74HC595: Kompleksowy przewodnik po 8-bitowych układach rejestru o wysokiej wydajności
Rejestry zmiany biegów to urządzenia, które używają sekwencyjnej logiki do przechowywania i przesyłania danych binarnych.Są to obwody dwukierunkowe, które przenoszą każdy bit danych z wejścia do wyjścia z każdym impulsem zegara.Obecnie istnieją różne modele rejestrów zmian, wśród których 74HC595 jest takim rejestrem zmiany wyjściowej seryjnej na równoległy.Jego funkcją jest konwersja sygnałów szeregowych na sygnały równoległe, powszechnie stosowane w wiórach napędzających różne cyfrowe rurki i ekrany macierzy DOT.W tym artykule wprowadzono swoje szczegółowe informacje z aspektów konfiguracji i aplikacji PIN.Katalog
1. Przegląd 74HC595
2. Konfiguracja pinów i funkcje
3. Diagram logiczny 74HC595
4. Zastosowania 74HC595
5. Przypadki użycia 74HC595
6. Zwiększenie zdolności jazdy 74HC595
1. Przegląd 74HC595
74HC595 to 8-bitowy rejestr zmiany, który łączy wejście szeregowe z równoległym wyjściem, oferując unikalne opcje wyjściowe TRI-State.Ten złożony komponent działa poprzez odbieranie danych szeregowych poprzez wejście danych szeregowych (SDI) na rosnącej krawędzi zegara szeregowego (SCK).Wewnętrzny 8-bitowy rejestr przesunięcia przetwarza dane, sekwencyjnie wyprowadzając z terminalu Q7-najwyższy punkt wyjścia danych szeregowych.
- Zegar szeregowy (SCK): uruchomiony na rosnącej krawędzi
- Wejście danych szeregowych (SDI): odbiera 8-bitowe dane
- Q7 'Terminal: najwyższe bity wyjściowe danych szeregowych
- Konwersja na równoległe wyjście rozwija się na rosnącej krawędzi kontroli zatrzasku (LCK).W tej chwili dane w 8-bitowym rejestrze zmiany są zablokowane w 8-bitowym równoległym rejestrze wyjściowym.Wartości odsłonięte przez równoległe wyjścia są takie same jak te przechowywane w nich, w zależności od niskiego sygnału włączania wyjściowego (OE) (włączonego).
- Control zatrzasku (LCK): aktywowany na rosnącej krawędzi
- Włącz wyjście (OE): aktywowany, gdy jest niski
Alternatywy i równoważne opcje
SN74HC595MPWREP
SN74HC595MPWREP
2. Konfiguracja pinów i funkcje
74HC595 ma 16 pinów, których układ dowodzi jego wszechstronności:
- Ser (PIN 1): Brama dla danych szeregowych, PIN SER, pomaga w transmisji bitowej do układu do układu.Inicjuje transfer danych równolegle, jeden impuls zegara na raz.
- RCLK (PIN 2): Działając jako wejście zegara rejestru, RCLK nadzoruje przemieszczanie danych z rejestru zmiany do rejestru wyjściowego, zapewniając zsynchronizowane przechowywanie danych.
- SRCLK (PIN 3): Ten rejestr zmianowy Pin wejściowy koordynuje operacje zmiany biegów, zarządzając tempem konwersji danych.
- OE (PIN 4): Wejście wyjściowe Wejście wskazuje przesyłanie danych przez szpilki wyjściowe, przełączanie między stanami włączonymi i wyłączonymi za pomocą poziomu napięcia.
- DS (PIN 5): Dwukierunkowe wejście danych szeregowych, DS zapewnia alternatywny punkt wprowadzania danych, zwiększając elastyczność komunikacji.
- ST_CP (PIN 6): Wprowadzenie magazynu wyjściowego Wejście Wejście Zegar Kontroluje czas pamięci danych w pinach wyjściowych, odzwierciedlając zmiany w sygnał zegara spustu.
- SH_CP (PIN 7): Kontroluje wejście zegara rejestru przesunięcia, SH_CP ma kluczowe znaczenie dla migracji danych w sekwencji do rejestru przesunięcia.
- Q7 '(Pin 8) do Q0-Q7 (PINS 9-16): Te punkty wyjściowe reprezentują rdzeń równoległej propagacji danych, odzwierciedlając dane rejestru przesunięcia od najniższego do najwyższego bitu.
