Die ultimative Anleitung zum 74HC595: Der effiziente 8-Bit-Schaltregister-Chip
2024-04-19 4056

Ein Schaltregister ist ein Gerät, das sequentielle Logik verwendet, um binäre Daten zu speichern und zu übertragen.Es handelt sich um eine bidirektionale Schaltung, die jedes Bit der Daten von der Eingabe auf den Ausgang auf jedem Taktimpuls verschiebt.Derzeit gibt es eine Vielzahl von Schaltregister-Modellen, unter denen der 74HC595 ein solches seriellparalleles Ausgangsschichtregister ist.Seine Funktion besteht darin, serielle Signale in parallele Signale umzuwandeln, und wird üblicherweise in Treiberchips für verschiedene digitale Röhrchen und Punktmatrix -Bildschirme verwendet.In diesem Artikel werden seine spezifischen Informationen in Bezug auf Stifte und Anwendungen eingeführt.

74HC595 ist ein 8-Bit-serieller Eingang, paralleles Ausgangsschaltregister und sein paralleler Ausgang ist ein Ausgang mit drei Staaten.Am steigenden Rand von SCK (serielle Uhr) werden serielle Daten über SDL (serielle Dateneingabe) in das interne 8-Bit-Verschiebungsregister und die Ausgabe aus dem q7 '(höchsten seriellen Datenausgang) eingegeben.Parallele Ausgabe erfolgt am steigenden Rand von LCK (Latch -Steuerung).Zu diesem Zeitpunkt werden die Daten im 8-Bit-Schaltregister in das 8-Bit-Parallelausgangsregister eingesperrt.Wenn das OE -Steuersignal (Ausgangsumfang) niedrig ist (Status aktivieren), entspricht der Ausgangswert des parallelen Ausgangsanschlusss dem im Parallelausgangsregister gespeicherten Wert.

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Der 74HC595 hat insgesamt 16 Pins.Das spezifische Pin -Diagramm und seine Funktionen sind wie folgt.

Der Ser -Pin ist der serielle Dateneingangspin des 74HC595.Daten können über diesen PIN bit für Stück in den Chip für Stück eingegeben werden.Beim Arbeiten geben wir zuerst serielle Daten in diesen PIN ein und schalten dann die Eingabedaten in das Schaltregister Bit für Bit über den Takt -PIN um, um eine parallele Datenübertragung zu erzielen.

Der RCLK -Pin ist der Register Takt -Eingangspin des 74HC595.Wenn alle Eingabedaten in das Schaltregister verschoben werden, passen wir die Pegeländerung des RCLK -Pin an, um die Daten im Schaltregister gleichzeitig in das Ausgabegister zu verschieben.Die Funktion dieses PIN besteht darin, den Speicherbetrieb von Daten zu steuern.

Der SRCLK -Pin ist der Schaltregister -Takt -Eingangspin des 74HC595.Während des Umschaltbetriebs verschieben wir die Eingangsdaten in das Schaltregister, indem wir die Pegeländerung des SRCLK -Pin steuern.Die Funktion dieses Stifts besteht darin, das Taktsignal des Schaltvorgangs zu steuern.

Der OE -Stift ist der Ausgangsaktiveingangspin des 74HC595.Durch die Steuerung des Pegelniveaus können wir den Ausgangsstift aktivieren oder deaktivieren.Wenn der OE -Pin hoch ist, ist der Ausgangsstift deaktiviert und es werden keine Eingabedaten übergeben.Wenn der OE -Pin niedrig ist, überträgt der Ausgangsstift die Eingangsdaten.

Der DS -Pin ist der bidirektionale serielle Dateneingangspin des 74HC595.Im Gegensatz zu Pin 1 (Ser) kann der DS -Pin von einer externen Schaltung gesteuert werden, um die bidirektionale Kommunikation zu implementieren.Dieser Pin wechselt zwischen dem seriellen Eingangsmodus und dem parallelen Ausgangsmodus.

Der ST_CP-Pin ist der Ausgangsspeicher-Flip-Flop-Takt-Eingangspin des 74HC595.Wenn sich das Signal des Ausgangsspeichers Flip-Flop-Takt-Signal ändert, werden die Daten im Ausgabereicher basierend auf dem aktuellen Eingang im Ausgangspin gespeichert.Die Funktion dieses PIN besteht darin, den Speicherbetrieb von Daten zu steuern.

