74HC595: Универсальный сдвиговый регистр для расширения возможностей микроконтроллеров

alexxlabРазное
Что такое сдвиговый регистр 74HC595. Как он работает и для чего используется. Каковы основные характеристики и преимущества 74HC595. Как подключить 74HC595 к Arduino и управлять им. Какие проекты можно реализовать с помощью этой микросхемы.

Содержание

Что такое сдвиговый регистр 74HC595 и как он устроен

74HC595 — это 8-битный последовательный сдвиговый регистр с выходным регистром-защелкой. Эта микросхема позволяет значительно расширить возможности микроконтроллеров по управлению внешними устройствами, используя всего 3 управляющих вывода.

Основные характеристики 74HC595:

  • 8-битный сдвиговый регистр
  • 8-битный выходной регистр-защелка
  • Последовательный вход данных
  • 8 параллельных выходов с тремя состояниями
  • Выход последовательного переноса для каскадного соединения
  • Напряжение питания: 2-6 В
  • Максимальный выходной ток: 35 мА на вывод, 70 мА на микросхему

Как работает 74HC595? Данные подаются последовательно на вход DS и сдвигаются по регистру при подаче тактового сигнала на вход SHCP. После заполнения регистра, данные «защелкиваются» в выходной регистр по сигналу на входе STCP и появляются на выходах Q0-Q7.


Преимущества использования сдвигового регистра 74HC595

Почему стоит использовать 74HC595 в своих проектах с микроконтроллерами?

  • Экономия выводов микроконтроллера — управление 8 выходами всего 3 линиями
  • Простое каскадное соединение для увеличения количества выходов
  • Низкая стоимость и доступность микросхемы
  • Высокая нагрузочная способность выходов (до 35 мА)
  • Широкий диапазон напряжений питания (2-6 В)
  • Возможность управления как цифровыми, так и аналоговыми устройствами

Использование 74HC595 позволяет значительно расширить функциональные возможности проектов на базе микроконтроллеров, не прибегая к дорогостоящим решениям.

Подключение 74HC595 к Arduino

Как подключить 74HC595 к Arduino для управления 8 светодиодами? Рассмотрим базовую схему:

  • VCC (16) — подключаем к +5V Arduino
  • GND (8) — подключаем к GND Arduino
  • DS (14) — подключаем к цифровому выводу Arduino, например D2
  • SHCP (11) — подключаем к цифровому выводу Arduino, например D3
  • STCP (12) — подключаем к цифровому выводу Arduino, например D4
  • OE (13) — подключаем к GND для активации выходов
  • MR (10) — подключаем к +5V через резистор 10 кОм
  • Q0-Q7 (15, 1-7) — подключаем светодиоды через токоограничивающие резисторы

Такая схема позволяет управлять 8 светодиодами, используя всего 3 вывода Arduino. При необходимости можно каскадно соединить несколько микросхем 74HC595 для управления большим количеством устройств.


Программирование Arduino для работы с 74HC595

Как написать базовый скетч для управления 74HC595 на Arduino? Рассмотрим пример:


const int dataPin = 2;   // DS
const int clockPin = 3;  // SHCP
const int latchPin = 4;  // STCP

void setup() {
  pinMode(dataPin, OUTPUT);
  pinMode(clockPin, OUTPUT);
  pinMode(latchPin, OUTPUT);
}

void loop() {
  for (int i = 0; i < 256; i++) {
    digitalWrite(latchPin, LOW);
    shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, i);
    digitalWrite(latchPin, HIGH);
    delay(100);
  }
}

Этот скетч будет последовательно включать светодиоды в различных комбинациях. Функция shiftOut() используется для отправки данных в сдвиговый регистр. Изменяя значение i, можно управлять состоянием каждого выхода 74HC595.

Практические применения 74HC595 в проектах

Какие интересные проекты можно реализовать с помощью сдвигового регистра 74HC595? Вот несколько идей:

  • Светодиодные матрицы и дисплеи
  • Управление множеством сервоприводов
  • Системы домашней автоматизации
  • Электронные музыкальные инструменты
  • Управление шаговыми двигателями
  • Световые эффекты и анимации

Например, для создания 8x8 светодиодной матрицы можно использовать два 74HC595 - один для управления строками, другой для столбцов. Это позволит отображать простые изображения и анимации, используя всего 6 выводов микроконтроллера.


Особенности и ограничения при работе с 74HC595

На что следует обратить внимание при использовании 74HC595 в проектах?

  • Максимальная частота тактового сигнала - около 100 МГц
  • Необходимо соблюдать временные параметры при программировании
  • Возможно появление дребезга при переключении выходов
  • При каскадном соединении увеличивается задержка передачи данных
  • Выходы не имеют защиты от короткого замыкания

Чтобы избежать проблем, рекомендуется использовать подтягивающие резисторы на входах, применять конденсаторы для фильтрации помех и не превышать максимально допустимый ток нагрузки.