3. Diagram logiczny 74HC595
4. Zastosowania 74HC595
74HC595 wyróżnia się w wielu obszarach, pokazując jego zdolność adaptacyjną i wydajność:
Kontrola przekaźnika: jego funkcjonalność wyjściowa równoległa umożliwia jednoczesną kontrolę wielu przekaźników, z których każda jest w stanie manipulować jednym lub więcej urządzeń elektrycznych.Umożliwia to tworzenie dynamicznych i solidnych systemów sterowania elektrycznego.
Ekspansja wyjściowa cyfrowa: Łącząc piny wyjściowe mikrokontrolera z szeregowym wejściem 74HC595, porty wyjściowe można wygodnie rozszerzyć, rozszerzając w ten sposób kontrolę nad innymi urządzeniami.
Kontrola wyświetlania: W scenariuszach sterowania LCD 74HC595 płynnie przenosi dane wyświetlane na ekranie za pomocą jego konwersji seryjnej na równoległą, zapewniając bezproblemowe aktualizacje tekstu, obrazów lub wideo.
Muzyka Beat Lights: Integracja algorytmów sterowania Beat z 74HC595 może tworzyć efekty LED doskonale zsynchronizowane z rytmem muzycznym.Ta fuzja oddaje esencję bitów muzycznych, przekształcając je w urzekające wyświetlacze LED o różnych częstotliwościach, jasności i kolorach.
5. Przypadki użycia 74HC595
5.1 Projektowanie wielokierunkowego wyświetlacza LED przy użyciu 74HC595
5.1.1 Metoda wyświetlania statycznego
W dziedzinie wyświetlaczy statycznych każda linia wyboru segmentu LED jest ściśle podłączona do równoległych wyjść 74HC595.Ten schemat połączenia pozwala każdemu cyfrowi wyświetlać niezależnie, a zmiany znaków są bezpośrednio zarządzane przez wyniki poszczególnych układów 74HC595.
- Wyjścia równoległe: każde 74HC595 kontroluje cyfrę.
- Zmiany postaci: wyświetlacz może pokazać różne znaki.
- Chociaż wymagające zasoby, wymagające n 74HC595 i N+3 I/O dla N-cyfrowego wyświetlacza LED, ta metoda podkreśla również złożoność i konsekwencje kosztów związane z wielokierunkowymi wyświetlaczami LED.
5.1.2 Metoda wyświetlania dynamicznego
Aby uprościć projektowanie obwodów, zmniejszyć koszty i zaoszczędzić zasoby systemowe dla wielokierunkowych wyświetlaczy LED, przyjęto zjednoczone podejście.Tutaj kody segmentowe wszystkich cyfr są równoległe i zarządzane przez pojedynczy układ 74HC595.
- Ujednolicona kontrola: pojedynczy 74HC595 kontroluje wszystkie segmenty cyfrowe.
- Metoda skanowania: Znaki są wyświetlane sekwencyjnie na diodach LED.
- Korzystając z technologii skanowania, w dowolnym momencie wyświetla się tylko jeden znak LED, przechodząc przez każdą cyfrę, aby przedstawić zamierzone znaki.Funkcja zatrzasku 74HC595 eliminuje potrzebę dodatkowych opóźnień, ułatwiając trwałość efektu widzenia bez poświęcania prędkości operacyjnej.
5.2 Projekt obwodu LED napędu za pomocą układu 74HC595
Chip 74HC595 jest członkiem serii 74, znanej z szybkiego działania, niskiego zużycia energii i łatwości użytkowania.Służy jako skuteczny most między mikrokontrolerami i wyświetlaczami LED, oferując wiele zalet.
5.2.1 Wyświetlacze LED
Wyświetlacze LED, zwłaszcza siedmiosegmentowe wyświetlacze LED, są preferowane ze względu na ich opłacalność, niskie zużycie energii i niezawodność.Podczas gdy dostępne są dedykowane sterowniki LED, ich wyższe koszty sprawiają, że 74HC595 jest preferowanym wyborem dla systemów świadomych budżetu i uproszczonych.
Zalety korzystania z 74HC595: Szybka prędkość, niskie zużycie energii, zdolne do zwiększania różnej liczby diod LED.