Der SH_CP -Pin ist der Schaltregister -Takt -Eingangspin des 74HC595.Wenn sich das Signal des Schaltregisters ändert, werden die Eingangsdaten bit für Bit in das Schaltregister verschoben.Die Funktion dieses Stifts besteht darin, das Taktsignal des Schaltvorgangs zu steuern.

Der Q7 'Pin ist der 8. Bit (höchste Bit-) Ausgangspin von 74HC595, mit dem die 8. Bitdaten im Schaltregister ausgegeben werden.Der Ebenenstatus dieses PIN wird durch die Eingabedaten und die Daten im Schaltregister bestimmt.

Die Q0 bis Q7 -Stifte sind die 8 Ausgangsstifte des 74HC595 (einschließlich Q0 bis Q7), mit denen die Daten vom niedrigsten Bit bis zum höchsten Bit im Schaltregister ausgegeben werden.Jeder Pin entspricht einem Bit der Datenausgabe.Durch diese Stifte können die Daten im Schaltregister parallel an eine externe Schaltung ausgegeben werden.

74HC595 wird in den folgenden Bereichen häufig verwendet.

Durch die parallelen Ausgangseigenschaften von 74HC595 können mehrere Relais gleichzeitig gesteuert werden, und jedes Relais kann ein oder mehrere elektrische Geräte steuern.Daher können wir durch rationales Schaltungsdesign und -programmierung ein flexibles und leistungsstarkes elektrisches Steuerungssystem erstellen.

Durch Anschließen der Ausgangsstifte des Mikrocontrollers mit den seriellen Eingangsstiften der 74HC595 können wir die Expansionsfunktion des Ausgangsanschlusses realisieren und so steuerbare Ausgangsstifte bereitstellen.Auf diese Weise können wir die parallele Ausgangsfunktion des 74HC595 nutzen, um die begrenzten Ausgangsports des Mikrocontrollers auf weitere Steuerpunkte zu erweitern und eine präzise Steuerung mehrerer Geräte oder Komponenten zu realisieren.

Im Szenario der Steuerung eines LCD -Displays kann der 74HC595 seine seriellen Eingangs- und Parallelausgangseigenschaften verwenden, um die vom Mikrocontroller gesendeten Anzeigedaten einzeln in seine internen Register zu verschieben.Anschließend gibt es diese Daten parallel zur Treiberschaltung des LCD durch den Latch -Betrieb aus.Auf diese Weise können wir den Inhalt der LCD -Anzeige, egal ob Text, Bilder oder Video, auf reibungslose Weise dynamisch aktualisieren.

Wenn wir den Beat Control -Algorithmus mit dem 74HC595 -Schaltregister kombinieren, können wir geschickt einen LED -Lichteffekt erzeugen, der mit dem Beat der Musik perfekt synchronisiert ist.Der Beat Control -Algorithmus ist als Kern dafür verantwortlich, die rhythmischen Veränderungen der Musik genau zu erfassen und die entsprechenden Steuersignale zu erzeugen.Diese Signale sind nicht nur einfache Schaltbefehle, sondern können auch die Frequenz-, Helligkeits- und Farbwechsel der blinkenden LEDs enthalten.Der 74HC595 kann den Ein/Aus -Status mehrerer LEDs bequem steuern, indem er seine seriellen Eingangs- und Parallelausgangseigenschaften nutzt.

Die Segmentauswahllinie jeder LED -Anzeige ist mit der parallelen Ausgabe des 74HC595 verbunden, so dass jedes Bit unabhängig angezeigt werden kann (siehe Abbildung unten).Da die Anzeige jedes Bits von einem unabhängigen Parallelausgangsport mit 74HC595 gesteuert wird, wird der Segmentauswahlcode gesteuert, sodass die angezeigten Zeichen unterschiedlich sein können.Für N-Bit-LED-Displayanforderungen benötigen wir jedoch N 74HC595-Chips und N+3 E/A-Linien.Dies erfordert mehr Ressourcen und die Kosten sind relativ hoch.Ein solches Design ist offensichtlich nicht vorteilhaft für mehrstellige LED-Displays, da es die Komplexität und die Kostenbelastung des Systems erhöht.

