74Hc595 схема подключения. Как работает сдвиговый регистр 74HC595 и схема его подключения к Arduino — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как устроен сдвиговый регистр 74HC595. Как подключить 74HC595 к Arduino. Какие преимущества дает использование сдвигового регистра. Как управлять большим количеством светодиодов с помощью 74HC595 и Arduino. Пример схемы и кода для управления 8 светодиодами.

Содержание

Что такое сдвиговый регистр 74HC595 и зачем он нужен

Сдвиговый регистр 74HC595 — это микросхема, которая позволяет управлять большим количеством выходов, используя всего 3 контакта микроконтроллера. Основные преимущества использования 74HC595:

Экономия контактов микроконтроллера — вместо 8 выходов используется всего 3
Возможность каскадного подключения нескольких регистров для еще большего расширения выходов
Простота управления через последовательный интерфейс
Низкая стоимость микросхемы

Благодаря этим особенностям, 74HC595 часто используется в проектах с Arduino для управления большим количеством светодиодов, семисегментными индикаторами, матричными дисплеями и т.д.

Принцип работы сдвигового регистра 74HC595

Принцип работы 74HC595 основан на последовательной передаче битов данных и их преобразовании в параллельный формат на выходах. Основные этапы работы:

Биты данных передаются последовательно по входу DS
Тактовый сигнал на входе SHCP сдвигает биты внутри регистра
После передачи 8 бит подается сигнал на вход STCP для фиксации данных на выходах
На 8 выходах Q0-Q7 появляются соответствующие логические уровни

Таким образом, передав 8 бит, мы можем управлять состоянием всех 8 выходов регистра. При этом используется всего 3 линии микроконтроллера.

Распиновка и назначение выводов 74HC595

Микросхема 74HC595 имеет следующие основные выводы:

Q0-Q7 (выводы 1-7, 15) — параллельные выходы данных
DS (вывод 14) — последовательный вход данных
SHCP (вывод 11) — вход тактирования для сдвига данных

STCP (вывод 12) — вход для фиксации данных на выходах
OE (вывод 13) — вход разрешения выходов (активный низкий уровень)
MR (вывод 10) — вход сброса (активный низкий уровень)
VCC (вывод 16) — напряжение питания
GND (вывод 8) — общий провод

Знание назначения выводов позволяет правильно подключить регистр к микроконтроллеру и управлять им.

Схема подключения 74HC595 к Arduino

Для базового подключения 74HC595 к Arduino необходимо соединить следующие выводы:

VCC и MR микросхемы — к выводу 5V Arduino
GND и OE микросхемы — к выводу GND Arduino
DS микросхемы — к цифровому выводу Arduino (например, 11)
SHCP микросхемы — к цифровому выводу Arduino (например, 12)
STCP микросхемы — к цифровому выводу Arduino (например, 13)

К выходам Q0-Q7 подключаются управляемые устройства, например светодиоды через токоограничивающие резисторы. Такая схема позволит управлять 8 светодиодами, используя всего 3 вывода Arduino.

Программирование Arduino для работы с 74HC595

Для управления 74HC595 с помощью Arduino используется функция shiftOut(). Пример кода для управления 8 светодиодами:

«`cpp const int dataPin = 11; // DS const int clockPin = 12; // SHCP const int latchPin = 13; // 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 код последовательно включает различные комбинации светодиодов, подключенных к выходам 74HC595. Функция shiftOut() отправляет 8 бит данных в регистр, управляя состоянием светодиодов.

Расширение возможностей: каскадное подключение нескольких 74HC595

Одно из главных преимуществ 74HC595 — возможность каскадного подключения нескольких микросхем. Это позволяет еще больше увеличить количество управляемых выходов, по-прежнему используя всего 3 вывода микроконтроллера.

Для каскадного подключения необходимо соединить вывод Q7′ первого регистра с входом DS второго. Остальные управляющие выводы (SHCP и STCP) подключаются параллельно. Таким образом можно объединить несколько регистров в цепочку.

Практическое применение 74HC595 в проектах с Arduino

Сдвиговые регистры 74HC595 широко применяются в различных проектах с Arduino:

Управление большими светодиодными матрицами
Подключение нескольких семисегментных индикаторов
Создание светодиодных бегущих строк
Управление множеством дискретных выходов
Расширение возможностей Arduino в проектах «умного дома»

Использование 74HC595 позволяет реализовать сложные проекты с большим количеством управляемых устройств, не ограничиваясь количеством доступных выводов Arduino.

Советы по работе с 74HC595

При использовании сдвиговых регистров 74HC595 следует учитывать несколько важных моментов:

Не превышайте максимальный ток нагрузки на выходах (обычно 20-35 мА на вывод)
Используйте подтягивающий резистор на входе MR для надежного сброса
При высоких частотах переключения учитывайте задержки распространения сигналов
Для повышения помехоустойчивости используйте развязывающие конденсаторы по питанию

Соблюдение этих рекомендаций поможет создать надежно работающие устройства на базе 74HC595 и Arduino.

Сдвиговый регистр 74HC595 и семисегментный индикатор

В ситуации когда не хватает выходов микроконтроллера, что обычно делают? Правильно – берут микроконтроллер с большим количеством выходов. А если не хватает выводов у микроконтроллера с самым большим количеством выходов, то могут поставить и второй микроконтроллер.
Но в большинстве случаев проблему можно решить более дешевыми способами например использовать сдвиговый регистр 74HC595.

Преимущества использования сдвигового регистра 74HC595:

не требует никакой обвязки кроме конденсатора по питанию;
работает через широкораспостраненный интерфейс SPI;
для самого простого включения достаточно двух выходов микроконтроллера;
возможность практически неограниченного расширения количества выходов без увеличения занятых выходов микроконтроллера;
частота работы до 100 МГц;
напряжение питания от 2 В до 6 В;
дешевый — стоит менее 5 центов;
выпускается как в планарных корпусах (74HC595D удобен для производства), так и в DIP16 (74HC595N удобен для радиолюбителей и макетирования).

Для понимания работы регистра стоит взглянуть на функциональную схему. Она состоит из:

8-битного регистра сдвига,
8-битного регистра хранения,
8-битного выходного регистра.

Рассмотрим какие выводы есть у сдвигового регистра 74hc595.

Общего вывод и вывод питания объяснений не требуют.

GND — земля
VCC — питание 5 вольт

Входы 74HC595:

OE

Вход переводящий выходы из высокоимпедансного состояние в рабочее состояние. При логической единице на этом входе выходы 74HC595 будут отключены от остальной части схемы. Это нужно например для того чтобы другая микросхема могла управлять этими сигналами.
Если нужно включить в рабочее состояние микросхеме подайте логический ноль на этот вход. А если в принципе не нужно переводить выходы в высокоимпедансное состояние – смело заземляйте этот вывод.

MR — сброс регистра

Переводить все выходы в состояние логического нуля. Чтобы сбросить регистр нужно подать логический ноль на этот вход и подать положительный импульс на вход STCP.
Подключаем этот выход через резистор к питанию микросхемы и при необходимости замыкаем на землю.

DS – вход данных

Последовательно подаваемые сюда данные будут появляются на 8-ми выходах регистра в параллельной форме.

SHCP – вход для тактовых импульсов

Когда на тактовом входе SHCP появляется логическая единица, бит находящийся на входе данных DS считывается и записывается в самый младший разряд сдвигового регистра. При поступлении на тактовый вход следующего импульса высокого уровня, в сдвиговый регистр записывается следующий бит со входа данных. Тот бит который был записан ранее сдвигается на один разряд (из Q0 в Q1) , а его место занимает вновь пришедший бит. И так далее по цепочке.

STCP – вход «защёлкивающий» данные

Что бы данные появились на выходах Q0…Q7 нужно подать логическую единицу на вход STCP. Данные поступают в параллельный регистр который сохряняет их до следующего импульса STCP.

Выходы 74HC595

Q0…Q7 – выходы которыми будем управлять. Могут находится в трёх состояниях: логическая единица, логический ноль и высокоимпедансное состояние
Q7′ – выход предназначенный для последовательного соединения регистров.

Временная диаграмма на которой показано движение логической единицы по всем выходам регистра.

Как говориться лучше один раз увидеть, чем семь раз услышать. Я сам впервые применяя регистр 74HC595 не до конца понимал его работу и чтобы понять смоделировал нужную схему в Proteus.

