คู่มือที่ดีที่สุดสำหรับ 74HC595: ชิปการลงทะเบียนกะ 8 บิตที่มีประสิทธิภาพ
2024-04-19 4035

การลงทะเบียน Shift เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ตรรกะตามลำดับเพื่อจัดเก็บและถ่ายโอนข้อมูลไบนารีมันเป็นวงจรสองทิศทางที่เคลื่อนย้ายข้อมูลแต่ละบิตจากอินพุตไปยังเอาต์พุตในทุก ๆ นาฬิกาพัลส์ขณะนี้มีโมเดลการลงทะเบียนแบบกะที่หลากหลายซึ่ง 74HC595 นั้นเป็นการลงทะเบียนการเลื่อนการส่งออกแบบอนุกรมแบบขนานฟังก์ชั่นของมันคือการแปลงสัญญาณอนุกรมเป็นสัญญาณแบบขนานและมักใช้ในชิปไดรเวอร์สำหรับหลอดดิจิตอลต่างๆและหน้าจอเมทริกซ์ DOTบทความนี้จะแนะนำข้อมูลเฉพาะในแง่ของหมุดและแอปพลิเคชัน

74HC595 เป็นอินพุตอนุกรม 8 บิต, การลงทะเบียนการเลื่อนเอาต์พุตแบบขนานและเอาต์พุตแบบขนานของมันเป็นเอาต์พุตสามสถานะบนขอบที่เพิ่มขึ้นของ SCK (นาฬิกาอนุกรม) ข้อมูลอนุกรมจะถูกป้อนเข้าสู่การลงทะเบียนการเลื่อน 8 บิตภายในผ่าน SDL (อินพุตข้อมูลอนุกรม) และเอาต์พุตจากเทอร์มินัล Q7 'เอาต์พุตแบบขนานเกิดขึ้นที่ขอบที่เพิ่มขึ้นของ LCK (การควบคุมสลัก)ในเวลานี้ข้อมูลในการลงทะเบียนกะ 8 บิตจะถูกเชื่อมต่อลงในการลงทะเบียนเอาต์พุตแบบขนาน 8 บิตเมื่อสัญญาณควบคุม OE (เอาต์พุต) ต่ำ (สถานะเปิดใช้งาน) ค่าเอาต์พุตของเทอร์มินัลเอาต์พุตแบบขนานเท่ากับค่าที่เก็บไว้ในการลงทะเบียนเอาต์พุตแบบขนาน

- SN74HC595MPWREP

74HC595 มีทั้งหมด 16 พินแผนภาพพินเฉพาะและฟังก์ชั่นของมันมีดังนี้

PIN SER คือพินอินพุตข้อมูลอนุกรมของ 74HC595ข้อมูลสามารถป้อนเข้าไปในชิปทีละบิตผ่านพินนี้เมื่อทำงานเราจะป้อนข้อมูลอนุกรมไปยังพินนี้ก่อนจากนั้นเลื่อนข้อมูลอินพุตไปยังการลงทะเบียนกะทีละบิตผ่านพินนาฬิกาเพื่อให้ได้การส่งข้อมูลแบบขนาน

พิน RCLK คือพินอินพุตนาฬิกาลงทะเบียนของ 74HC595เมื่อข้อมูลอินพุตทั้งหมดถูกเปลี่ยนเป็น Shift Register เราจะปรับการเปลี่ยนแปลงระดับของ PIN RCLK เพื่อเปลี่ยนข้อมูลในการลงทะเบียน Shift ลงในการลงทะเบียนเอาต์พุตในเวลาเดียวกันฟังก์ชั่นของ PIN นี้คือการควบคุมการทำงานของข้อมูล

PIN SRCLK คือ PIN อินพุตนาฬิกา SHIFT ลงทะเบียนของ 74HC595ในระหว่างการดำเนินการกะเราเปลี่ยนข้อมูลอินพุตไปยังการลงทะเบียน Shift โดยควบคุมการเปลี่ยนแปลงระดับของพิน SRCLKฟังก์ชั่นของพินนี้คือการควบคุมสัญญาณนาฬิกาของการทำงานกะ

พิน OE คือเอาต์พุตเปิดใช้งานพินอินพุตของ 74HC595โดยการควบคุมระดับของพินนี้เราสามารถเปิดใช้งานหรือปิดใช้งานพินเอาต์พุตเมื่อพิน OE สูงพินเอาต์พุตจะถูกปิดใช้งานและไม่มีการส่งข้อมูลอินพุตเมื่อพิน OE ต่ำพินเอาต์พุตจะผ่านข้อมูลอินพุต