Альтернативы и аналоги 74HC595

Какие существуют альтернативы сдвиговому регистру 74HC595? Рассмотрим несколько вариантов:

  • 74HC164 - 8-битный сдвиговый регистр с последовательным входом
  • 74HC595 - аналог с большей нагрузочной способностью выходов
  • MCP23S17 - 16-битный расширитель портов ввода/вывода с интерфейсом SPI
  • PCF8574 - 8-битный расширитель портов ввода/вывода с интерфейсом I2C

Выбор альтернативы зависит от конкретных требований проекта - количества необходимых выводов, интерфейса подключения, нагрузочной способности и других факторов. 74HC595 остается популярным выбором благодаря своей простоте и универсальности.


Советы по эффективному использованию 74HC595

Как максимально эффективно использовать возможности 74HC595 в проектах?

  • Используйте библиотеки для упрощения работы с микросхемой
  • Применяйте технику мультиплексирования для управления большим количеством устройств
  • Оптимизируйте код для быстрой передачи данных
  • Используйте прерывания для асинхронного управления регистром
  • Комбинируйте 74HC595 с другими компонентами для создания сложных систем

Правильное применение этих советов позволит создавать более эффективные и функциональные проекты на базе 74HC595.

Часто задаваемые вопросы о 74HC595

Какие вопросы чаще всего возникают при работе с 74HC595?

  • Можно ли использовать 74HC595 для управления мощными нагрузками?
  • Как увеличить количество выходов при использовании 74HC595?
  • Какая максимальная скорость передачи данных в 74HC595?
  • Можно ли использовать 74HC595 для ввода данных?
  • Как защитить выходы 74HC595 от повреждения?

Ответы на эти вопросы помогут лучше понять особенности работы с 74HC595 и избежать типичных ошибок при проектировании устройств.


Перспективы развития технологий сдвиговых регистров

Какие тенденции наблюдаются в развитии технологий сдвиговых регистров?

  • Увеличение скорости работы и уменьшение энергопотребления
  • Интеграция дополнительных функций (ШИМ, АЦП) в одном чипе
  • Разработка специализированных сдвиговых регистров для конкретных применений
  • Улучшение защиты от электромагнитных помех и статического электричества
  • Создание программируемых сдвиговых регистров с возможностью конфигурации через интерфейс

Эти тенденции открывают новые возможности для применения сдвиговых регистров в современных электронных устройствах и системах.


Серия 74hc595 (NXP)

NXP

Общие характеристики

РазделЛогическая ИС
Кол-во узлов
Диапазон напряжений питания
Номинальное напряжение питания
Задержка прохождения сигнала вход-выход
Входной гистерезис
Максимальный входной ток
Особенности8 бит, посл.вход, парал.выход. Все вых. - 3 сост.
Рабочая температура

Документация на серию 74hc595

  • найти 74hc595.pdf

    Товары серии 74hc595

    НаименованиеiУпаковкаКорпусТип
    74HC595BQ.115 (NXP)

     


    74HC595BQ. 115 (NEX-NXP)    		 QFN-16 DHVQFN-16
    74HC595D (NXP)

     

     

    		в линейках 50 шт SO-16 SOIC16—
    74HC595D.112 (NXP)

     


    74HC595D.112 (NEX-NXP)

     

    		—
    74HC595D.118 (NXP)

     


    74HC595D.118 (NEX-NXP)    		 SO-16 SO16-150
    74HC595D/T3 (NXP)

     

    		 в ленте 2500 шт SO16150—
    74HC595DB. 112 (NXP)

     


    74HC595DB.112 (NEX-NXP)

     

    		 SSOP-16
    74HC595DB.118 (NXP)

     


    74HC595DB.118 (NEX-NXP)

     

    		—
    74HC595N (NXP)

     

    		 1 шт DIP-16
    74HC595N.112 (NXP)

     

    		 в линейках 25 шт DIP-16
    74HC595PW.112 (NXP)

     


    74HC595PW.112 (NEX-NXP)    		 TSSOP-14
    74HC595PW. 118 (NXP)

     


    74HC595PW.118 (NEX-NXP)    		 TSSOP-16
    74HCT595N.652 (NXP)

     

     

    		в линейках 25 шт——

    Сдвиговый регистр SN74HC595N 74HC595N 74HC595 DIP-16

    > РАДИОДЕТАЛИ>Сдвиговый регистр SN74HC595N 74HC595N 74HC595 DIP-16

    Увеличить

    Артикул 74HC595-DIP

    комплектация: микросхема 1шт

    Подробнее


      « Продолжить покупки

    Описание

    Использовав всего одну микросхему можно заиметь в свое распоряжение дополнительно 8 выходов, использовав всего 3 ноги микроконтроллера. А благодаря возможности расширения, добавив вторую микросхему, количество выходов можно увеличить до 16. Если мало, можно добавить третью и получить в пользование уже 24 выхода и такой трюк можно повторять сколько угодно раз. При этом количество занимаемых ног микроконтроллера так и останется 3.