Вот такая схема подключения семисегментных индикаторов к микроконтроллеру ATMega48 по SPI получилась:

Это схема с динамической индикацией, то есть в каждый момент времени загорается только одна цифра счетверенного семисегментного индикатора, потом загорается следующая и так по кругу. Но так как смена происходит очень быстро, то глазу кажется, что горят все цифры.
Кроме того одновременно эта схема и опрашивает 4 кнопки S1-S4. Добавив два сдвоенных диода можно опрашивать 8 кнопок. А добавив 4 транзистора и резистора можно подключить дополнительный 4-х знаковый индикатор.
Чтобы динамическая индикация заработала в регистры нужно послать два байта: первый байт определяет, какой из 4-х индикаторов будет работать и какую кнопку будем опрашивать. А второй, какие из сегментов загорятся.

Подключение сдвигового регистра 74HC595 к светодиодному индикатору на примере ATtiny13 и Ардуино | Электроника и жизнь

Здравствуйте, уважаемые читатели! В прошлой статье мы говорили о семисегментном индикаторе и о его подключении к Ардуино. Сегодня поговорим о подключении данного индикатора к микроконтроллерам семейства ATtiny с помощью сдвигового регистра 74HC595. Подключать я буду на примере ATtiny13.

Сдвиговый регистр 74HC595

Если посмотреть схему подключения из прошлой статьи, в которой мы задействовали 9 пинов Arduino UNO (8 цифровых пинов и землю), то очевидно, что у малыша ATtiny просто не хватит ног. У него всего 8 ног, из которых только 5 мы можем использовать как цифровые.

В этом случае у нас есть два варианта: либо взять микроконтроллер с большим количеством пинов, например, очень популярный вариант ATtiny2313, либо использовать сдвиговый регистр, который задействует только 3 пина микроконтроллера, а на выходе даст результат работы 8 цифровых пинов.

Об ATtiny2313 подробно поговорим в одной из следующих статей, а сейчас разберемся, что такое сдвиговый регистр, принцип его работы и схему подключения.

Изначально мы соберем схему на Arduino UNO, протестируем, а затем, вместо Ардуино подключим ATtiny13 и адаптируем подключение и схему для него.

Распиновка сдвигового регистра выглядит следующим образом:

Распиновка сдвигового регистра 74HC595

Пины с 1 по 7, на схеме обозначенные от Q1 до Q7 и еще пин номер 15, обозначенный на схеме как Q0 – это цифровые выходы, которые и будут зажигать секции светодиодного индикатора.

8 пин – пин для подключения земли, а 16 пин для подачи напряжения 5В.

9 пин служит для последовательного подключения еще одного сдвигового регистра. В данном случае у нас один сдвиговый регистр, так что данный пин остается незадействованным.

10 пин – это reset. Он очищает память регистра, при подаче низкого уровня сигнала, т.е. логического нуля. Нам это не нужно, поэтому данный пин будет постоянно подключен к питанию 5В.

С помощью подачи 5 В на 13 пин мы можем отключить выходные пины Q0-Q7. При этом значение, записанное в память регистра сохраняться. Т.е. этот пин, можно использовать для включения и отключения светодиодного индикатора. А пока что соединим его с землей.

Самое интересное происходит с пинами 11, 12 и 14, которые мы и подключаем к микроконтроллеру и по ним передаем данные, управляющие сдвиговым регистром.

Начнем с 12 пина (ST). При подаче низкого уровня сигнала на данный пин, мы подготавливаем регистр к приему цифровых данных от микроконтроллера. А при подаче высокого уровня сигнала, записывает данные во внутреннюю память регистра и одновременно, передаем сигналы на цифровые выходы регистра.

14 пин (Ds) принимает значение для выбранного бита. Т.е. при получении высокого уровня сигнала 5 В, записывается в память единица, а при получении низкого уровня сигнала, записывается 0.

А при подаче 5 В на 11 пин (SH), мы произведем сдвиг битов влево, чтобы освободить место получения нового значения через 14 пин Ds.

Более подробно о принципах работы сдвигового регистра и о их последовательном подключении я расскажу в отдельной статье.

В среде Arduino IDE есть стандартная функция shiftOut(), которая значительно упрощает работу со сдвиговым регистром.

shiftOut (dataPin, clockPin, bitOrder, value)

В качестве первого аргумента (dataPin) нужно указать пин микроконтроллера, который соединен с 14 пином (Ds) сдвигового регистра.

В качестве второго аргумента (clockPin) нужно указать пин микроконтроллера, который соединен с 11 пином (SH) сдвигового регистра.

Третий аргумент (bitOrder) задает порядок чтения передаваемых регистру байт – слева направо (MSBFIRST) или справа налево (LSBFIRST).

Четвертый аргумент (value) – собственно битовое представление передаваемой цифры.

Вначале соберем схему на макетной плате с Arduino UNO.

Схема подключения сдвигового регистра 74HC595 к Ардуино

Разместим на макетной плате светодиодный индикатор и рядом сдвиговый регистр.

Пины 5 В и GND Arduino UNO соединим с плюсом и минусом макетной платы.

Пины с 1 по 7 сдвигового регистра соединим с пинами светодиодного индикатора, в том же порядке, в каком они идут у светодиодного индикатора, пропуская 3 пин, связанный с землей, 5-й пин связанный с точкой и 8-й пин снова связанный с землей.

3 пин светодиодного индикатора соединим через резистор 220 Ом с землей.

Всё, со светодиодным индикатором закончили, возвращаемся к регистру. 8 его пин соединяем с землей, 16 пин с плюсом макетной платы. Еще с плюсом соединим 10 пин, а с минусом 13 пин.

Остались у нас пины для связи с микроконтроллером. Подключим 11 пин (SH) ко второму пину Arduino UNO, 12 пин (ST) к 3 пину Ардуино, а 14 пин (Ds) к 4 пину Ардуино.

Возьмем скетч, из прошлой статьи, где мы последовательно включали цифры на индикаторе, и адаптируем его для работы со сдвиговым регистром.

Скетч для работы сдвигового регистра 74HC595 и Ардуино

В функции setup() настроим пины со 2 по 4 для работы с выходным сигналом.

А в функции loop() в цикле будем последовательно выводить все цифры от 0 до 9.

В начале подаем низкой уровень сигнала, на 12 пин (ST) регистра, подготавливая его к приему новых данных. Далее с помощью функции shiftOut() указываем номера пинов связанных с пином 14 (Ds) и 11 (SH) сдвигового регистра и передаем регистру битовое представление текущей цифры. После этого, подаем высокий уровень сигнала на 12 пин (ST), сообщая регистру, что записанные данные можно отправлять на цифровые выводы.

Загружаем скетч в Ардуино. И видим как цифры последовательно сменяют друг друга.

Подключение сдвигового регистра 74HC595 к Arduino UNO на макетной плате

Кстати, если переподключить 13 пин сдвигового регистра с минуса на плюс, то светодиодный индикатор гаснет, но перебор цифр продолжается. Т.е. как будто отключился экран, в режиме энергосбережения.

Теперь вместо Arduino UNO подключим ATtiny13. Подключение аналогичное. Только у ATtiny13 мы задействуем 5,6 и 7 ножки, которые в Arduino IDE обозначаются 0, 1 и 2.

Видоизменяем скетч для работы с ATtiny. Загружаем скетч в ATtiny.

Скетч для работы сдвигового регистра 74HC595 и ATtiny13

Все ссылки на статьи по прошивке микроконтроллеров ATtiny, а так же схемы и скетчи я оставлю в конце статьи.

Устанавливаем ATtiny13 на макетную плату. 5, 6 и 7 его ножки соединяю с 11, 12 и 14 пинами сдвигового регистра. 4 ножку с минусом, а 8 с землей.

Схема подключения сдвигового регистра 74HC595 к ATtiny13

А в качестве источника питания буду использовать LiPo аккумулятор на 3,7 В.

Как только подаем питание на схему, видим как последовательно выводятся все цифры от 0 до 9.

Подключение сдвигового регистра 74HC595 к ATtiny13 на макетной плате

Таким образом, можно выводить на светодиодный индикатор информацию, которую получает микроконтроллер с датчиков, в том числе, которую он хранит в памяти. Я обязательно вернусь к теме работы со светодиодными индикаторами, когда необходимо будет извлекать из энергонезависимой памяти EEPROM информацию, которую туда в течение какого-то периода записывал микроконтроллер ATtiny.

О 4-х символьных индикаторах поговорим в одной из следующих статей. Т.к. есть вариант использования вот таких готовых модулей. Существенно упрощающих подключение светодиодного индикатора к микроконтроллеру. Что в каких случаях лучше использовать и о способах подключения светодиодного индикатора и модуля на его основе к Ардуино и ATtiny мы обсудим далее.