PIN DS เป็นพินอินพุตข้อมูลอนุกรมแบบสองทิศทางของ 74HC595ซึ่งแตกต่างจาก PIN 1 (SER) PIN DS สามารถควบคุมได้โดยวงจรภายนอกเพื่อใช้การสื่อสารแบบสองทิศทางพินนี้จะสลับระหว่างโหมดอินพุตอนุกรมและโหมดเอาต์พุตแบบขนาน

PIN ST_CP คือพินอินพุตนาฬิกา Flip-Flop ที่จัดเก็บข้อมูลเอาต์พุตของ 74HC595เมื่อการเปลี่ยนแปลงสัญญาณนาฬิกา Flip-Flop Output ข้อมูลในหน่วยความจำเอาต์พุตจะถูกเก็บไว้ในพินเอาต์พุตตามอินพุตปัจจุบันฟังก์ชั่นของ PIN นี้คือการควบคุมการทำงานของข้อมูล

PIN sh_cp คือพินอินพุตนาฬิกาของ Shift register ของ 74hc595เมื่อสัญญาณนาฬิกา Shift Register เปลี่ยนไปข้อมูลอินพุตจะถูกเปลี่ยนเป็น SHIFT ลงทะเบียนบิตทีละบิตฟังก์ชั่นของพินนี้คือการควบคุมสัญญาณนาฬิกาของการทำงานกะ

PIN Q7 'คือพินบิตที่ 8 (บิตสูงสุด) ของ 74HC595 ซึ่งใช้เพื่อส่งออกข้อมูลบิตที่ 8 ในการลงทะเบียน Shiftสถานะระดับของ PIN นี้จะถูกกำหนดโดยข้อมูลอินพุตและข้อมูลในการลงทะเบียน Shift

พิน Q0 ถึง Q7 เป็นหมุดเอาท์พุท 8 ตัวของ 74HC595 (รวมถึง Q0 ถึง Q7) ซึ่งใช้ในการส่งออกข้อมูลจากบิตต่ำสุดไปยังบิตสูงสุดในการลงทะเบียนกะแต่ละพินสอดคล้องกับเอาต์พุตข้อมูลบิตผ่านหมุดเหล่านี้ข้อมูลในการลงทะเบียน Shift สามารถส่งออกไปยังวงจรภายนอกแบบขนาน

74HC595 มักใช้ในพื้นที่ต่อไปนี้

ลักษณะเอาต์พุตแบบขนานของ 74HC595 ทำให้สามารถขับเคลื่อนรีเลย์หลายรายการในเวลาเดียวกันและแต่ละรีเลย์สามารถควบคุมอุปกรณ์ไฟฟ้าหนึ่งตัวขึ้นไปดังนั้นด้วยการออกแบบวงจรเหตุผลและการเขียนโปรแกรมเราสามารถสร้างระบบควบคุมไฟฟ้าที่ยืดหยุ่นและทรงพลัง

ด้วยการเชื่อมต่อพินเอาท์พุทของไมโครคอนโทรลเลอร์กับพินอินพุตอนุกรมของ 74HC595 เราสามารถตระหนักถึงฟังก์ชั่นการขยายตัวของพอร์ตเอาต์พุตดังนั้นจึงให้พินเอาท์พุทที่ควบคุมได้มากขึ้นด้วยวิธีนี้เราสามารถใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติเอาต์พุตคู่ขนานของ 74HC595 เพื่อขยายพอร์ตเอาต์พุตที่ จำกัด ของไมโครคอนโทรลเลอร์ไปยังจุดควบคุมที่มากขึ้นตระหนักถึงการควบคุมอุปกรณ์หรือส่วนประกอบหลายอย่างที่แม่นยำ

ในสถานการณ์ของการควบคุมจอแสดงผล LCD 74HC595 สามารถใช้อินพุตอนุกรมและลักษณะเอาต์พุตแบบขนานเพื่อย้ายข้อมูลการแสดงผลที่ส่งจากไมโครคอนโทรลเลอร์ไปยังการลงทะเบียนภายในทีละหนึ่งต่อจากนั้นจะส่งออกข้อมูลเหล่านี้ควบคู่ไปกับวงจรไดรเวอร์ของ LCD ผ่านการทำงานของล็อคด้วยวิธีนี้เราสามารถอัปเดตเนื้อหาบนจอแสดงผล LCD แบบไดนามิกไม่ว่าจะเป็นข้อความรูปภาพหรือวิดีโอในลักษณะที่ราบรื่น

