La guida definitiva al 74HC595: l'efficiente chip del registro a cambio a 8 bit
2024-04-19 4032

Un registro a turni è un dispositivo che utilizza la logica sequenziale per archiviare e trasferire dati binari.È un circuito bidirezionale che sposta ogni bit di dati dall'input all'uscita su ogni impulso di clock.Esistono attualmente una varietà di modelli di registro a turni, tra cui il 74HC595 è un registro a turni di uscita così seriale-parallelo.La sua funzione è quella di convertire i segnali seriali in segnali paralleli ed è comunemente utilizzata nei chip di driver per vari tubi digitali e schermi a matrice DOT.Questo articolo introdurrà le sue informazioni specifiche in termini di pin e applicazioni.

74HC595 è un input seriale a 8 bit, un registro di cambio di output parallelo e la sua uscita parallela è un'uscita a tre stati.Sul bordo di salita di SCK (orologio seriale), i dati seriali vengono inseriti nel registro di spostamento a 8 bit interno tramite SDL (input di dati seriali) e output dal terminale Q7 '(Bit Serial Data Output più alto).L'uscita parallela si verifica sul bordo di salita di LCK (controllo del fermo).In questo momento, i dati nel registro a sfioramento a 8 bit vengono bloccati nel registro di output parallelo a 8 bit.Quando il segnale di controllo OE (output abilita) è basso (stato abilitato), il valore di uscita del terminale di uscita parallelo è uguale al valore memorizzato nel registro di uscita parallelo.

- SN74HC595MPWREP

Il 74HC595 ha un totale di 16 pin.Il diagramma dei pin specifico e le sue funzioni sono i seguenti.

Il pin Ser è il pin di ingresso dei dati seriali del 74HC595.I dati possono essere inseriti nel bit chip a poco attraverso questo pin.Quando lavoriamo, prima di questo pin, inseriamo i dati seriali, quindi spostiamo i dati di input nel bit registro del cambio per bit attraverso il pin di clock per ottenere la trasmissione parallela di dati.

Il pin RCLK è il perno di ingresso dell'orologio di registro del 74HC595.Quando tutti i dati di input vengono spostati nel registro Shift, regoliamo la variazione di livello del pin RCLK per spostare i dati nel registro Shift nel registro di output contemporaneamente.La funzione di questo pin è di controllare il funzionamento di archiviazione dei dati.

Il pin SRClk è il perno di ingresso dell'orologio del registro Maiusc del 74HC595.Durante l'operazione di spostamento, spostiamo i dati di input nel registro di spostamento controllando la variazione di livello del pin SRCLK.La funzione di questo pin è di controllare il segnale di clock dell'operazione di spostamento.

Il pin OE è il pin di input di output del 74HC595.Controllando il livello di questo pin possiamo abilitare o disabilitare il pin di uscita.Quando il pin OE è alto, il pin di output è disabilitato e non vengono passati dati di input.Quando il pin OE è basso, il pin di uscita passerà i dati di input.

Il pin DS è il pin di input seriale bidirezionale del 74HC595.A differenza del pin 1 (Ser), il pin DS può essere controllato da un circuito esterno per implementare la comunicazione bidirezionale.Questo pin passa tra la modalità di input seriale e la modalità di uscita parallela.

Il pin ST_CP è il perno di ingresso dell'orologio Flip-Flop di archiviazione di uscita del 74HC595.Quando il segnale di clock flip-flop dell'archivio di uscita cambia, i dati nella memoria di uscita verranno archiviati nel pin di uscita in base all'ingresso di corrente.La funzione di questo pin è di controllare il funzionamento di archiviazione dei dati.

Il pin SH_CP è il perno di ingresso dell'orologio del registro Maiusc del 74HC595.Quando il segnale di clock del registro Maiusc cambia, i dati di input verranno spostati nel bit per bit.La funzione di questo pin è di controllare il segnale di clock dell'operazione di spostamento.

Il pin Q7 'è il pin di uscita di 8 ° bit (bit più alto) di 74HC595, che viene utilizzato per produrre i dati di 8 ° bit nel registro a turni.Lo stato di livello di questo PIN è determinato dai dati di input e dai dati nel registro di cambio.

I pin da Q0 a Q7 sono gli 8 pin di uscita del 74HC595 (incluso Q0 a Q7), che vengono utilizzati per produrre i dati dal bit più basso al bit più alto nel registro a turni.Ogni pin corrisponde a un po 'di output dei dati.Attraverso questi pin, i dati nel registro di cambio possono essere usciti su un circuito esterno in parallelo.

74HC595 è spesso utilizzato nelle seguenti aree.

Le caratteristiche di uscita parallele di 74HC595 lo consentono di guidare più relè contemporaneamente e ogni relè può controllare uno o più dispositivi elettrici.Pertanto, attraverso la progettazione e la programmazione dei circuiti razionali, possiamo creare un sistema di controllo elettrico flessibile e potente.

Collegando i pin di uscita del microcontrollore ai pin di ingresso seriale del 74HC595, siamo in grado di realizzare la funzione di espansione della porta di uscita, fornendo così più pin di uscita controllabili.In questo modo, possiamo sfruttare la funzione di uscita parallela del 74HC595 per estendere le porte di uscita limitate del microcontrollore a più punti di controllo, realizzando il controllo preciso di più dispositivi o componenti.

Nello scenario del controllo di un display LCD, il 74HC595 è in grado di utilizzare le sue caratteristiche di input seriale e output paralleli per spostare i dati di visualizzazione inviati dal microcontrollore nei suoi registri interni uno per uno.Successivamente, emette questi dati in parallelo al circuito del driver del LCD attraverso il funzionamento di LATCH.In questo modo, possiamo aggiornare dinamicamente il contenuto sul display LCD, che si tratti di testo, immagini o video, in modo regolare.

Quando combiniamo l'algoritmo di controllo beat con il registro a turni 74HC595, possiamo creare abilmente un effetto di luce a LED che è perfettamente sincronizzato con il ritmo della musica.L'algoritmo di controllo Beat, in quanto core, è responsabile della cattura in modo accurato dei cambiamenti ritmici della musica e della generazione dei corrispondenti segnali di controllo.Questi segnali non sono solo semplici comandi di commutazione, ma possono contenere la frequenza, la luminosità e il cambiamento di colore dei LED lampeggianti.Il 74HC595 può controllare comodamente lo stato ON/OFF di più LED utilizzando il suo ingresso seriale e le caratteristiche di uscita parallele.

La riga di selezione del segmento di ciascun display LED è collegata all'uscita parallela del 74HC595, in modo che ogni bit possa essere visualizzato in modo indipendente (vedere la figura seguente).Allo stesso tempo, poiché il display di ciascun bit è controllato da una porta di output parallela indipendente 74HC595, il suo codice di selezione del segmento è controllato, quindi i caratteri visualizzati possono essere diversi.Tuttavia, per i requisiti di visualizzazione a LED N-BIT, abbiamo bisogno di chips N 74HC595 e linee I/O N+3.Questo richiede più risorse e il costo è relativamente elevato.Tale design non è ovviamente vantaggioso per i display a LED a più cifre perché aumenta l'onere della complessità e dei costi del sistema.

Nelle applicazioni di visualizzazione a LED multi-bit, al fine di semplificare il circuito, ridurre i costi e risparmiare risorse di sistema, possiamo collegare tutte le selezioni di codice del segmento N-BIT in parallelo e controllarle da un 74HC595 (fare riferimento alla figura seguente).Poiché i codici di selezione del segmento di tutti i LED sono uniformemente controllati dalla porta di uscita parallela di questo 74HC595, in qualsiasi momento, i LED a N-BIT visualizzeranno gli stessi caratteri.Se vogliamo che ogni LED visualizzi caratteri diversi, dovremmo usare il metodo di scansione.Ciò significa che in qualsiasi momento abbiamo solo uno dei LED che mostrano personaggi.In un certo momento, la porta di output parallela di 74HC595 emetterà il codice di selezione del segmento del carattere corrispondente.Allo stesso tempo, la porta I/O di controllo della selezione dei bit invierà il livello di strobo al bit di visualizzazione per assicurarsi che il carattere corrispondente venga visualizzato correttamente.Questo processo verrà eseguito a sua volta, in modo che ogni LED visualizzi il carattere che dovrebbe visualizzare alla volta.Vale la pena notare che poiché il 74HC595 ha una funzione di chiusura e ci vuole un certo periodo di tempo per selezionare il codice del segmento di input seriale, nel funzionamento effettivo, non abbiamo bisogno di ulteriori ritardi per formare l'effetto di persistenza visiva.

Il chip 74HC595 è membro della serie 74.Ha le caratteristiche di velocità rapida, basso consumo energetico e funzionamento semplice.Può essere facilmente utilizzato come interfaccia microcontrollore per guidare i LED.

I display di diodi a emissione di luce a sette segmenti, noti anche come display a LED, sono stati ampiamente utilizzati in vari tipi di strumentazione a causa del loro basso prezzo, basso consumo energetico e prestazioni affidabili.Esistono molti tipi di driver LED dedicati sul mercato attuale.Sebbene la maggior parte di essi sia ricca di funzioni, i loro prezzi sono di conseguenza alti.Pertanto, l'uso di queste unità in sistemi a basso costo e semplice non solo spreca risorse, ma aumenta anche il costo del prodotto.L'uso del 74HC595 per guidare i LED ha molti vantaggi.Innanzitutto, la sua velocità di guida è rapida e il suo consumo energetico è relativamente basso.In secondo luogo, il 74HC595 può guidare in modo flessibile un numero diverso di LED, che si tratti di un display LED di catodo comune o di un display LED anodo comune, può facilmente gestirlo.Inoltre, attraverso il controllo del software, possiamo facilmente regolare la luminosità del LED e persino disattivare il display quando necessario (i dati sono ancora mantenuti), riducendo ulteriormente il consumo di energia e svegliarsi il display in qualsiasi momento quando necessario.Il circuito progettato utilizzando 74HC595 non ha solo una semplice progettazione di software e hardware, basso consumo di energia, forte capacità di guida, ma occupa anche meno linee di I/O.Pertanto, è diventata una soluzione di progettazione a basso costo e flessibile, particolarmente adatta per scenari che hanno requisiti rigorosi su costi e risorse.

L'immagine sotto è un circuito del pannello di visualizzazione progettato utilizzando l'interfaccia AT89C2051 e 74HC595.

P115, P116 e P117 della porta P1 vengono utilizzati per controllare il display LED.Sono collegati rispettivamente ai pin SLCK, SCLK e SDA.Tre tubi digitali vengono utilizzati per visualizzare il valore di tensione.Sul circuito sono installati tre tubi digitali per visualizzare il valore di tensione.Tra questi, LED3 si trova all'estrema sinistra e LED1 si trova all'estrema destra.Quando si inviano dati, inviamo per la prima volta il codice di visualizzazione di LED3 e infine inviamo il codice di visualizzazione di LED1.La luminosità del LED è controllata regolando la resistenza da PR1 a PR3.Questo design non solo garantisce l'ordine della visualizzazione dei dati, ma consente anche una regolazione flessibile della luminosità.

L'aggiunta di buffer o driver all'uscita di 74HC595, come 74LS244 (unidirezionale) o 74LS245 (bidirezionale) e altri chip del driver di autobus, può migliorare la capacità di guida del segnale e migliorare la stabilità del segnale.

Assicurarsi che la tensione di alimentazione di 74HC595 rientri nell'intervallo specificato e che la sua potenza sia abbastanza forte da soddisfare la domanda di guida del carico richiesto.Se la tensione di alimentazione è insufficiente, può causare la caduta dell'ampiezza del segnale di uscita, che a sua volta influisce sulla sua capacità di guida e quindi non può guidare il carico in modo efficace.

Se l'uscita di 74HC595 non è sufficiente per guidare direttamente il carico desiderato, possiamo aggiungere un circuito del driver esterno, come l'uso di transistor, tubi dell'effetto campo (FET) o chip di driver speciali per amplificare il segnale di uscita di 74HC595.

Nel cablaggio PCB, dovremmo cercare di ridurre al minimo la resistenza e l'induttanza del cablaggio per migliorare l'efficienza della trasmissione del segnale.Inoltre, si prega di evitare di generare troppe interferenze e rumore sul cablaggio in modo da non influenzare la qualità del segnale di uscita di 74HC595.

Dovremmo scegliere una resistenza di carico appropriata in base alle caratteristiche del dispositivo di carico.Se la resistenza al carico è troppo piccola, porterà a una corrente eccessiva e potrebbe danneggiare il chip da 74HC595.Al contrario, se la resistenza di carico è troppo grande, potrebbe non essere in grado di ottenere un'ampiezza del segnale di uscita sufficiente.

Se è necessario guidare più dispositivi e i requisiti di guida di questi dispositivi sono simili, possiamo prendere in considerazione il parallelo alle uscite di più 74HC595 per migliorare la capacità di guida complessiva.Tuttavia, prima di parallelo, assicurarsi che i requisiti di guida di questi dispositivi siano compatibili e che la corrente totale dopo il parallelo non debba superare il limite di corrente di uscita massima di 74HC595, in modo da non causare danni al chip o influire sull'effetto di guida.

74HC595 è un registro a turni che funziona su un protocollo seriale in parallelo.Riceve dati in serie dal microcontrollore e quindi invia questi dati attraverso pin paralleli.

Il 74HC595 è un dispositivo CMOS ad alta velocità.Un registro a sfioramento a otto bit accreti i dati dall'ingresso seriale (DS) su ogni transizione positiva dell'orologio del registro a turni (SHCP).Se asserita in basso, la funzione di ripristino imposta tutti i valori del registro di spostamento su zero ed è indipendente da tutti gli orologi.

La scheda tecnica del 74HC595 afferma che ciascun output può fornire almeno 35 mA perché questa è la corrente di uscita massima consentita.Questo è chiaramente più del 25 mA consentito del µC.C'è un altro limite: il 74HC595 non deve fornire più di 70 mA in totale.

Il 74HC595 è un registro a turni e MAX7219 è un driver di visualizzazione multiplex.Pertanto entrambi non fanno la stessa cosa.Il Max7219 sarebbe (molto) più facile da usare con Picaxe se il multiplexi dei display come compito di multiplex li viene eseguita dal Max7219 e non dal Picaxe ma è più costoso.