Схема подключения сдвигового регистра 74HC595 к Ардуино — https://yadi.sk/i/aq6c40LjqrmxaA

Схема подключения сдвигового регистра 74HC595 к ATtiny13 — https://yadi.sk/i/aq6c40LjqrmxaA

Скетч семисегментный индикатор + сдвигового регистра 74HC595 + Arduino UNO -https://yadi.sk/d/pO3-qut4WgpLUQ

Скетч семисегментный индикатор + сдвигового регистра 74HC595 + ATtiny13 — https://yadi.sk/d/pO3-qut4WgpLUQ

Видео по материалам статьи:

_________________________________________________________

Спасибо, что дочитали до конца! Если статья понравилась, нажмите, пожалуйста, соответствующую кнопку. Если интересна тематика электроники и различных электронных самоделок, подписывайтесь на канал. До встречи в новых статьях!

Другие публикации по теме:

74Hc595 datasheet на русском схема включения

Достаточно часто у любителей микроконтроллеров возникает проблема с нехваткой выводов. Обычно для расширения портов ввода/вывода используют сдвиговые регистры типа 74HC595. Но для управления ими требуется целых три вывода! А можно обойтись и ОДНИМ! Именно об этом пойдет речь далее.

Совершенно случайно ко мне в руки попала вот такая игрушка. Устройство представляет собой четырех разрядный статический семисегментный дисплей, выполненный на основе сдвиговых регистров 74HC595. Модуль ориентирован на ардуино и давно снят с продажи. Но интересна схема коммутации входов. Она выполнена с использованием двух RC цепочек на входах тактирования и управления выходной защелкой и позволяет управлять выходами сдвиговых регистров всего по одному проводу вместо трех.

Я бы может и прошел мимо, но данную схему впервые встретил в журнале Радио еще лет 15 назад, и тогда хотелось ее повтрить, но почему-то этого не случилось.

Схема подключения индикаторов к регистрам не вызывает вопросов. Разберемся с подключением сигналов управления. Вход тактирования 11 сдвигового регистра подключается к порту микроконтроллера напрямую. Вход данных 14 подключается к той же линии через RC-цепочку R1C1, время заряда которой составляет примерно 20-25мкС. Вход управления защелкой 12 подключен через RC-цепочку R2C2, которая заряжается примерно за 250мкС.

Принцип управления достаточно прост. Если на вход дисплея подать очень короткий импульс около 1мкС, то RC-цепочки не успевают зарядиться, а так как сдвиговый регистр имеет достаточно высокое быстродействие, то данные в регистр вдвинуться успевают. Таким образом, длительностью импульса можно управлять зарядом конденсаторов и определять напряжение на входе данных и защелки.

Принцип работы схемы хорошо виден на осциллограмме управляющих сигналов

Передача логической единицы производится подачей импульса длительностью примерно 25мкС и короткой паузы не более 1мкС. Импульс зарядит конденсатор на входе данных до уровня логической единицы, а короткая пауза не успеет его разрядить. Фронт следующего импульса попадет на тактовый вход и запишет единицу в регистр.

Для записи в сдвиговый регистр логического нуля необходимо наоборот сперва подать паузу длиной примерно 30мкС, чтобы разрядить конденсатор на входе данных до уровня логического нуля, если ор был заряжен в предыдущем периоде. А затем подаем короткий импульс около 1мкС, чтобы его фронт записал ноль в регистр.

В завершении передачи 24 бит данных для заполнения 4 сдвиговых регистров следует подать импульс длительностью 250мкС для переключения сигнала управления защелкой. Записанные данные поступят на выходы микросхем и будут удерживаться там до следующего фронта. Теперь конденсатор следует разрядить, для этого устанавливаем на входе схемы низкий уровень минимум на 250мкС, прежде чем подавать новые данные.

На этом можно было бы и закончить баловство, если бы не моя привычка тестировать свои железяки. Меня насторожил тот факт, что RC цепочки имеют разницу по времени заряда всего на один порядок. Отсюда получается, что конденсатор на входе защелки может полностью зарядиться, если подать 10 единиц подряд. А с учетом того, что уровень логической единицы для 74НС595 начинается с напряжения 3,15В, то для полного заряда конденсатора достаточно подряд подать около 6 единиц.

В схеме использованы индикаторы с общим анодом, для отключения сегментов которых на выходе регистра необходимо записать единицы. Получается, что при включении на индикаторе цифры 1 необходимо передать двоичный код 11001111, который как раз и содержит 6 единиц. Если включать на семисегментном дисплее две единицы подряд, то как раз и получим шесть импульсов, передающих логические единицы. Такая комбинация успевает зарядеть конденсатор на входе защелки. В результате чего в момент обновления дисплея наблюдается кратковременное «подмигивание».

На графиках видно, что сигнал на входе управления защелкой сдвигового регистра уже после передачи первого семисегментного кода единицы заряжается практически до уровня логической единицы. В итоге, после каждого такого цикла передачи кода для одного регистра, весь дисплей обновляется.

Мусор появляется на очень короткое время и практически не различим, НО теперь я об этом знаю… и не могу с этим жить. Как только я не пытался сократить длительности импульсов высокого уровня и увеличить паузы, полностью устранить этот глюк не получилось.

Проблему решил заменой резистора R2 с 33КОм на 100КОм. Время заряда RC-цепочки увеличилось в несколько раз. Индикатор стал работать лучше. Но все равно разница между временем заряда конденсаторов на входе данных и защелки было недостаточным для вывода на дисплей четырех единиц. Да и включить при такой схеме больше четырех сдвиговых регистров подряд не получится, т.к. конденсатор С2 все равно может успеть зарядиться до уровня логической единицы.

Для окончательной доработки схемы нужно добавить один а лучше два диода для ускорения разряда С2 и заряда С1. В идеале нужно использовать диоды Шоттки, они обладают более высоким быстродействием. Результат доработки показан на схеме.

Сравните результат работы схемы с диодами и без них. Справа графики без диодов, слева с диодами. Невооруженным глазом становиться видно, что фронты импульсов на входе данных и срез импульса на входе управления защелкой стали намного круче. И самое главное, что конденсатор входа управления защелкой успевает разрядиться за короткий импульс записи. Теперь можно ни в чем себе не отказывать и подключать практически любое количество сдвиговых регистров.

А вот и листинг демо программы для микроконтроллера armega328. Частота процессора 16000000Гц. Данные передаются по линии PORTC.0. Писал в CodeVisionAVR. Думаю, что по комментариям все понятно.

В какой-то момент времени вы неизбежно столкнетесь с проблемой отсутствия достаточного количества контактов на вашем ардуино для удовлетворения потребностей вашего проекта или прототипа. Решение этой проблемы? Сдвиговый регистр, а точнее Arduino сдвиговый регистр 74hc595.

Каждый кто делал проекты на Ардуино, где использовал много светодиодов, понимал, что в значительной степени ограничен контактами Arduino и не может создавать огромные проекты, требующие большого количества контактов. В нашем конкретном проекте 16 светодиодов управляются всего лишь тремя контактами Arduino. Ключевым элементом является arduino сдвиговый регистр 74hc595. Каждый сдвиговый регистр 74HC595 может принимать до 8 светодиодов, а с помощью последовательных цепочек регистров можно увеличить контакты платы от условных 3-х до бесконечного числа.

Как работает регистр сдвига?

Прежде чем мы начнем подключать чип, давайте рассмотрим, как этот процесс работает.

Первое, что нужно прояснить, — это понятие «биты» для тех из вас, кто не знаком с двоичным кодом. Когда мы говорим о «битах», мы имеем в виду одно из чисел, составляющих двоичное значение. В отличие от обычных чисел, мы обычно считаем, что первый бит является самым большим. Итак, если мы берем двоичное значение 10100010, первый бит на самом деле равен 0, а восьмой бит равен 1. Следует также отметить, если это не подразумевалось, каждый бит может быть только 0 или 1.

Чип содержит восемь контактов, которые мы можем использовать для вывода, каждый из которых связан с битом в регистре. В случае сдвигового регистра 74HC595 мы рассматриваем их от QA до QH.

Чтобы записать эти выходы через Arduino, мы должны отправить двоичное значение в регистр сдвига, и из этого числа сдвиговый регистр может определить, какие выходы использовать. Например, если мы отправили двоичное значение 10100010, контакты, выделенные зеленым цветом на изображении выше, будут активными, а выделенные красным цветом будут неактивными.

Это означает, что самый правый бит сопоставляется как QH, а левый бит сопоставляется с QA. Выход считается активным, когда бит, сопоставленный с ним, установлен на 1. Важно помнить об этом, так как иначе вам будет очень сложно узнать, какие контакты вы используете.

Теперь, когда у нас есть основное понимание того, как мы используем смещение битов, чтобы указать, какие контакты использовать, мы можем начать подключать его к нашему Arduino.

Начинаем с 8 светодиодов

Для первой части урока нам понадобятся следующие комплектующие:

Arduino Uno
Макетная плата
Ардуино сдвиговый регистр 74HC595
8 светодиодов
8 резисторов – 220 ом должно хватить
Провода/перемычки

Начните с размещения сдвигового регистра на вашем макете, гарантируя, что каждая сторона находится на отдельной стороне макета, как показано ниже.