In Multi-Bit-LED-Anzeigeanwendungen, um die Schaltung zu vereinfachen, die Kosten zu senken und Systemressourcen zu sparen, können wir alle Segmentcode-Segment-Codes-Auswahlen parallel anschließen und diese mit einem 74HC595 steuern (siehe Abbildung unten).Da die Segmentauswahlcodes aller LEDs durch den parallelen Ausgangsport dieses 74HC595 jederzeit durch den parallelen Ausgangsanschluss gesteuert werden, zeigen N-Bit-LEDs dieselben Zeichen an.Wenn wir möchten, dass jeder dazu führte, dass verschiedene Zeichen angezeigt werden, sollten wir die Scan -Methode verwenden.Dies bedeutet, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt nur eine der LEDs mit Zeichen angezeigt werden.Zu einem bestimmten Zeitpunkt gibt der parallele Ausgangsport von 74HC595 den Segmentauswahlcode des entsprechenden Zeichens aus.Gleichzeitig sendet der Bit -Selection Control -E/A -Port die Strobe -Ebene an das Anzeigebit, um sicherzustellen, dass das entsprechende Zeichen korrekt angezeigt wird.Dieser Vorgang wird nacheinander durchgeführt, so dass jede LED das Zeichen gleichzeitig anzeigt.Es ist erwähnenswert, dass der 74HC595 eine Latch -Funktion hat und eine bestimmte Zeit dauert, bis der serielle Eingangssegmentcode im tatsächlichen Betrieb keine zusätzliche Verzögerung benötigt, um den visuellen Persistenz -Effekt zu bilden.

Der 74HC595 -Chip ist Mitglied der 74 -Serie.Es hat die Eigenschaften von schneller Geschwindigkeit, geringem Stromverbrauch und einfachem Betrieb.Es kann leicht als Mikrocontroller -Schnittstelle verwendet werden, um LEDs zu fördern.

In verschiedenen Arten von Instrumenten wurden aufgrund ihres niedrigen Preises, ihres niedrigen Stromverbrauchs und der zuverlässigen Leistung in verschiedenen Arten von Instrumenten weit verbreitet.Es gibt viele Arten von dedizierten LED -Treibern auf dem aktuellen Markt.Obwohl die meisten von ihnen reich an Funktionen sind, sind ihre Preise entsprechend hoch.Daher verschwendet die Verwendung dieser Laufwerke in kostengünstigen und einfachen Systemen nicht nur Ressourcen, sondern auch die Kosten des Produkts.Die Verwendung des 74HC595 zum Antrieb von LEDs hat viele Vorteile.Erstens ist seine Fahrgeschwindigkeit schnell und der Stromverbrauch relativ niedrig.Zweitens kann der 74HC595 verschiedene LEDs flexibel fahren, unabhängig davon, ob es sich um ein gemeinsames Kathoden -LED -Display oder ein gemeinsames Anoden -LED -Display handelt, es kann problemlos verarbeitet werden.Darüber hinaus können wir durch Software -Steuerung die Helligkeit der LED einfach einstellen und das Display bei Bedarf sogar ausschalten (die Daten bleiben noch erhalten), wodurch der Stromverbrauch weiter reduziert und das Display jederzeit aufgewacht wird.Die mit 74HC595 entwickelte Schaltung verfügt nicht nur über eine einfache Software- und Hardwaredesign, einen geringen Stromverbrauch und eine starke Fahrkapazität, sondern belegt auch weniger E/A -Linien.Daher ist es eine kostengünstige und flexible Designlösung geworden, insbesondere für Szenarien, die strenge Anforderungen an Kosten und Ressourcen haben.

Das Bild unten ist eine Anzeigefeldschaltung, die mit der Schnittstelle AT89C2051 und 74HC595 entwickelt wurde.

P115, P116 und P117 des P1 -Ports werden zur Steuerung des LED -Displays verwendet.Sie sind mit den SLCK-, SCLK- und SDA -Stiften verbunden.Drei digitale Röhrchen werden verwendet, um den Spannungswert anzuzeigen.Auf der Leiterplatte werden drei digitale Röhrchen installiert, um den Spannungswert anzuzeigen.Unter ihnen befindet sich LED3 ganz links und LED1 befindet sich ganz rechts.Beim Senden von Daten senden wir zunächst den Anzeigecode von LED3 und senden schließlich den Anzeigecode von LED1.Die Helligkeit der LED wird gesteuert, indem der Widerstand von PR1 auf PR3 eingestellt wird.Dieses Design stellt nicht nur die Ordnung der Datenanzeige sicher, sondern ermöglicht auch eine flexible Anpassung der Helligkeit.

