Hướng dẫn cuối cùng cho 74HC595: Chip đăng ký dịch chuyển 8 bit hiệu quả
2024-04-19 4012

Thanh ghi Shift là một thiết bị sử dụng logic tuần tự để lưu trữ và chuyển dữ liệu nhị phân.Đó là một mạch hai chiều di chuyển từng bit dữ liệu từ đầu vào sang đầu ra trên mỗi xung đồng hồ.Hiện tại có một loạt các mô hình đăng ký thay đổi, trong đó 74HC595 là một thanh ghi dịch chuyển đầu ra song song nối tiếp như vậy.Chức năng của nó là chuyển đổi tín hiệu nối tiếp thành tín hiệu song song và thường được sử dụng trong chip trình điều khiển cho các ống kỹ thuật số và màn hình ma trận DOT khác nhau.Bài viết này sẽ giới thiệu thông tin cụ thể của nó về các chân và ứng dụng.

74HC595 là đầu vào nối tiếp 8 bit, thanh ghi dịch chuyển đầu ra song song và đầu ra song song của nó là đầu ra ba trạng thái.Trên cạnh tăng của SCK (đồng hồ nối tiếp), dữ liệu nối tiếp được nhập vào thanh ghi dịch chuyển 8 bit bên trong thông qua SDL (đầu vào dữ liệu nối tiếp) và đầu ra từ thiết bị đầu ra Q7 '(đầu ra dữ liệu nối tiếp bit cao nhất).Đầu ra song song xảy ra trên cạnh tăng của LCK (điều khiển chốt).Tại thời điểm này, dữ liệu trong thanh ghi ca 8 bit được chốt vào thanh ghi đầu ra song song 8 bit.Khi tín hiệu điều khiển OE (đầu ra cho phép) thấp (trạng thái kích hoạt), giá trị đầu ra của đầu ra đầu ra song song bằng giá trị được lưu trữ trong thanh ghi đầu ra song song.

- SN74HC595MPWREP

74HC595 có tổng cộng 16 chân.Sơ đồ pin cụ thể và các chức năng của nó như sau.

Chân Ser là chân đầu vào dữ liệu nối tiếp của 74HC595.Dữ liệu có thể được nhập vào chip bit từng bit thông qua mã PIN này.Khi làm việc, trước tiên chúng tôi nhập dữ liệu nối tiếp vào mã PIN này và sau đó chuyển dữ liệu đầu vào vào thanh ghi dịch chuyển từng bit qua pin đồng hồ để đạt được truyền dữ liệu song song.

Chân RCLK là chân đầu vào đồng hồ thanh ghi của 74HC595.Khi tất cả các dữ liệu đầu vào được chuyển vào thanh ghi dịch chuyển, chúng tôi điều chỉnh thay đổi mức của pin RCLK để chuyển dữ liệu trong thanh ghi dịch chuyển vào thanh ghi đầu ra cùng một lúc.Chức năng của mã PIN này là kiểm soát hoạt động lưu trữ của dữ liệu.

Chân SRCLK là chân đầu vào đồng hồ thanh ghi dịch chuyển của 74HC595.Trong quá trình hoạt động thay đổi, chúng tôi chuyển dữ liệu đầu vào vào thanh ghi dịch chuyển bằng cách kiểm soát sự thay đổi mức của chân SRCLK.Chức năng của chốt này là điều khiển tín hiệu đồng hồ của hoạt động dịch chuyển.

Chân OE là chân đầu vào cho phép đầu ra của 74HC595.Bằng cách kiểm soát mức độ của pin này, chúng tôi có thể bật hoặc vô hiệu hóa chân đầu ra.Khi chân OE cao, pin đầu ra bị vô hiệu hóa và không có dữ liệu đầu vào được truyền.Khi chốt OE thấp, pin đầu ra sẽ truyền dữ liệu đầu vào.

Chân DS là chân đầu vào dữ liệu nối tiếp hai chiều của 74HC595.Không giống như chân 1 (Ser), chân DS có thể được điều khiển bởi một mạch bên ngoài để thực hiện giao tiếp hai chiều.Pin này chuyển đổi giữa chế độ đầu vào nối tiếp và chế độ đầu ra song song.

Pin ST_CP là chân đầu vào của đồng hồ Flip-flop lưu trữ đầu ra của 74HC595.Khi tín hiệu đồng hồ Flip-flop đầu ra thay đổi, dữ liệu trong bộ nhớ đầu ra sẽ được lưu trữ trong pin đầu ra dựa trên đầu vào hiện tại.Chức năng của mã PIN này là kiểm soát hoạt động lưu trữ của dữ liệu.