С надписью, направленной вверх, штифты 1-8 с левой стороны сверху вниз и 16 — 9 с правой стороны сверху вниз, как показано на рисунке ниже.

Собираем схему

Для начала подключим контакты 16 (VCC) и 10 (SRCLR) к выходу 5v на Arduino и соединяем выводы 8 (GND) и 13 (OE) с выводом Gnd на Arduino. Pin 13 (OE) используется для включения выходов, так как это активный низкий контакт, который мы можем подключить непосредственно к земле.

Затем нам нужно соединить три контакта, которыми мы будем управлять сдвиговым регистром:

Pin 11 (SRCLK) сдвигового регистра 74HC595 на пин 11 на Arduino — это будет называться «синхронизирующим пином»,
Pin 12 (RCLK) сдвигового регистра на пин 12 на Arduino — это будет обозначаться как «пин защелка»,
Pin 14 (SER) сдвигового регистра на пин 13 на Arduino — это будет называться «пином данных»,

Все три этих контакта используются для выполнения сдвига битов, упомянутого ранее в этом руководстве. К счастью, ардуино предоставляет вспомогательную функцию специально для регистров сдвига, называемую shiftOut, которая будет обрабатывать почти все для нас, но мы вернемся к этому при просмотре кода.

Теперь нам просто нужно подключить все выходные выводы к нашим светодиодам, гарантируя, что резистор размещается перед светодиодами, чтобы уменьшить ток и что катоды светодиодов направлены на землю.

Чтобы уменьшить нагромождение проводов до минимума, мы поместили резисторы и светодиоды на отдельный макет, однако, вы можете воспользоваться одной макетной платой.

При размещении светодиодов убедитесь, что они подключены по порядку, так что QA подключен к первому светодиоду, а QH подключен к последнему светодиоду, так как иначе наш код не включит светодиоды в правильном порядке. Когда вы закончите, у вас должно получится что-то вроде этого:

Скетч для ардуино

Теперь мы готовы загрузить код. Подключите свой Arduino к компьютеру и загрузите на него следующий эскиз для 74hc595 Arduino:

Для начала определим в верхней части эскиза следующее:

Расположение пинов: синхронизатора, защелки и данных
Байт, который будет хранить биты, которые указывают сдвиговому регистру, какой вывод использовать
Переменную, которая будет отслеживать, какой светодиод мы должны включить

В методе setup мы просто инициализируем режимы пинов и переменную светодиодов.

В методе loop (цикл) мы очищаем биты в переменной leds в начале каждой итерации, так что все биты устанавливаются в 0, так как мы хотим только включать один светодиод за раз. После этого мы увеличиваем или перезапускаем текущую переменную currentLED, чтобы затем опять включать правильный светодиод.

После этих двух операций мы переходим к более важной части — смещению бит. Сначала мы начинаем с вызова метода bitSet. Мы передаем методу bitSet байт, что хранит биты, и переменную currentLED.

Этот метод позволяет нам установить отдельные биты байта, указав их положение. Например, если мы хотим вручную установить байт в 10010, мы могли бы использовать следующие вызовы, поскольку биты, которые нам нужно установить в 1, являются вторыми справа (это позиция 1, когда мы начинаем в позиции 0) и пятый справа, который находится в положении 4:

Таким образом, каждый раз, когда мы увеличиваем текущую переменную currentLED и передаем ее методу bitSet, мы каждый раз устанавливаем бит слева от предыдущего до 1 и, таким образом сообщаем сдвиговому регистру активировать вывод слева от предыдущего.

После установки бит мы записываем на контакт защелки указание сдвиговому регистру, что собираемся отправить ему данные. Как только мы это сделаем, мы вызываем метод shiftOut, который есть Arduino. Этот метод разработан специально для использования сдвиговых регистров и позволяет просто сдвигать биты за один вызов. Для этого мы передаем данные и синхронизацию в качестве первых двух параметров, затем передаем константу LSBFIRST, которая сообщает методу, что первый бит должен быть наименее значимым, а затем мы проходим через байт, содержащий биты, которые мы действительно хотим перенести в регистр сдвига.

Как только мы закончим смещение битов, мы снова обращаемся на контакт защелки (используя HIGH в этот раз), чтобы указать, что мы отправили все данные. После того, как операция записи будет завершена, загорится соответствующий светодиодный индикатор, а затем задержится на 250 миллисекунд, прежде чем всё повторится.

16 светодиодов

Теперь перейдем к более сложной схеме используем 74hc595 Arduino для 16 светодиодов.

Детали

По большому счету в данном случае количество всех комплектующих увеличиваем вдвое, кроме, конечно, Ардуино Уно:

Arduino UNO (x1)
74HC595 сдвиговый регистр (x2)
Светодиоды (x16)
220 ом резисторы (x16)
Провода/перемычки
Две макетные платы (одна с 400 пинами, вторая с 830 пинами)
Потенциометр для контроля яркости (по желанию)

Схема соединения

Схема соединения получилась уже больше, чем при 8 светодиодах и одном регистре сдвига 74HC595.

Соберите схему как на рисунке выше и подключите первый регистр сдвига следующим образом:

GND (контакт 8) на землю
Vcc (контакт 16) — 5В
OE (контакт 13) на землю (GND)
MR (контакт 10) — 5 В
DS (контакт 14) — пин 11 Arduino
SH_CP (контакт 11) на контакт Arduino 12
ST_CP (контакт 12) к контакту 8 Arduino

Подключите второй регистр сдвига точно так же, но подключите DS (контакт 14) к первому выходу 9 регистра. После этого соедините контакты 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 и 15 из обоих регистров и светодиоды. Это соединение делает все контакты всегда активными и адресными, однако при включении Arduino некоторые из светодиодов могут быть включены. Решение для этого — подключить MR (контакт 10) и OE (контакт 13) к Arduino напрямую, но таким образом вы должны пожертвовать 2 выводами ардуины.

Чтобы добавить больше регистров сдвига, соедините их, как второй регистр. Всегда подключайте контакты MR и OE непосредственно к контакту Arduino и DS к предыдущему регистру. Если вы хотите отрегулировать яркость светодиодов, подключите потенциометр, как показано на рисунке выше, для управления сопротивлением для всех светодиодов. Однако это необязательно, и вы можете обойтись без него.

Скетч для ардуино

Варианты скетчей обычно предназначены для ограниченного числа регистров сдвига, т.к. для этого нет универсальной функции/метода. Данный код ниже переработан так, чтобы вы могли использовать неограниченное количество регистров сдвига:

В коде добавлено несколько эффектов для этих 16 светодиодов. Если вы хотите добавить больше светодиодов, подключите больше регистров сдвига по примеру выше и измените значение numOfRegisters в коде.

Вы также можете использовать этот код не только для светодиодов, если вам просто нужно больше контактов для вашего Arduino, используйте функцию regWrite (int pin, bool state) для записи состояния любого вывода. И нет предела, сколько сдвиговых регистров вы используете, просто измените значение numOfRegisters, а все остальное уже втоматизировано.

Преимущества использования сдвигового регистра 74HC595:

не требует никакой обвязки кроме конденсатора по питанию;
работает через широкораспостраненный интерфейс SPI;
для самого простого включения достаточно двух выходов микроконтроллера;
возможность практически неограниченного расширения количества выходов без увеличения занятых выходов микроконтроллера;
частота работы до 100 МГц;
напряжение питания от 2 В до 6 В;
дешевый — стоит менее 5 центов;
выпускается как в планарных корпусах (74HC595D удобен для производства), так и в DIP16 (74HC595N удобен для радиолюбителей и макетирования).

Для понимания работы регистра стоит взглянуть на функциональную схему. Она состоит из:

8-битного регистра сдвига,
8-битного регистра хранения,
8-битного выходного регистра.

Рассмотрим какие выводы есть у сдвигового регистра 74hc595.

Общего вывод и вывод питания объяснений не требуют.

GND — земля
VCC — питание 5 вольт

Входы 74HC595:

MR — сброс регистра

DS – вход данных

Последовательно подаваемые сюда данные будут появляются на 8-ми выходах регистра в параллельной форме.

SHCP – вход для тактовых импульсов

STCP – вход «защёлкивающий» данные

Выходы 74HC595

Q0…Q7 – выходы которыми будем управлять. Могут находится в трёх состояниях: логическая единица, логический ноль и высокоимпедансное состояние
Q7′ – выход предназначенный для последовательного соединения регистров.

Временная диаграмма на которой показано движение логической единицы по всем выходам регистра.