เมื่อเรารวมอัลกอริทึมการควบคุมจังหวะเข้ากับ 74HC595 SHIFT register เราสามารถสร้างเอฟเฟกต์ไฟ LED อย่างชาญฉลาดซึ่งได้รับการซิงโครไนซ์อย่างสมบูรณ์แบบกับจังหวะของเพลงอัลกอริทึมการควบคุมจังหวะในฐานะแกนกลางมีหน้าที่รับผิดชอบในการจับการเปลี่ยนแปลงจังหวะของเพลงอย่างแม่นยำและสร้างสัญญาณควบคุมที่สอดคล้องกันสัญญาณเหล่านี้ไม่ได้เป็นเพียงคำสั่งการสลับง่าย ๆ เท่านั้นพวกเขาสามารถมีความถี่ความสว่างและการเปลี่ยนสีของไฟ LED กะพริบ74HC595 สามารถควบคุมสถานะเปิด/ปิดของ LED หลายตัวได้อย่างสะดวกโดยใช้อินพุตอนุกรมและลักษณะเอาต์พุตแบบขนาน

บรรทัดการเลือกเซ็กเมนต์ของจอแสดงผล LED แต่ละรายการเชื่อมต่อกับเอาต์พุตแบบขนานของ 74HC595 เพื่อให้แต่ละบิตสามารถแสดงได้อย่างอิสระ (ดูรูปด้านล่าง)ในเวลาเดียวกันเนื่องจากการแสดงผลของแต่ละบิตถูกควบคุมโดยพอร์ตเอาต์พุตแบบขนาน 74HC595 อิสระรหัสการเลือกเซ็กเมนต์ของมันจึงถูกควบคุมดังนั้นอักขระที่แสดงอาจแตกต่างกันอย่างไรก็ตามสำหรับข้อกำหนดการแสดงผล LED N-Bit เราต้องการ N 74HC595 ชิปและสาย N+3 I/Oสิ่งนี้ใช้ทรัพยากรมากขึ้นและค่าใช้จ่ายค่อนข้างสูงเห็นได้ชัดว่าการออกแบบดังกล่าวไม่เป็นประโยชน์สำหรับการแสดง LED แบบหลายหลักเพราะมันเพิ่มความซับซ้อนและภาระค่าใช้จ่ายของระบบ

ในแอพพลิเคชั่นการแสดงผล LED แบบหลายบิตเพื่อลดความซับซ้อนของวงจรลดต้นทุนและบันทึกทรัพยากรระบบเราสามารถเชื่อมต่อการเลือกรหัสเซ็กเมนต์ N-bit ทั้งหมดในแบบขนานและควบคุมพวกเขาด้วย 74HC595 (ดูรูปด้านล่าง)เนื่องจากรหัสการเลือกเซ็กเมนต์ของ LED ทั้งหมดถูกควบคุมอย่างสม่ำเสมอโดยพอร์ตเอาต์พุตแบบขนานของ 74HC595 นี้ตลอดเวลา LED N-Bit จะแสดงอักขระเดียวกันหากเราต้องการให้แต่ละ LED แสดงอักขระที่แตกต่างกันเราควรใช้วิธีการสแกนซึ่งหมายความว่าในเวลาใดก็ตามเรามีเพียงหนึ่งในไฟ LED ที่แสดงอักขระในช่วงเวลาหนึ่งพอร์ตเอาต์พุตแบบขนานของ 74HC595 จะส่งออกรหัสการเลือกเซ็กเมนต์ของอักขระที่เกี่ยวข้องในเวลาเดียวกันพอร์ต I/O ควบคุมบิตจะส่งระดับแฟลชไปยังบิตแสดงผลเพื่อให้แน่ใจว่าอักขระที่เกี่ยวข้องจะปรากฏขึ้นอย่างถูกต้องกระบวนการนี้จะดำเนินการในทางกลับกันเพื่อให้ LED แต่ละตัวแสดงตัวละครที่ควรแสดงในแต่ละครั้งเป็นที่น่าสังเกตว่าเนื่องจาก 74HC595 มีฟังก์ชั่นล็อคและต้องใช้เวลาในการเลือกรหัสเซ็กเมนต์อินพุตอนุกรมในการดำเนินการจริงเราไม่ต้องการความล่าช้าเพิ่มเติมเพื่อสร้างผลกระทบต่อการมองเห็น