Elastyczność i wydajność energetyczna: 74HC595 umożliwia łatwą kontrolę jasności i operacje oszczędzające energię, odpowiednie zarówno dla wspólnych wyświetlaczy anody, jak i wspólnych wyświetlaczy katody.
Elastyczność i wydajność energetyczna: 74HC595 umożliwia łatwą kontrolę jasności i operacje oszczędzające energię, odpowiednie zarówno dla wspólnych wyświetlaczy anody, jak i wspólnych wyświetlaczy katody.
5.2.2 Projektowanie przy użyciu 74HC595 CHip
Ta konfiguracja jest zilustrowana przez projekt interfejsu z mikrokontrolerem AT89C2051 i 74HC595, prezentując wyświetlacz napięcia za pomocą trzech cyfrowych rur, podkreślając znaczenie uporządkowanej prezentacji danych i regulowanej jasności.
Piny kontrolne (P115, P116, P117): Zarządzaj jasnością i sekwencją wyświetlaczy LED.
6. Zwiększenie zdolności jazdy 74HC595
Bufory lub sterowniki: użycie buforów takich jak 74LS244 (jednokierunkowa) lub 74LS245 (dwukierunkowa) może zwiększyć siłę i stabilność napędu sygnału.
Odpowiedni zasilacz: Zapewnienie zasilania w zalecanym zakresie napięcia i ma wystarczającą moc, aby spełnić wymagania dotyczące obciążenia, ma kluczowe znaczenie dla optymalnej wydajności.
Obwody napędu zewnętrznego: dla obciążeń przekraczających bezpośrednią możliwości wyjściowe 74HC595, zewnętrzne obwody napędu za pomocą tranzystorów, FET lub dedykowanych układów sterowników mogą wzmocnić sygnał wyjściowy.
Rozważania układu PCB: Minimalizacja oporności i indukcyjności w śladach PCB mogą poprawić wydajność transmisji sygnału, unikając nadmiernego szumu i zakłóceń w celu utrzymania jakości sygnału.
Odpowiednie rezystory obciążenia: wybór rezystorów obciążenia na podstawie
W przypadku charakterystyki urządzenia obciążenia może zapobiec sytuacji nadprądowych, które mogą uszkodzić układ 74HC595.
Konfiguracja wyjściowa równoległej: W przypadku aplikacji wymagających dużej liczby urządzeń o podobnych wymaganiach dotyczących jazdy, równoległym do wyjść wielu układów 74HC595 może zwiększyć ogólną zdolność jazdy, pod warunkiem, że połączony prąd nie przekracza maksymalnego limitu wyjściowego układu.
Często Zadawane Pytania
1. Czy 74HC595 jest mikrokontrolem?
74HC595 to rejestr zmiany biegów działający w protokole z równoległym wyjściem.Otrzymuje dane seryjnie z mikrokontrolera, a następnie wysyła te dane za pomocą równoległych pinów.
2. Jaka jest funkcja 74HC595?
74HC595 jest szybkim urządzeniem CMOS.Ośmiutowy rejestr zmiany akceptuje dane z wejścia szeregowego (DS) z każdym dodatnim przejściem zegara rejestru zmiany (SHCP).Po ustawieniu na niskie funkcję resetowania ustawia wszystkie wartości rejestru zmiany na zero niezależnie od wszystkich zegarów.
3. Ile prądu może wytrzymać 74HC595?
Arkusz danych dla 74HC595 stwierdza, że każde wyjście może zapewnić co najmniej 35 mA prądu, ponieważ jest to maksymalny dozwolony prąd wyjściowy.To wyraźnie przekracza 25mA dozwolone przez µC.Kolejnym ograniczeniem jest całkowita kwota prądu dostarczona przez 74HC595 nie powinna przekraczać 70 mA.
4. Jaka jest różnica między MAX7219 a 74HC595?
74HC595 jest rejestrem zmiany, podczas gdy MAX7219 jest multipleksowanym sterownikiem wyświetlania.Dlatego nie robią tego samego.W przypadku używania multipleksowanego wyświetlacza MAX7219 byłby (więcej) łatwy w użyciu z Picaxe, ponieważ zadanie multipleksowania wyświetlacza jest wykonywane przez MAX7219, a nie picaxe, ale jest droższe.