Вот такая схема подключения семисегментных индикаторов к микроконтроллеру ATMega48 по SPI получилась:

12 thoughts on “ Сдвиговый регистр 74HC595 и семисегментный индикатор ”

По моему — это тот случай, когда объяснение простого может выглядеть сложным, а не наоборот. Что может быть проще, чем два бита переслать? В данном примере, биты, пересылаемые микроконтроллером в последовательном виде — преобразуются регистрами в параллельный. Один подает на матрицу, в роли которой выступает индикатор, данные, другой — адрес. Приведен один из примеров интерфейса периферии, обслуживаемой микроконтроллером. Я бы только добавил, что счетверенный семисегментныйт индикатор, чаще всего, используют в роли часов.

В приведенной схеме динамической индикации светодиоды семисегментного индикатора должны быть на напряжение не более 4 В. В больших индикаторах часто используется последовательное включение нескольких светодиодов: например в индикаторах высотой 5см — 4 светодиода.

Поэтому стоит сделать регистру 74HC595 высоковольтный выход: подключить по MosFET на каждый выход. Затвор на выход микросхемы, исток на землю, а к стоку — «высоковольтную» нагрузку.

А действительно, часто такие схемы обслуживают таблоиды и поболее 5 см. Там может и предложенные MosFET (КМОП, полевики с изолированным затвором) будут рентабельны — цена-то у них, как правило, кусючая. В большинстве-же случаев, достаточно будет DD1, как и DD2 подсоединить к токовым ключам, а не напрямую.
Этого не сделано на приведенной схеме, так как на DD2 может падать нагрузка одновременно с семи сегментов, а на DD1 — только с одного. А экономичность схематического решения — далеко не последнее дело, в каждом, конкретном случае.

Datasheet 74HC595 и 74HCT595 от NXP.

Если не нужно каскадирование, регистр хранения и высокоимпедансное состояние на выходах то можно обойтись 74HC164N.

А зачем, если цена фактически одна? Купить сразу несколько сотен 74HC595 по 1,50 за штуку и ставить их везде и всюду, где нужны последовательно-параллельные регистры.

Мне в 74HC595 нравится именно возможность организации статической индикации, с одновременным переключением индикаторов. Так шумов меньше, чем у индикации динамической или у статической индикации без промежуточного (буферного) регистра. К тому же во втором случае имеется паразитная засветка индикатора при частой смене показаний.

А кто и как интересно опрашивает состояние кнопок на такой схеме, регистр же не контроллер он не понимает нажата кнопка или нет, его дело просто подать соответсвующие сигналы навыходных ножках, обратной же связи нет, или я чего-то не понимаю?

Тот микроконтроллер что дает сигнал на включение разрядов индикатора.
Например логическим нулем зажигаем разряд который подключен к выводу Q0 микросхемы DD2 , тогда при нажатии кнопки S1 на 9-том контакте X1 разъема появляется логический ноль, этот сигнал и считывает микроконтроллер.

А кто и как будет считывать значения с кнопок?

В этом схеме нет алгоритм для считывание состояние кнопок.
Для управление 7сег. индик. лучше включить после 595 микросхему 2003.

Применяйте микросхему TPIC6B595DWR, которая уже содержит полевики с открытым стоком на выходе.

Как подключить сдвиговый регистр 74HC595 и управлять 16 реле с телефона

Смотрите как управлять 16 реле со своего телефона. Рассказываю как установить выходной сдвиговый регистр 74hc595. Эта микросхема 74hc595 добавит выходы на Ардуино или ESP 8, 16, 24, 32 и так далее без потерю скорости.

В проектировании микроконтроллеров очень часто надо подключать большое количество модулей и датчиков, а входов и выходов на микроконтроллерах очень мало, если не считать такого монстра как Ардуино МЕГА. Но и у него выходы могут быстро закончиться если вы захотите например построить большое табло на индикаторах.
Но разработчики придумали сдвиговый регистр 74hc595.
Одна такая микросхема способна добавить 6 выходов, а 2 уже 16, 3- 24 и так далее. А задействовано будет всего 3 вывода.

74HC595 — это восьмиразрядный сдвиговый регистр с последовательным вводом, последовательным или параллельным выводом информации, с триггером-защелкой и тремя состояниями на выходе.
И не волнуйтесь, что можете потерять в скорости, этого не случится, так как эта микросхема работает на частотах до 100 мГц, а это значительно больше, чем может выдать микроконтроллер.

Кстати, такие же сдвиговые регистры есть и для увеличения количества входов 74HC165 .
У меня уже есть пара видео про сдвиговые регистры можете посмотреть. Правда там всё про Ардуино, но там я объяснял больше теории, поэтому здесь будет больше практики.

Вот так выглядит WEB страница с кнопками на экране телефона. Так как я разместил все 16 кнопок в 1 ряд, то они не поместились в вертикальном положении, поэтому я снимал в горизонтальном.
А ещё у меня установлено 12 реле вместо 16, я просто не нашёл свободных ещё 4 реле. Но в скетче прописано для 16 кнопок.
К реле я не стал подключать никакую нагрузку и поэтому будем ориентироваться по загорающимся светодиодам на модулях.
Так же в скетче прописано, что если реле активно, то кнопки будут окрашены в зелёный цвет. Кстати внутри кнопок, для тех кто не понял, изображено малюсенькое реле.
Включение и выключение реле осуществляется одной кнопкой. А снизу расположена кнопка, которая может включать или выключать все реле одновременно.
Теперь давайте посмотрим как это выглядит в экране браузера. Тоже понажимаем кнопки и проверим как работает из браузера.
Как видите отличий нет, ну если только кнопки стали побольше.
У нас получилось добавить дополнительно 16 выходов, затратив при этом всего 3 выхода, но нам никто не мешает добавить ещё 16 реле, а задействовано будет всё те же 3 вывода.
Посмотрим схему подключения.

Я нарисовал схему для двух регистров. Можно было бы и больше, но они подключаются каскадом, и там ничего сложного.
Питание микросхемы от 2,5 вольт поэтому не важно к какому выводу питания вы будете подключать, 5 или 3 вольта. Я питаю всю схему от 5 вольт, поэтому подключился к контакту VIN.
Выход первого регистра, вывод 9 должен быть подключен ко входу второго вывод 14. А вывод 9 пойдёт к следующему регистру.
11, 12 и 14 подключаются соответственно к d1, d3, и d2 первой микросхемы.
Для более подробного описания смотрите видео, что я указал в начале видео.
К выходам 15, 1, 2, 3, 4, 5, 6 и 7 подключены входы реле. Я на схеме вместо реле нарисовал светодиоды, так как это более понятно.
Ну и наконец пришло время посмотреть на скетч. Я вроде там постарался всё откомментировать. Что будет не понятно, спрашивайте.
Здесь пишем пароль и логин своей WIFI сети. А это пины для подключения регистра к плате.
Вот так пишем код для отображения 16 кнопок на странице, и 17 кнопка – это включить или выключить все реле.
Это стандартное подключение к сети и получение IP адреса с выводом в монитор порта.

Вот вроде и всё что хотел рассказал. Теперь дело за вами. Смотрите, пишите комментарии.
По возможности, я в течении недели буду отвечать на все вопросы по этой теме, а потом я просто разберу его и не будет возможности на практике проверить ваши вопросы.

Если вам нравятся мои видеоуроки, то вы можете подписаться на них, и не забудьте нажать на колокольчик, так вы не пропустите следующее видео.
Вы видите ссылки на видео, которые, я думаю будут вам интересны. Перейдя на любое из этих видео вы узнаете что-то новое, а ещё поможете мне. Ведь любой ваш просмотр — это знак YOUTUBE, что это кому-то интересно и что его надо показывать чаще.
Спасибо.
А пока на этом всё.

Схема подключения 74hc595

Схема подключения 74hc595 Ардуино: всё о сдвиговом регистре | класс робототехники.

Сдвиговый регистр 74hc595 и arduino — записки программиста.

Учебный курс avr. Работа с spi модулем. Управление.

Микроконтроллеры avr: 74hc595 (сдвиговый регистр) через.

Подключение семисегментных индикаторов по трём проводам.

Подключение lcd hd44780 к avr attiny85 через сдвиговой.

Урок 3 подключаем 2 сдвиговых регистра к arduino. Пишем.

Сдвиговый регистр 74hc595 и семисегментный индикатор.

Сдвиговый регистр 74hc595.

Множим выходы с помощью сдвигового регистра 74hc595.

Как подключить сдвиговый регистр 74hc595 к arduino.

74hc595 arduino: сдвиговый регистр, основы использования.

Знакомство с микросхемой регистра сдвига 74hc595.

Урок 2 — подключаем сдвиговый регистр 74нс595 к arduino.

Arduino: сдвиговый регистр 74нс595 или размножаем/экономим.

Эксперимент 14. Счётчик нажатий [амперка / вики]. Avr урок 25. Spi. Подключаем сдвиговый регистр 74hc595.

Знакомство с микросхемой регистра сдвига 74hc595.

Множим выходы с помощью 74hc595. Сдвиговый регистр.Железное небо скачать центр Lp скачать lost on you Скачать джейлбрейк 9.3.2 Шансон скачать альбомом Скачать запись советы парты

Микроконтроллеры AVR: 74HC595 (сдвиговый регистр)

Сдвиговый регистр 74HC595 используется в основном для расширения количества выводов микроконтроллера. К примеру нам необходимо к микроконтроллеру ATtiny13 подключить 8 светодиодов. Сделать это попросту было бы не возможно, т.к. микроконтроллер имеет всего 8 ножек, две из которых отведены под питание и одна под сброс. Но если в Вашем арсенале есть сдвиговый регистр, то задача очень сильно упрощается. управлять регистром можно всего по трем ножкам. А что если потребуется подключить 16, 24 или еще больше светодиодов? Все просто, сдвиговый регистр 74HC595 имеет возможность наращивать разрядность при помощи аналогичных микросхем. При этом количество задействованных ножек микроконтроллера останется неизменным.

Рисунок 1 — Схема 74HC595

На рисунке 1 изображена схема сдвигового регистра.

DS — вход данных
Q7S — выход для каскадного подключения регистров
Q0-Q7 — рабочие выходы
SHCP — вход тактовых импульсов
MR — вход для сброса регистра
STCP — вход помещения данных в регистр хранения
OE — вход, переводящий рабочие выходы из высокоомного в рабочее состояние

При поступлении тактового импульса на вход SHCP со входа DS считывается первый бит и записывается в младший разряд. Со следующим тактовым импульсом бит из младшего разряда сдвигается на один разряд, а на его места записывается бит, поступивший на вход DS. Так повторяется все время, а при переполнении сдвигового регистра, ранее поступившие биты последовательно появляются на выходе Q7S. Очистка регистра производится подачей низкого уровня на вход MR.

Чтобы принятые данные появились на рабочих выходах, их сначала необходимо записать в регистр хранения. Делается это подачей импульса высокого уровня на вход STCP. Данные в регистре хранения изменяются лишь при подаче следующего импульса записи.

Для перевода рабочих выходов в высокоомное состояние, на вход OE необходимо подать высокий уровень.

Основные характеристики:

напряжение питания 2-6 В
рабочая частота 2-100 МГц (зависит от напряжения питания и от производителя)
максимальный выходной ток 35 мА на выход (75 мА на весь регистр)

Вот пожалуй и все, что необходимо знать о сдвиговом регистре. В следующей статье перейдем к работе регистра сдвига в связке с микроконтроллером.

Подключение семисегментного индикатора через 74hc595. Статическая индикация. — Как подключить — AVR project.ru

$regfile = «m32def.dat» ‘ тип МК
$crystal = 16000000 ‘ выбор кристала для расчета задержек

‘*****************************************[Определение переменных и констант]************************************

Dim Count As Byte ‘ переменная для работы с индикацией
Dim Ledout As Byte ‘ переменная для загрузки в регистры сдвига
Dim Number(4) As Byte ‘ значения 6-ти разрядов
Dim H_flag(4) As Byte ‘ флаги точек 6-ти разрядов
Dim Blink_count As Word ‘ счетчик времени мигания
Dim Blink_flag(4) As Byte ‘ флаги мигания разрядов

‘***********************************************[Инициализация портов]*******************************************

Ddrc = &B11111111 ‘порт В на выход ‘ вывод SH_CP регистра (тактовые импульсы)

‘*********************************************[Инициализация прерываний]*****************************************

Config Timer0 = Timer , Prescale = 64 ‘ конфигурируем таймер индикации
On Ovf0 Refresh ‘ метка на прерывание индикации

Enable Interrupts ‘ разрешаем прерывания
Enable Ovf0 ‘ и для индикации в частности

‘********************************************[Присвоение уникальных имен]****************************************

595clock Alias Portc.0 : 595data Alias Portc.1 ‘ выводы 74HC595

‘*********************************************[Начало основной программы]****************************************

Number(1) = 1 ‘ на индикацию выводим -tESt-
Number(2) = 2
Number(3) = 3
Number(4) = 4

Blink_flag(1) = 1 ‘ мигаем первым и шестым разрядом
Blink_flag(4) = 1

‘————————-

Loop

‘***********************************[Процедуры обработки подпрограмм и прерываний]*******************************

Refresh: ‘ прерывание таймера Т0

If Blink_flag(count) = 1 And Blink_count > 200 Then ‘ если флаг мигания выставлен и счетчик > 200
Ledout = Lookup(0 , Rank) ‘ выключаем разряд
Else ‘ иначе (флаг не выставлен, либо счетчик < 200)
Ledout = Lookup(count , Rank) ‘ забираем в переменную номер разряда
End If

Shiftout 595data , 595clock , Ledout , 1 ‘ закидываем в регистр

Incr Count : If Count > 4 Then Count = 1 ‘ выбираем разряд для загрузки
Incr Blink_count : If Blink_count > 400 Then Blink_count = 1 ‘ длительность мигания

Ledout = Lookup(number(count) , Digits) ‘ забираем в переменную код цифры

If H_flag(count) = 1 Then ‘ управление точками индикатора
Ledout = Ledout Xor &B00100000
End If

Shiftout 595data , 595clock , Ledout , 1 ‘ закидываем в регистр

Pulseout Portc , 2 , 20 ‘ защелкиваем данные (для 8МГц импульс 5мкс)

Return

‘******************************************************[DATA]****************************************************

Digits: ‘ цифры

Data &B11000000 , &B11111100 , &B10100100 , &B10110000 , &B10011001 ‘ 0 1 2 3 4
‘————————-

Rank: ‘ разряды

‘Data &B00000000 ‘ выкл
Data &B00000001 , &B00000010 , &B00000100 ‘ 1 2 3
Data &B00001000 , &B00010000 , &B00100000 ‘ 4 5 6

74HC595 Распиновка регистра сдвига, характеристики, схема и техническое описание

74HC595 8-битный регистр сдвига

74HC595 Распиновка

нажмите на картинку для увеличения

Конфигурация контактов

Номер контакта	Имя контакта	Описание
1,2,3,4,5,6,7	Выходные контакты (от Q1 до Q7)	74hc595 имеет 8 выходных контактов, из которых 7 являются этими контактами.Могут управляться серийно
8	Земля	Подключен к заземлению цепи
9	(Q7) Последовательный выход	Этот вывод используется для подключения более одного 74hc595 в качестве каскадного
10	(MR) Общий сброс	Сбрасывает все выходы на низкий уровень.Для нормальной работы должен поддерживаться на высоком уровне
11	(SH_CP) Часы	Это тактовый вывод, на который должен быть подан тактовый сигнал от MCU / MPU .
12	(ST_CP) Защелка	Штифт защелки используется для обновления данных на выходных контактах.Активный высокий
13	(OE) Разрешение выхода	Разрешение выхода используется для отключения выходов. Для нормальной работы должен удерживаться на низком уровне
14	(DS) Последовательные данные	Это вывод, на который отправляются данные, на основании которого управляются 8 выходов
15	(Q0) Выход	Первый выходной контакт.
16	Vcc	Этот вывод питает ИС, обычно используется + 5В.

Характеристики

8-битный регистр сдвига, последовательный вход — параллельный выход
Рабочее напряжение: от 2 В до 6 В
Потребляемая мощность: 80 мкА
Выходной ток источника / стока: 35 мА
равно рабочему напряжению
Минимальное входное напряжение высокого уровня: 3.15 В при (Vcc = 4,5 В)
Максимальное входное напряжение низкого уровня: 1,35 В при (Vcc = 4,5 В)
Можно легко каскадировать с большим количеством микросхем для получения большего количества выходов
Максимальная тактовая частота: 25 МГц при 4,5 В
Доступен в 16-контактных корпусах PDIP, GDIP, PDSO

Примечание. Полную техническую информацию можно найти в таблице данных 74hc595 , приведенной в конце этой страницы.