Pin SH_CP là chân đầu vào đồng hồ thanh ghi thay đổi của 74HC595.Khi tín hiệu đồng hồ đăng ký thay đổi, dữ liệu đầu vào sẽ được chuyển sang bit thanh ghi theo ca từng bit.Chức năng của chốt này là điều khiển tín hiệu đồng hồ của hoạt động dịch chuyển.

Chân Q7 'là chân đầu ra bit thứ 8 (bit cao nhất) là 74HC595, được sử dụng để xuất dữ liệu bit thứ 8 trong thanh ghi dịch chuyển.Trạng thái cấp của pin này được xác định bởi dữ liệu đầu vào và dữ liệu trong thanh ghi dịch chuyển.

Các chân Q0 đến Q7 là 8 chân đầu ra của 74HC595 (bao gồm Q0 đến Q7), được sử dụng để xuất dữ liệu từ bit thấp nhất đến bit cao nhất trong thanh ghi dịch chuyển.Mỗi pin tương ứng với một chút đầu ra dữ liệu.Thông qua các chân này, dữ liệu trong thanh ghi dịch chuyển có thể được đầu ra vào một mạch bên ngoài song song.

74HC595 thường được sử dụng trong các lĩnh vực sau.

Các đặc điểm đầu ra song song của 74HC595 khiến nó có thể điều khiển nhiều rơle cùng một lúc và mỗi rơle có thể điều khiển một hoặc nhiều thiết bị điện.Do đó, thông qua thiết kế và lập trình mạch hợp lý, chúng ta có thể xây dựng một hệ thống điều khiển điện linh hoạt và mạnh mẽ.

Bằng cách kết nối các chân đầu ra của vi điều khiển với các chân đầu vào nối tiếp của 74HC595, chúng tôi có thể nhận ra chức năng mở rộng của cổng đầu ra, do đó cung cấp các chân đầu ra có thể điều khiển được nhiều hơn.Theo cách này, chúng ta có thể tận dụng tính năng đầu ra song song của 74HC595 để mở rộng các cổng đầu ra giới hạn của vi điều khiển đến các điểm kiểm soát hơn, nhận ra kiểm soát chính xác nhiều thiết bị hoặc thành phần.

Trong kịch bản điều khiển màn hình LCD, 74HC595 có thể sử dụng các đặc điểm đầu ra và đầu ra song song của nó để di chuyển dữ liệu hiển thị được gửi từ vi điều khiển vào các thanh ghi bên trong của nó.Sau đó, nó xuất ra các dữ liệu này song song với mạch trình điều khiển của LCD thông qua hoạt động chốt.Theo cách này, chúng ta có thể tự động cập nhật nội dung trên màn hình LCD, cho dù đó là văn bản, hình ảnh hay video, một cách trơn tru.

Khi chúng tôi kết hợp thuật toán điều khiển Beat với thanh ghi dịch chuyển 74HC595, chúng tôi có thể khéo léo tạo ra hiệu ứng ánh sáng LED được đồng bộ hóa hoàn hảo với nhịp nhạc.Thuật toán điều khiển Beat, là cốt lõi, chịu trách nhiệm nắm bắt chính xác những thay đổi nhịp nhàng của âm nhạc và tạo ra các tín hiệu điều khiển tương ứng.Các tín hiệu này không chỉ là các lệnh chuyển đổi đơn giản, chúng có thể chứa tần số, độ sáng và thay đổi màu của đèn LED nhấp nháy.74HC595 có thể điều khiển một cách thuận tiện trạng thái bật/tắt của nhiều đèn LED bằng cách sử dụng các đặc điểm đầu vào nối tiếp và đầu ra song song của nó.

Dòng lựa chọn phân đoạn của mỗi màn hình LED được kết nối với đầu ra song song của 74HC595, để mỗi bit có thể được hiển thị độc lập (xem hình bên dưới).Đồng thời, do màn hình hiển thị của mỗi bit được điều khiển bởi cổng đầu ra song song 74HC595 độc lập, mã lựa chọn phân đoạn của nó được điều khiển, do đó các ký tự được hiển thị có thể khác nhau.Tuy nhiên, đối với các yêu cầu hiển thị đèn LED N-bit, chúng ta cần các chip N 74HC595 và các dòng I/O N+3.Điều này không chiếm nhiều tài nguyên hơn và chi phí tương đối cao.Một thiết kế như vậy rõ ràng là không có lợi cho màn hình LED nhiều chữ số vì nó làm tăng sự phức tạp và gánh nặng chi phí của hệ thống.