ชิป 74HC595 เป็นสมาชิกของซีรี่ส์ 74มันมีลักษณะของความเร็วที่รวดเร็วการใช้พลังงานต่ำและการทำงานที่ง่ายสามารถใช้งานได้ง่ายเป็นอินเตอร์เฟสไมโครคอนโทรลเลอร์เพื่อขับ LED

จอแสดงผลไดโอดแสงที่เปล่งแสงเจ็ดเซ็กเมนต์หรือที่เรียกว่าจอแสดงผล LED ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการใช้เครื่องมือประเภทต่าง ๆ เนื่องจากราคาต่ำการใช้พลังงานต่ำและประสิทธิภาพที่เชื่อถือได้มีไดรเวอร์ LED เฉพาะหลายประเภทในตลาดปัจจุบันแม้ว่าส่วนใหญ่ของพวกเขาจะอุดมไปด้วยฟังก์ชั่น แต่ราคาของพวกเขาก็สูงตามลำดับดังนั้นการใช้ไดรฟ์เหล่านี้ในระบบต้นทุนต่ำและง่าย ๆ ไม่เพียง แต่เสียทรัพยากร แต่ยังเพิ่มต้นทุนของผลิตภัณฑ์การใช้ LED 74HC595 เพื่อขับเคลื่อนมีข้อได้เปรียบมากมายประการแรกความเร็วในการขับขี่นั้นรวดเร็วและการใช้พลังงานค่อนข้างต่ำประการที่สอง 74HC595 สามารถขับ LED จำนวนที่แตกต่างกันได้อย่างยืดหยุ่นไม่ว่าจะเป็นจอแสดงผล LED แคโทดทั่วไปหรือจอแสดงผล LED ขั้วบวกทั่วไปสามารถจัดการได้อย่างง่ายดายนอกจากนี้ผ่านการควบคุมซอฟต์แวร์เราสามารถปรับความสว่างของ LED ได้อย่างง่ายดายและปิดการแสดงผลเมื่อจำเป็น (ข้อมูลยังคงอยู่) ลดการใช้พลังงานเพิ่มเติมและตื่นขึ้นมาแสดงได้ตลอดเวลาเมื่อจำเป็นวงจรที่ออกแบบมาโดยใช้ 74HC595 ไม่เพียง แต่มีซอฟต์แวร์และการออกแบบฮาร์ดแวร์อย่างง่ายการใช้พลังงานต่ำความสามารถในการขับขี่ที่แข็งแกร่ง แต่ยังมีสาย I/O น้อยกว่าดังนั้นจึงกลายเป็นโซลูชันการออกแบบที่มีต้นทุนต่ำและยืดหยุ่นโดยเฉพาะอย่างยิ่งเหมาะสำหรับสถานการณ์ที่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับต้นทุนและทรัพยากร

ภาพด้านล่างเป็นวงจรแผงแสดงผลที่ออกแบบมาโดยใช้อินเทอร์เฟซ AT89C2051 และ 74HC595

P115, P116 และ P117 ของพอร์ต P1 ใช้เพื่อควบคุมการแสดงผล LEDพวกเขาเชื่อมต่อกับพิน SLCK, SCLK และ SDA ตามลำดับหลอดดิจิตอลสามหลอดใช้เพื่อแสดงค่าแรงดันไฟฟ้ามีการติดตั้งหลอดดิจิตอลสามหลอดบนแผงวงจรเพื่อแสดงค่าแรงดันไฟฟ้าในหมู่พวกเขา LED3 ตั้งอยู่ทางซ้ายสุดและ LED1 ตั้งอยู่ทางด้านขวาสุดเมื่อส่งข้อมูลเราจะส่งรหัสการแสดงผลของ LED3 ก่อนและในที่สุดก็ส่งรหัสการแสดงผลของ LED1ความสว่างของ LED ถูกควบคุมโดยการปรับความต้านทานจาก PR1 เป็น PR3การออกแบบนี้ไม่เพียง แต่ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเป็นระเบียบของการแสดงข้อมูล แต่ยังช่วยให้สามารถปรับความสว่างได้อย่างยืดหยุ่น

การเพิ่มบัฟเฟอร์หรือไดรเวอร์ลงในเอาต์พุตของ 74HC595 เช่น 74LS244 (ทิศทางเดียว) หรือ 74LS245 (สองทิศทาง) และชิปคนขับรถบัสอื่น ๆ สามารถเพิ่มความสามารถในการขับขี่ของสัญญาณและปรับปรุงความเสถียรของสัญญาณ

โปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟที่ 74HC595 อยู่ในช่วงที่กำหนดและพลังงานของมันแข็งแกร่งพอที่จะตอบสนองความต้องการการขับขี่ของโหลดที่ต้องการหากแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟไม่เพียงพออาจทำให้แอมพลิจูดของสัญญาณเอาต์พุตลดลงซึ่งจะส่งผลต่อความสามารถในการขับขี่และทำให้ไม่สามารถขับเคลื่อนโหลดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

หากเอาต์พุตของ 74HC595 ไม่เพียงพอที่จะขับเคลื่อนโหลดที่ต้องการโดยตรงเราสามารถเพิ่มวงจรไดรเวอร์ภายนอกเช่นการใช้ทรานซิสเตอร์หลอดเอฟเฟกต์ฟิลด์ (FET) หรือชิปไดรเวอร์พิเศษเพื่อขยายสัญญาณเอาต์พุตของ 74HC595

ในการเดินสาย PCB เราควรพยายามลดความต้านทานและการเหนี่ยวนำของการเดินสายเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งสัญญาณนอกจากนี้โปรดหลีกเลี่ยงการสร้างสัญญาณรบกวนและเสียงรบกวนมากเกินไปในสายไฟเพื่อไม่ให้ส่งผลกระทบต่อคุณภาพสัญญาณเอาต์พุต 74HC595

เราควรเลือกความต้านทานโหลดที่เหมาะสมตามลักษณะของอุปกรณ์โหลดหากความต้านทานโหลดมีขนาดเล็กเกินไปมันจะนำไปสู่กระแสมากเกินไปและอาจสร้างความเสียหายให้กับชิป 74HC595ในทางกลับกันหากตัวต้านทานโหลดมีขนาดใหญ่เกินไปอาจไม่สามารถรับสัญญาณสัญญาณเอาต์พุตที่เพียงพอ

หากจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์มากขึ้นและข้อกำหนดการขับขี่ของอุปกรณ์เหล่านี้มีความคล้ายคลึงกันเราสามารถพิจารณาการขนานกับเอาต์พุตของ 74HC595 หลายตัวเพื่อเพิ่มความสามารถในการขับขี่โดยรวมอย่างไรก็ตามก่อนที่จะขนานให้แน่ใจว่าข้อกำหนดการขับขี่ของอุปกรณ์เหล่านี้เข้ากันได้และกระแสรวมหลังจากการขนานจะต้องไม่เกินขีด จำกัด กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่ 74HC595 เพื่อไม่ให้เกิดความเสียหายต่อชิปหรือส่งผลกระทบต่อเอฟเฟกต์การขับขี่

74HC595 เป็นการลงทะเบียนแบบกะซึ่งทำงานบนอนุกรมในโปรโตคอลคู่ขนานมันได้รับข้อมูลตามลำดับจากไมโครคอนโทรลเลอร์แล้วส่งข้อมูลนี้ผ่านพินขนาน

74HC595 เป็นอุปกรณ์ CMOS ความเร็วสูงข้อมูล ACCPETS การลงทะเบียนแบบกะแปดบิตจากอินพุตแบบอนุกรม (DS) ในการเปลี่ยนแปลงเชิงบวกแต่ละครั้งของนาฬิกา Shift Register (SHCP)เมื่อยืนยันต่ำฟังก์ชั่นการรีเซ็ตจะตั้งค่าการลงทะเบียนกะทั้งหมดเป็นศูนย์และเป็นอิสระของนาฬิกาทั้งหมด

แผ่นข้อมูลของ 74HC595 ระบุว่าแต่ละเอาต์พุตสามารถส่งอย่างน้อย 35mA เนื่องจากนี่คือกระแสสูงสุดที่อนุญาตสิ่งนี้ชัดเจนมากขึ้นจากนั้น 25mA ที่อนุญาตของ µCมีข้อ จำกัด อื่น: 74HC595 ต้องไม่ให้ทั้งหมดมากกว่า 70mA

74HC595 คือการลงทะเบียนแบบกะและ MAX7219 เป็นไดรเวอร์การแสดงผลแบบมัลติเพล็กซ์ดังนั้นพวกเขาทั้งคู่ไม่ทำสิ่งเดียวกันMAX7219 จะใช้กับ Picaxe ได้ง่ายกว่า (มาก) หากมัลติเพล็กซ์แสดงเป็นงานมัลติเพล็กซ์นั้นทำโดย MAX7219 และไม่ใช่ Picaxe แต่มีราคาแพงกว่า