Альтернативные регистры сдвига

с.Номер:	Имя	Тип
1	4035	4-битный параллельный выходной регистр сдвига
2	74LS379	Четырехпараллельный регистр сдвига
3	4014	4-битный статический регистр сдвига
4	74LS166	8-битный регистр сдвига
5	74LS323	8-битный регистр сдвига / хранения
6	74LS164	Регистр сдвига S / P
7	4015	Двойной 4-битный статический регистр
8	74LS299	8-битный регистр сдвига / хранения

Где использовать 74HC595 IC

74HC595 — это 8-битный регистр последовательного ввода — параллельного вывода , т.е.е. он может получать (вводить) данные поочередно и параллельно управлять 8 выходными контактами. Это очень удобно, когда на нашем MCU / MPU не хватает контактов GPIO для управления требуемым количеством выходов. Он часто используется в проектах, где необходимо управлять относительно большим количеством светодиодов с помощью микроконтроллера. Его также можно использовать для сопряжения с ЖК-экраном, поскольку они могут действовать как бит данных для ЖК-дисплеев. Его также можно использовать для управления нагрузками 5 В, такими как реле, через микроконтроллер 3,3 В, поскольку напряжение высокого уровня составляет всего 3.15. Так что, если вы ищете ИС, чтобы сэкономить на выводах GPIO на микроконтроллере, то эта ИС может быть для вас правильным выбором.

Как использовать 74HC595 IC

Регистр сдвига 74HC595 обычно используется с микроконтроллерами или микропроцессорами для расширения функциональных возможностей GIPO. Для этого требуется всего 3 контакта, подключенных к MCU: часы, данные и защелка. Он имеет широкое рабочее напряжение от 2 В до 6 В. Схема применения ИС показана ниже:

Контакты 11, 14 и 12 подключены к контактам GPIO микроконтроллера.В котором вывод 11 — это часы, которые посылают постоянный импульс, чтобы поддерживать синхронизацию. Контакт 14 — это данные, которые фактически отправляют данные о том, какие выходные контакты должны оставаться на низком уровне, а какие — на высоком. Контакт 12 — это защелка, которая обновляет полученные данные на выходных контактах, когда он установлен в высокий уровень, этот контакт также может постоянно удерживаться в высоком состоянии. Изображение ниже поможет вам лучше понять.

Как вы можете видеть, часы продолжают серию импульсов, и данные идут на высокий уровень только в том месте, где выходной сигнал должен стать высоким.Вот, например, двоичное значение 0b10110011 передается в микроконтроллер. Вывод Master Reset (MR) используется для сброса выходов, когда он не используется, он удерживается на высоком уровне до vcc, аналогично на выводе должен оставаться низкий уровень, когда он не используется.

Еще одним важным преимуществом 74hc595 IC является возможность каскадного подключения для управления более чем 8 выходами. Для этого мы используем Q7 ’(вывод 9), этот вывод должен быть подключен к выводу данных второй микросхемы 74HC595. Таким образом, первые 8 бит, отправленные из MCU, будут использоваться 1-й IC, а вторые 8-битные будут использоваться 2-й IC.

Приложения

Расширьте контакт GPIO на MCU / MPU
Проекты светодиодных матриц / кубов
Интерфейс LCD
Каскадные приложения
Контроллер высокого логического уровня

2D Модель 74HC595 (PDIP)

Схема

драйвера светодиодов

I. Введение

74HC595 — это 8-битный регистр сдвига с последовательным входом или параллельным выходом с регистром хранения и выходами с 3 состояниями.74HC595 с характеристиками высокой скорости, низкого энергопотребления и простого управления может быть легко использован в интерфейсе MCU для управления работой светодиодов. В этой статье представлена принципиальная схема светодиодного дисплея, управляемого 74HC595.

Каталог

II. Базовое описание

2.1 Светодиодный дисплей

7-сегментный светодиодный дисплей, также известный как светодиодный дисплей, широко используется в различных приборах из-за его низкой цены, низкого энергопотребления и надежной работы. На рынке существует множество типов светодиодных драйверов, и большинство из них имеют несколько функций, но цена соответственно выше.При использовании в простой системе с низкой стоимостью это не только пустая трата ресурсов, но также увеличивает стоимость продукции. Использование микросхемы 74HC595 для управления светодиодами имеет ряд недостатков. Высокая скорость, низкое энергопотребление, неограниченное количество светодиодов. Он может управлять как светодиодным дисплеем с общим катодом, так и светодиодным дисплеем с общим анодом. Схема, разработанная с помощью 74HC595, не только проста, но также отличается низким энергопотреблением и хорошими способностями к вождению. Это невысокая стоимость и гибкая схема проектирования.

2.2 74HC595

74HC595 — это 8-битный регистр сдвига с последовательным входом / последовательным или параллельным выходом с регистром хранения и выходами с 3 состояниями. И сдвиговый регистр, и регистр хранения имеют отдельные часы. Устройство оснащено последовательным входом (DS) и последовательным выходом (Q7S) для включения каскадирования и входа MR с асинхронным сбросом. LOW на MR сбрасывает регистр сдвига. Данные сдвигаются при переходах от LOW-to-HIGH входа SHCP. Данные из сдвигового регистра передаются в регистр хранения при переходе от низкого уровня к высокому на входе STCP.Если оба тактовых генератора соединены вместе, регистр сдвига всегда будет на один тактовый импульс впереди регистра хранения. Данные в регистре хранения появляются на выходе всякий раз, когда вход разрешения выхода (OE) имеет низкий уровень. ВЫСОКОЕ значение на OE заставляет выходы переходить в высокоимпедансное состояние ВЫКЛ. Работа входа OE не влияет на состояние регистров. Входы включают фиксирующие диоды. Это позволяет использовать токоограничивающие резисторы для сопряжения входов с напряжением, превышающим VCC.

Рисунок 1.Функциональная схема 74HC595

Рис. 2. 74HC595 Логический символ

III. Конструкция схемы

3.1 Аппаратная схема

На рисунке 3 показана схема панели дисплея, разработанная с интерфейсами AT89C2051 и 74HC595.

Рисунок 3. Схема панели дисплея

P115, P116 и P117 порта P1 используются для управления отображением светодиода, и они подключены к контактам SLCK, SCLK и SDA соответственно. Для отображения значения напряжения используются три цифровых трубки.На печатной плате LED3 находится крайним левым, а LED1 — крайним правым. При отправке данных сначала отправьте код дисплея LED3 и, наконец, отправьте код дисплея LED1. Яркость светодиода регулируется сопротивлением PR1 — PR3.

2.2 Драйвер дисплея

Используйте DISP1, DISP2 и DISP3 для хранения данных дисплея. После завершения инициализации ЦП вызовите подпрограмму LRDISP, чтобы очистить регистр 74HC595. Нет необходимости вызывать подпрограмму очистки перед вызовом подпрограммы отображения DISPLAY.Теперь напишите две подпрограммы следующим образом.

①

CLRDISP:

MOVR2 ， # 24

CLRBIT ：

CLRSCLK

CLRC

MOVSDA ， C

SETBSCLK

DJNZR2 ， CLRBIT

RET

②

Дисплей:

CLRSLCK

MOVR3 ， # 3

MOVR0 ， # DISP3

DISP1 ：

MOVA ， @ R0

MOVR2 ， # 8

DISP2 ：

CLRSCLK

RLCA

MOVSDA ， C

SETBSCLK

DJNZR2 ， DISP2

DECR0

DJNZR3 ， DISP1

SETBSLCK

RET

IV.Заключение

Из приведенных выше примеров видно, что не возникает сложных технических проблем при проектировании аппаратного и программного обеспечения, когда 74HC595 используется для разработки схемы драйвера светодиода. Кроме того, 74HC595 может использоваться не только для управления светодиодными дисплеями, но и для управления светодиодами. Каждый 74HC595 может управлять 8 светодиодами одновременно. Это решение идеально, когда требования к объему продукта невелики и необходимо снизить стоимость.

FAQ

74HC595 — это сдвиговый регистр, работающий по протоколу Serial IN Parallel OUT.Он последовательно получает данные от микроконтроллера, а затем отправляет эти данные через параллельные выводы. Мы можем увеличить наши выходные контакты на 8, используя одну микросхему.

8-битный регистр сдвига 74HC595N

Регистр сдвига — это микросхема, которую вы можете использовать для управления множеством выходов (здесь 8) одновременно, используя только несколько контактов (здесь 3) вашего Arduino.

Как работает сдвиговый регистр?

Регистры сдвига хранят в своей памяти данные, которые перемещаются или «сдвигаются» в требуемые позиции при каждом тактовом импульсе.Каждый тактовый импульс сдвигает содержимое регистра на одну битовую позицию влево или вправо.

Как 74HC595 Shift Regiester работает?

У 595 есть два регистра (которые можно рассматривать как «контейнеры памяти»), каждый из которых содержит всего 8 бит данных. Первый называется сдвиговым регистром. Регистр сдвига находится глубоко внутри микросхем ИС, спокойно принимая входные данные.

Как работает 8-битный регистр сдвига?