Das Hinzufügen von Puffern oder Treibern zur Ausgabe von 74HC595, wie 74LS244 (unidirektional) oder 74LS245 (bidirektional) und anderen Busfahrerchips, kann die Antriebsfähigkeit des Signals verbessern und die Stabilität des Signals verbessern.

Bitte stellen Sie sicher, dass die Stromversorgungsspannung von 74HC595 innerhalb des angegebenen Bereichs liegt und ihre Leistung stark genug ist, um den Anforderungen der erforderlichen Last zu befriedigen.Wenn die Stromversorgungsspannung nicht ausreicht, kann die Amplitude des Ausgangssignals abfallen, was wiederum die Antriebsfähigkeit beeinflusst und die Last somit nicht effektiv steuern kann.

Wenn der Ausgang von 74HC595 nicht ausreicht, um die gewünschte Last direkt zu steuern, können wir eine externe Treiberschaltung hinzufügen, z. B. die Verwendung von Transistoren, Feldeffektröhrchen (FETs) oder spezielle Treiberchips, um das Ausgangssignal von 74HC595 zu verstärken.

In der PCB -Verkabelung sollten wir versuchen, den Widerstand und die Induktivität der Verkabelung zu minimieren, um die Signalübertragungseffizienz zu verbessern.Bitte vermeiden Sie nicht, dass die Verkabelung zu viel Störungen und Geräusche erzeugt wird, um die Ausgangssignalqualität von 74HC595 nicht zu beeinflussen.

Wir sollten einen geeigneten Lastwiderstand entsprechend den Eigenschaften des Lastgeräts wählen.Wenn der Lastwiderstand zu klein ist, führt er zu übermäßigem Strom und kann den 74HC595 -Chip beschädigen.Wenn der Lastwiderstand umgekehrt zu groß ist, kann er möglicherweise nicht eine ausreichende Ausgangssignalamplitude erhalten.

Wenn mehr Geräte angetrieben werden müssen und die Fahranforderungen dieser Geräte ähnlich sind, können wir in Betracht ziehen, die Ausgaben von mehreren 74HC595s zu parallelieren, um die Gesamt -Antriebsfähigkeit zu verbessern.Stellen Sie jedoch vor der Parallelung sicher, dass die Fahranforderungen dieser Geräte kompatibel sind und der Gesamtstrom nach der Parallelung die maximale Ausgangsstromgrenze von 74HC595 nicht überschreiten darf, um den Chip nicht zu beschädigen oder den Antriebseffekt zu beeinflussen.

74HC595 ist ein Schaltregister, das mit einem parallelen Protokoll auf Serien funktioniert.Es empfängt Daten seriell vom Mikrocontroller und sendet diese Daten dann über parallele Stifte.

Der 74HC595 ist ein Hochgeschwindigkeits -CMOS -Gerät.Ein achtbites Verschiebungsregister Accpets -Daten aus der seriellen Eingabe (DS) für jeden positiven Übergang der Schaltregisteruhr (SHCP).Bei niedriger Behauptung legt die Reset -Funktion alle Schaltregisterwerte auf Null fest und ist unabhängig von allen Uhren.

Das Datenblatt des 74HC595 gibt an, dass jede Ausgabe mindestens 35 mA liefern kann, da dies der zulässige maximale Ausgangsstrom ist.Dies ist eindeutig mehr als die erlaubten 25 mA des µC.Es gibt eine weitere Grenze: Der 74HC595 darf insgesamt nicht mehr als 70 mA liefern.

Der 74HC595 ist ein Schaltregister und der MAX7219 ist ein Multiplex -Display -Treiber.Deshalb tun sie beide nicht dasselbe.Der Max7219 wäre (viel) einfacher mit Picaxe zu verwenden, wenn die Multiplexe mit den Anzeigen als Multiplexing -Aufgabe von der MAX7219 und nicht der Picaxe durchgeführt wird, ist aber teurer.