Trong các ứng dụng hiển thị LED nhiều bit, để đơn giản hóa mạch, giảm chi phí và tiết kiệm tài nguyên hệ thống, chúng tôi có thể kết nối tất cả các lựa chọn mã phân đoạn N bit song song và kiểm soát chúng bằng 74HC595 (tham khảo hình bên dưới).Do các mã lựa chọn phân đoạn của tất cả các đèn LED được điều khiển đồng đều bởi cổng đầu ra song song của 74HC595 này, bất cứ lúc nào, đèn LED N-bit sẽ hiển thị cùng các ký tự.Nếu chúng ta muốn mỗi LED để hiển thị các ký tự khác nhau, chúng ta nên sử dụng phương pháp quét.Điều này có nghĩa là tại bất kỳ thời điểm nào, chúng tôi chỉ có một trong các đèn LED hiển thị các ký tự.Tại một thời điểm nhất định, cổng đầu ra song song của 74HC595 sẽ xuất mã lựa chọn phân đoạn của ký tự tương ứng.Đồng thời, cổng I/O điều khiển chọn bit sẽ gửi mức nhấp nháy đến bit hiển thị để đảm bảo rằng ký tự tương ứng được hiển thị chính xác.Quá trình này sẽ được thực hiện lần lượt, để mỗi đèn LED hiển thị ký tự mà nó sẽ hiển thị tại một thời điểm.Điều đáng chú ý là vì 74HC595 có chức năng chốt và phải mất một khoảng thời gian nhất định để chọn mã phân đoạn đầu vào nối tiếp, trong hoạt động thực tế, chúng tôi không cần độ trễ bổ sung để hình thành hiệu ứng tồn tại trực quan.

Chip 74HC595 là thành viên của loạt 74.Nó có các đặc điểm của tốc độ nhanh, mức tiêu thụ năng lượng thấp và hoạt động đơn giản.Nó có thể được sử dụng dễ dàng như một giao diện vi điều khiển để điều khiển đèn LED.

Màn hình diode phát sáng bảy đoạn, còn được gọi là màn hình LED, đã được sử dụng rộng rãi trong các loại thiết bị khác nhau do giá thấp, mức tiêu thụ năng lượng thấp và hiệu suất đáng tin cậy.Có nhiều loại trình điều khiển LED chuyên dụng trên thị trường hiện tại.Mặc dù hầu hết trong số họ rất giàu chức năng, giá của chúng tương ứng cao.Do đó, sử dụng các ổ đĩa này trong các hệ thống chi phí thấp và đơn giản không chỉ lãng phí tài nguyên mà còn làm tăng chi phí của sản phẩm.Sử dụng đèn LED 74HC595 để lái có nhiều lợi thế.Đầu tiên, tốc độ lái xe của nó là nhanh và mức tiêu thụ năng lượng của nó tương đối thấp.Thứ hai, 74HC595 có thể lái một cách linh hoạt số lượng đèn LED khác nhau, cho dù đó là màn hình LED catốt phổ biến hoặc màn hình LED ANODE phổ biến, nó có thể dễ dàng xử lý nó.Ngoài ra, thông qua điều khiển phần mềm, chúng ta có thể dễ dàng điều chỉnh độ sáng của đèn LED và thậm chí tắt màn hình khi cần thiết (dữ liệu vẫn được giữ lại), giảm thêm mức tiêu thụ năng lượng và đánh thức màn hình bất cứ lúc nào khi cần.Mạch được thiết kế sử dụng 74HC595 không chỉ có thiết kế phần mềm và phần cứng đơn giản, mức tiêu thụ năng lượng thấp, khả năng lái mạnh, mà còn chiếm các dòng I/O ít hơn.Do đó, nó đã trở thành một giải pháp thiết kế chi phí thấp và linh hoạt, đặc biệt phù hợp cho các tình huống có yêu cầu nghiêm ngặt về chi phí và tài nguyên.

Hình ảnh dưới đây là một mạch bảng hiển thị được thiết kế bằng giao diện AT89C2051 và 74HC595.

P115, P116 và P117 của cổng P1 được sử dụng để kiểm soát màn hình LED.Chúng được kết nối với các chân SLCK, SCLK và SDA tương ứng.Ba ống kỹ thuật số được sử dụng để hiển thị giá trị điện áp.Ba ống kỹ thuật số được cài đặt trên bảng mạch để hiển thị giá trị điện áp.Trong số đó, LED3 nằm ở phía bên trái và LED1 nằm ở phía bên phải.Khi gửi dữ liệu, trước tiên chúng tôi gửi mã hiển thị của LED3 và cuối cùng gửi mã hiển thị của LED1.Độ sáng của đèn LED được điều khiển bằng cách điều chỉnh điện trở từ PR1 đến PR3.Thiết kế này không chỉ đảm bảo độ lệch của hiển thị dữ liệu, mà còn cho phép điều chỉnh độ sáng linh hoạt.

Thêm bộ đệm hoặc trình điều khiển vào đầu ra 74HC595, chẳng hạn như 74LS244 (đơn hướng) hoặc 74LS245 (hai chiều) và các chip điều khiển xe buýt khác, có thể tăng cường khả năng lái của tín hiệu và cải thiện độ ổn định của tín hiệu.

Vui lòng đảm bảo điện áp cung cấp năng lượng là 74HC595 nằm trong phạm vi được chỉ định và công suất của nó đủ mạnh để đáp ứng nhu cầu lái xe của tải yêu cầu.Nếu điện áp cung cấp năng lượng không đủ, nó có thể làm cho biên độ của tín hiệu đầu ra giảm, điều này ảnh hưởng đến khả năng lái của nó và do đó không thể điều khiển tải trọng hiệu quả.

Nếu đầu ra của 74HC595 không đủ để trực tiếp lái tải mong muốn, chúng ta có thể thêm một mạch trình điều khiển bên ngoài, chẳng hạn như việc sử dụng bóng bán dẫn, ống hiệu ứng trường (FET) hoặc chip trình điều khiển đặc biệt để khuếch đại tín hiệu đầu ra là 74HC595.

Trong hệ thống dây PCB, chúng ta nên cố gắng giảm thiểu điện trở và độ tự cảm của hệ thống dây điện để cải thiện hiệu suất truyền tín hiệu.Ngoài ra, vui lòng tránh tạo quá nhiều nhiễu và nhiễu trên hệ thống dây điện để không ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu đầu ra của 74HC595.

Chúng ta nên chọn điện trở tải thích hợp theo các đặc tính của thiết bị tải.Nếu điện trở tải quá nhỏ, nó sẽ dẫn đến dòng điện quá mức và có thể làm hỏng chip 74HC595.Ngược lại, nếu điện trở tải quá lớn, nó có thể không có được biên độ tín hiệu đầu ra đầy đủ.

Nếu nhiều thiết bị cần được điều khiển và các yêu cầu lái xe của các thiết bị này là tương tự nhau, chúng ta có thể xem xét song song các đầu ra của nhiều 74HC595S để tăng cường khả năng lái xe tổng thể.Tuy nhiên, trước khi song song, hãy đảm bảo rằng các yêu cầu lái xe của các thiết bị này tương thích và tổng dòng điện sau khi song song không được vượt quá giới hạn hiện tại tối đa là 74HC595, để không gây ra thiệt hại cho chip hoặc ảnh hưởng đến hiệu ứng lái xe.

74HC595 là một thanh ghi thay đổi hoạt động trên giao thức song song.Nó nhận được dữ liệu một cách tự do từ vi điều khiển và sau đó gửi dữ liệu này thông qua các chân song song.

74HC595 là một thiết bị CMOS tốc độ cao.Dữ liệu ACCPET theo số tám bit từ đầu vào nối tiếp (DS) trên mỗi lần chuyển đổi dương của Đồng hồ thanh ghi dịch chuyển (SHCP).Khi được khẳng định thấp, hàm đặt lại sẽ đặt tất cả các giá trị thanh ghi thay đổi về 0 và độc lập với tất cả các đồng hồ.

Bảng dữ liệu của 74HC595 nói rằng mỗi đầu ra có thể cung cấp ít nhất 35mA vì đây là dòng điện đầu ra tối đa được phép.Điều này rõ ràng là nhiều hơn sau đó 25mA cho phép của PhaC.Có một giới hạn khác: tổng cộng 74HC595 không được cung cấp nhiều hơn 70mA.

74HC595 là một thanh ghi thay đổi và MAX7219 là trình điều khiển hiển thị đa kênh.Vì vậy, cả hai đều không làm điều tương tự.MAX7219 sẽ (nhiều) sử dụng dễ dàng hơn với Picaxe nếu ghép kênh hiển thị vì nhiệm vụ ghép kênh được thực hiện bởi MAX7219 chứ không phải picaxe nhưng nó đắt hơn.