    почитать полную статью тут http://avrproject.ru/publ/kak_podkljuchit/bascom_avr_74hc595/2-1-0-44


    • Q0…Q7 – выходы которыми будем управлять. Могут находится в трёх состояниях: логическая единица, логический ноль и высокоомное Hi-Z состояние
    • GND – земля
    • Q7′ – выход предназначенный для последовательного соединения регистров.
    • MR – сброс регистра.
    • SH_CP – вход для тактовых импульсов
    • ST_CP – вход «защёлкивающий» данные
    • OE – вход переводящий выходы из HI-Z в рабочее состояние 
    • DS – вход данных
    • VCC – питание 5 вольт

    

    16 других товаров в этой категории:

    • клемы для платы 2 контакта плата Клема 5мм.
      ..

      4,50 грн

    • клемы для платы 3 контакта плата Клема 5мм...

      5,25 грн

    • Набор резисторов 10шт

      6,40 грн

    • Кнопка тактильная 6x6x5мм button

      4,50 грн -10% 5,00 грн

    • PLS-40 вилка папа Планка штыревая на плату...

      6,85 грн

    • PBS-40 гнездо мама Планка штыревая на плату...

      7,00 грн

    • Терморезистор 10k OHM Thermistor Resistor.
      ..

      7,40 грн

    • Speaker пассивный спикер buzzer пищалка

      6,25 грн

    • Flash SPI 4mb W25Q32 флеш память 4мб sop8...

      21,15 грн -10% 23,50 грн

    • Семисегментный индикатор 0.8" 4 разряда BS АНОД...

      52,25 грн

    • Семисегментный индикатор 0.56" 4 разряда AS...

      24,50 грн

    • Семисегментный индикатор 0.56" 3 разряда AS...

      21,10 грн

    • Семисегментный индикатор 0.
      36" 4 разряда BS...

      14,75 грн

    • Семисегментный индикатор 0.8" 4 разряда 8041BS...

      54,15 грн

    • клемы для платы 3 контакта плата Клема 5мм...

      5,35 грн

    • Колпачек для переменных резисторов и энкодеров...

      3,50 грн

    Покупатели этого товара так же приобрели:

    74HC595 регистр сдвига

    Похоже, в вашем браузере отключен JavaScript.
    Для использования функций этого веб-сайта в вашем браузере должен быть включен JavaScript.

    Описание

    Используя этот 8-битный регистр сдвига под названием 74HC595, вы можете увеличить количество кодов ввода/вывода (ввода/вывода) на вашем Croduino/Arduino. Сам регистр использует 3 кода от микроконтроллера, а взамен дает 8 кодов ввода/вывода. Тот факт, что Вы можете подключить очень большое количество этих регистров и получить очень большое количество кодов ввода-вывода, используя только 3 кода от микроконтроллера, не следует пренебрегать.

     

    Этот регистр сдвига также есть в нашем наборе Croduino для начинающих.

     

    •  Макс. . 70 мА на IC
    • M ax. 35 мА на контакт

    Уровень цен

    1 035

    0,31 €

    0,30 €

    0,28 €

    В наличии на складе

    10+ шт.

    50+ шт.

    100+ шт.

    ДОСТАВКА И ВОЗВРАТ

    Мы отправляем по всему миру почтой Хорватии или экспресс-службой GLS для Европы. GLS Express доставит вашу посылку в течение нескольких рабочих дней (зависит от местоположения) и предоставит вам номер для отслеживания. Доставка Почтой Хорватии не отслеживается и может занять до 14 рабочих дней для доставки в Европу и до 30 рабочих дней для остального мира (но обычно доставка занимает менее 3 недель).

    Возврат возможен в течение 14 рабочих дней после покупки при условии, что товар находится в оригинальной неповрежденной упаковке.

    Описание

    Подробнее

    Используя этот 8-битный регистр сдвига под названием 74HC595, вы можете увеличить количество кодов ввода/вывода (ввода/вывода) на вашем Croduino/Arduino. Сам регистр использует 3 кода от микроконтроллера, а взамен дает 8 кодов ввода/вывода. Дело в том, что Вы можете подключить к очень большое количество этих регистров и получить не следует пренебрегать очень большим количеством кодов ввода/вывода при использовании только 3 кодов от микроконтроллера.

     

    Этот регистр сдвига также есть в нашем наборе Croduino для начинающих.