SN74HC595N — это простая ИС 8-битного регистра сдвига.Проще говоря, этот сдвиговый регистр — это устройство, которое позволяет добавлять дополнительные входы или выходы к микроконтроллеру путем преобразования данных между параллельным и последовательным форматами. Выбранный вами микропроцессор может взаимодействовать с SN74HC595N, используя последовательную информацию, а затем собирает или выводит информацию в параллельном (многополюсном) формате. По сути, он берет 8 бит от последовательного входа и затем выводит их на 8 контактов.

Как взаимодействовать регистр сдвига 74HC595 с Arduino?

В этом проекте я расскажу о регистрах сдвига, одной из популярных микросхем регистров сдвига — 74HC595 и, наконец, как использовать регистр сдвига 74HC595 с Arduino и преимуществах этого интерфейса.

Введение

Обычно рассмотрим небольшое приложение, в котором вы хотите управлять 8 светодиодами с помощью Arduino (или любого микроконтроллера). Это приложение, хотя и очень простое и простое, потребует от вас использования 8 доступных контактов ввода / вывода на вашей плате Arduino: по одному для каждого светодиода.

Теперь рассмотрим слегка продвинутый проект, в котором ваши требования включают в себя те же 8 светодиодов, а также выполнение других вещей, таких как отображение сообщения или любой информации на ЖК-дисплее 16 × 2 или интерфейс устройства Bluetooth для управления светодиодами через смартфон. !!!

Этот тип более крупных проектов потребляет много ваших контактов ввода-вывода на вашей плате Arduino, и может не хватить контактов для подключения дополнительных устройств.

На помощь приходит ИС сдвигового регистра.

Что такое сдвиговый регистр?

Регистр сдвига — это, по сути, ИС преобразователя из последовательного в параллельный. Он в основном принимает последовательный ввод через один контакт (ну, технически вам нужно как минимум 3 контакта, о которых я расскажу позже) и преобразует его в 8-битный параллельный вывод, тем самым эффективно уменьшая количество контактов интерфейса между микроконтроллером и его устройства вывода.

Существуют и другие разновидности регистров сдвига, такие как Serial IN Parallel OUT (тот, который нас интересует), Serial IN, Serial OUT, Parallel IN, Serial OUT и Parallel IN, Parallel OUT.Для получения дополнительной информации о регистрах сдвига посетите страницу ТИПЫ И ПРИЛОЖЕНИЯ СДВИГОВЫХ РЕГИСТРОВ .

В этом проекте я буду использовать ИС сдвигового регистра типа Serial IN и Parallel OUT под названием 74HC595.

Краткое примечание 74HC595 Регистр сдвига IC

Как упоминалось ранее, 74HC595 IC представляет собой 8-битный регистр сдвига последовательного входа и параллельного выхода. Это 16-контактная ИС, доступная в широком диапазоне корпусов, таких как DIP, SOIC, SSOP и TSSOP.

Схема контактов регистра сдвига 74HC595

На следующем изображении показана схема контактов регистра сдвига 74HC595.

Описание выводов регистра сдвига 74HC595

В следующей таблице кратко описаны выводы регистра сдвига 74HC595.

*Номер контакта*	*Имя контакта*	*Описание*
15, 1-7	QA, QB — QH	QA — QH (8) Выходные контакты
8	GND	Контакт заземления
9	QH ‘	QH’ Выход
10	SRCLR ‘	Вход сброса
11	SRCLK	Вход часов
12	RCLK	Вход часов регистра памяти
13	OE ‘	Разрешение выхода
14	SER	Последовательный вход
16	VCC	Напряжение питания

ПРИМЕЧАНИЕ: Существует несколько производителей ИС регистра сдвига 74HC595 и Соглашение каждого производителя может быть разным.Ознакомьтесь с таблицей данных производителя. Вышеуказанные названия контактов взяты из таблицы данных, предоставленной Texas Instruments.

Как использовать регистр сдвига 74HC595 с Arduino?

Позвольте мне построить простую схему, в которой я буду использовать только три контакта Arduino UNO и управлять 8 светодиодами. Это станет возможным при использовании регистра сдвига 74HC595 с Arduino.

Три контакта сдвигового регистра, которые необходимо подключить к Arduino, — это контакты 11 (вход часов), 12 (вход часов регистра хранения или просто вход защелки) и 14 (вход данных).

Все 8 светодиодов будут подключены к ИС сдвигового регистра. (подробнее в разделе схемотехники).

Принципиальная схема

На следующем изображении показана принципиальная схема взаимодействия регистра сдвига 74HC595 с Arduino UNO.

Необходимые компоненты

Arduino UNO
74HC595 Регистр сдвига IC
Макетная плата
8 светодиодов
8 резисторов 1 кОм
Первая цепь питания 5 В3

Конструкция 9 Подключение проводов вывод последовательного входа регистра сдвига 74HC595 на вывод 4 Arduino.Затем подключите контакты часов и защелки, то есть контакты 11 и 12 74HC595 к контактам 6 и 5 Arduino соответственно.

Теперь подключите 8 светодиодов с отдельными резисторами ограничения тока 1 кОм к 8 выходным контактам 74HC595 IC. Что касается источника питания, подключите отдельный источник питания 5 В к микросхеме 74HC595 с общим заземлением к Arduino, а не подайте 5 В от Arduino.

Код

Ниже приведен простой код для последовательного включения светодиодов.

Рабочий

Давайте теперь попробуем разобраться в работе этого проекта.Первоначально все светодиоды будут выключены, поскольку светодиод байтовой переменной установлен на 0. Теперь каждый бит устанавливается на 1 с помощью функции «bitSet» и смещается с помощью функции «shiftOut».

Соответственно, каждый светодиод будет включаться в одинаковой последовательности. Если вы хотите выключить светодиод, вы можете использовать функцию «bitClear».

Приложения

ИС сдвигового регистра 74HC595 или любой аналогичный сдвиговый регистр в этом отношении можно использовать в следующих приложениях:

LED Control
Сетевые коммутаторы
Серверы
Power Infrastructure
Industrial Control
Electronic Appliances
Простое преобразование данных из последовательного в параллельный
Логика захвата и хранения

7-сегментный дисплей со сдвиговым регистром 74HC595

/ *

* 7-сегментный дисплей со сдвиговым регистром 74HC595

* Пример 4-значного счетчика .

* Используется 7-сегментный дисплей с общим анодом.

* Это бесплатное программное обеспечение БЕЗ ГАРАНТИЙ.

* https://simple-circuit.com/

* /

// определение кнопки счетчика

#define button A0

// определение контактов регистра сдвига

#define clockPin 7 // тактовый вывод

#define dataPin 6 // data pin

// общие выводы четырехзначных определений

#define Dig1 5

#define Dig2 4

#define Dig3 3

#define Dig4 2

// объявления переменных

byte current_digit;

int count = 0;

void disp (номер байта, bool dec_point = 0);

void setup ()

{

pinMode (кнопка, INPUT_PULLUP);

pinMode (Dig1, ВЫХОД);

pinMode (Dig2, ВЫХОД);

pinMode (Dig3, ВЫХОД);

pinMode (Dig4, ВЫХОД);

pinMode (clockPin, ВЫХОД);

pinMode (dataPin, ВЫХОД);

disp_off (); // выключить дисплей

// Конфигурация прерывания переполнения модуля Timer1

TCCR1A = 0;

TCCR1B = 1; // включаем Timer1 с предварительным делителем = 1 (16 тиков по 1 мкс)

TCNT1 = 0; // установить значение предварительной загрузки Timer1 на 0 (сброс)

TIMSK1 = 1; // разрешить прерывание переполнения таймера 1

}

ISR (TIMER1_OVF_vect) // подпрограмма обслуживания прерывания таймера 1 (ISR)

{

disp_off (); // выключить дисплей

switch (current_digit)

{

case 1:

disp (count / 1000); // готовимся к отображению цифры 1 (крайняя левая)

digitalWrite (Dig1, LOW); // включаем цифру 1

break;

case 2:

disp ((count / 100)% 10); // готовимся к отображению цифры 2

digitalWrite (Dig2, LOW); // включаем цифру 2

break;

case 3:

disp ((count / 10)% 10); // готовимся к отображению цифры 3

digitalWrite (Dig3, LOW); // включаем цифру 3

break;

case 4:

disp (count% 10); // готовимся к отображению цифры 4 (крайняя правая)

digitalWrite (Dig4, LOW); // включаем цифру 4

}

current_digit = (current_digit% 4) + 1;

}

// основной цикл

void loop ()

{

if (digitalRead (button) == 0)

{

count ++; // увеличиваем «count» на 1

if (count> 9999)

count = 0;

задержка (200); // ждать 200 миллисекунд

}

void disp (номер байта, bool dec_point)

{

переключатель (число)

{

case 0: // print 0

shiftOut (dataPin , clockPin, MSBFIRST, 0x02 |! dec_point);