seu torn afecta la seva capacitat de conducció i, per tant, no pot conduir la càrrega de manera eficaç.

Si la sortida de 74HC595 no és suficient per conduir directament la càrrega desitjada, podem afegir un circuit de controlador extern, com ara l’ús de transistors, tubs d’efecte de camp (FETs) o xips especials de controlador per amplificar el senyal de sortida de 74HC595.

Al cablejat de PCB, hauríem d’intentar minimitzar la resistència i la inductància del cablejat per millorar l’eficiència de la transmissió del senyal.A més, eviteu generar massa interferències i soroll al cablejat per no afectar la qualitat del senyal de sortida de 74HC595.

Hauríem de triar una resistència de càrrega adequada segons les característiques del dispositiu de càrrega.Si la resistència a la càrrega és massa petita, provocarà un corrent excessiu i pot danyar el xip de 74HC595.Per contra, si la resistència de càrrega és massa gran, és possible que no pugui obtenir una amplitud del senyal de sortida suficient.

Si cal impulsar més dispositius i els requisits de conducció d’aquests dispositius són similars, podem considerar paral·lelament les sortides de múltiples 74HC595S per millorar la capacitat de conducció global.Tanmateix, abans de paral·lelitzar -se, assegureu -vos que els requisits de conducció d’aquests dispositius siguin compatibles i el corrent total després de paral·lelisme no ha de superar el límit màxim de corrent de sortida de 74HC595, per no causar danys al xip ni afectar l’efecte de conducció.

74HC595 és un registre de canvis que funciona en serial en protocol paral·lel.Reba dades en sèrie del microcontrolador i després envia aquestes dades mitjançant pins paral·lels.

El 74HC595 és un dispositiu CMOS d’alta velocitat.Un registre de vuit bits de desplaçament ACCPETS de l’entrada en sèrie (DS) en cada transició positiva del rellotge de registre de desplaçament (SHCP).Quan s'afirma baixa, la funció de restabliment estableix tots els valors de registre de desplaçament a zero i és independent de tots els rellotges.

La fitxa de dades del 74HC595 estableix que cada sortida pot lliurar almenys 35mA perquè aquest és el corrent màxim de sortida permès.Això és clarament més que els 25mA permesos de µC.Hi ha un altre límit: el 74HC595 no ha de proporcionar més de 70mA en total.

El 74HC595 és un registre de canvis i el max7219 és un controlador de pantalla multiplexat.Per tant, tots dos no fan el mateix.El MAX7219 seria (molt) més fàcil d’utilitzar amb Picaxe si multiplexant les pantalles, ja que la tasca de multiplexar -les la fa el MAX7219 i no el PICAXE, però és més car.