     

    •  Макс. . 70 мА на IC
    • M ax. 35 мА на контакт

    Дополнительная информация

    Дополнительная информация

    количество за 1 шт.
    Проект1 Лист данных
    проект-ссылка1 https://e-radionica.com/productdata/SN74HC595.pdf
    Проект2 №
    проект-ссылка2 №
    Проект3 №
    проект-ссылка3 №
    Учебник1 №
    tutorial_link1 №
    Учебник2 №
    tutorial_link2 №
    Учебник3 №
    tutorial_link3 №

    74HC595: Сдвиговые регистры последовательного вывода и приложения для схем

    Варианты 74HC595 в поисковой системе Ultra Librarian.

    Регистры сдвига перемещают данные в точные интервалы времени при выполнении расчетов в сложных электронных компонентах. 74HC595 и его обновленный компонент SN74HC59.5, может как обрабатывать, так и объединять простые данные в более сложные вычисления, управлять калькуляторами, компьютерами и другими сложными механизмами. Эти компоненты и их варианты могут использоваться в последовательных или параллельных схемах, с собственными внутренними часами или с часами для всего компонента.

    Обзор 74HC595 

    74HC595 — это 8-разрядный регистр сдвига, который принимает последовательный ввод и может создавать как последовательный, так и параллельный вывод. У него есть вариант компонента 74HCT595, который имеет немного другую форму. Оба компонента также содержат регистр хранения и три отдельных выхода. Регистр сдвига и регистр хранения имеют свои собственные часы. Если часы соединены вместе, часы регистра сдвига всегда будут на один цикл опережать часы регистра хранения.

    Вход можно сбросить в любое время, пропустив небольшой ток через специальный контакт, называемый контактом MR. Любые данные в регистре сдвига передаются в регистр хранения, когда низкий уровень тока на другом выводе, выводе STCP, вместо этого становится высоким уровнем тока.

    74HC595 работает в диапазоне напряжений 2–6 В, а 74HCT595 работает в более узком диапазоне 4,5–5,5 В. Хотя 74HC595 может работать в более широком диапазоне напряжений, он имеет значительно большую задержку распространения, чем 74HCT59.5. 74HCT595 имеет задержку распространения чуть более четверти длины задержки 74HC595 — 63 нс по сравнению с 240 нс. Эта более короткая задержка означает, что длительные задержки с меньшей вероятностью будут накапливаться с течением времени, что может привести к общему замедлению проекта в области электроники. Замедление сдвигового регистра, поскольку его основная функция заключается в обработке данных, может иметь катастрофические последствия для скорости вычислений.

    SN74HC595: обновленный 74HC595

    SN74HC595 работает в том же диапазоне напряжений, что и его предшественник, и имеет собственный вариант SN54HC59. 5. Этот обновленный компонент и его вариант в некоторых отношениях не имеют прямого сравнения со своими предшественниками, но имеют те же основные функции. Оба обновленных варианта компонентов работают в одном и том же широком диапазоне напряжений, и оба обновленных компонента имеют меньшую задержку распространения, чем их предшественники, всего 13 нс. Эта уменьшенная задержка означает, что эти обновленные компоненты намного быстрее обрабатывают данные. Обновленные компоненты потребляют на 10 мА больше энергии, чем их предшественники, но это очень небольшое количество, легко компенсируемое увеличением скорости. Основное различие между двумя наборами компонентов заключается в увеличении скорости; большинство других характеристик между наборами остаются прежними. Это включает в себя наличие 3 выходов, позволяющих преобразовывать одиночные входы в параллельные выходы, а также наличие отдельных часов для хранения и регистров сдвига.

    Логическая схема для SN74HC595

    Использование для 74HC595 и SN74HC595

    Из их спецификаций становится ясно, что основное назначение 74HC595 и SN74HC595 как сдвиговых регистров — хранение данных. Они перемещают двоичные данные через свои регистры, а также могут выполнять простые вычисления с этими данными. Они обычно используются внутри калькуляторов для сложения, вычитания, умножения и деления, а простые операции могут быть быстро объединены в более сложные вычисления. Компьютерные системы имеют аналогичную механику для вычисления данных в регистрах, которые часто каким-то образом связаны с тактовой частотой ядра ЦП. Сдвиговые регистры в калькуляторах и компьютерах также могут вычислять последовательности чисел и реализовывать различные типы счетчиков. Поскольку они могут выполнять все четыре основные арифметические операции, не имеет значения, является ли последовательность арифметической или геометрической.

    Сдвиговые регистры также необходимы для преобразования входных данных в различные формы для правильного использования. Последовательные входные данные могут быть преобразованы в параллельные выходные данные, а параллельные входные данные могут быть преобразованы в последовательные выходные данные.

Похожие записи

16.10.2024 0

Беременность: все, что нужно знать будущим мамам

16.10.2024 0

Развивающая детская книжка своими руками: пошаговый мастер-класс с фото

16.10.2024 0

Фолацин при планировании беременности: польза, дозировка и отзывы

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *