La guía definitiva del 74HC595: el eficiente chip de registro de turno de 8 bits
2024-04-19 4016

Un registro de desplazamiento es un dispositivo que utiliza la lógica secuencial para almacenar y transferir datos binarios.Es un circuito bidireccional que mueve cada bit de datos de entrada a salida en cada pulso de reloj.Actualmente hay una variedad de modelos de registro de turnos, entre los cuales el 74HC595 es un registro de desplazamiento de salida paralelo en serie.Su función es convertir las señales seriales en señales paralelas, y se usa comúnmente en chips de controlador para varios tubos digitales y pantallas de matriz de puntos.Este artículo presentará su información específica en términos de pines y aplicaciones.

74HC595 es una entrada serie de 8 bits, un registro de cambio de salida paralelo y su salida paralela es una salida de tres estados.En el borde ascendente de SCK (reloj en serie), los datos en serie se ingresan al registro interno de desplazamiento de 8 bits a través del terminal SDL (entrada de datos en serie) y la salida del terminal Q7 '(salida de datos en serie de bits más altas).La salida paralela se produce en el borde ascendente de LCK (control de pestillo).En este momento, los datos en el registro de cambio de 8 bits se bloquean en el registro de salida paralelo de 8 bits.Cuando la señal de control de OE (Actitud de salida) es baja (estado de habilitación), el valor de salida del terminal de salida paralelo es igual al valor almacenado en el registro de salida paralelo.

- SN74HC595MPWREP

El 74HC595 tiene un total de 16 pines.El diagrama de PIN específico y sus funciones son los siguientes.

El PIN SER es el pin de entrada de datos en serie del 74HC595.Los datos se pueden ingresar en el chip bit a través de este pin.Cuando trabajamos, primero ingresamos datos en serie a este PIN y luego cambiamos los datos de entrada al registro de cambio bit por bit a través del pin del reloj para lograr la transmisión paralela de datos.

El pin RCLK es el pin de entrada del reloj de registro del 74HC595.Cuando todos los datos de entrada se cambian al registro de cambio, ajustamos el cambio de nivel del pin RCLK para cambiar los datos en el registro de desplazamiento al registro de salida al mismo tiempo.La función de este PIN es controlar la operación de almacenamiento de datos.

El pin SRCLK es el pin de entrada del reloj de registro de cambio del 74HC595.Durante la operación de cambio, cambiamos los datos de entrada al registro de cambio controlando el cambio de nivel del pin SRCLK.La función de este pin es controlar la señal de reloj de la operación de cambio.

El pin OE es el pin de entrada de Actitud de salida del 74HC595.Al controlar el nivel de este pin podemos habilitar o deshabilitar el pin de salida.Cuando el pin OE es alto, el pin de salida está deshabilitado y no se pasa los datos de entrada.Cuando el pin OE es bajo, el pin de salida pasará los datos de entrada.

El pin DS es el pin de entrada de datos en serie bidireccionales del 74HC595.A diferencia del pin 1 (SER), el pin DS puede ser controlado por un circuito externo para implementar la comunicación bidireccional.Este PIN cambia entre el modo de entrada en serie y el modo de salida paralelo.

El pin ST_CP es el pin de entrada de reloj de flip-flop de almacenamiento de salida del 74HC595.Cuando la señal del reloj Flip-flop de salida de salida cambia, los datos en la memoria de salida se almacenarán en el pin de salida en función de la entrada actual.La función de este PIN es controlar la operación de almacenamiento de datos.

El pin SH_CP es el pin de entrada del reloj de registro de cambio del 74HC595.Cuando cambia la señal del reloj de registro de Shift, los datos de entrada se cambiarán al registro de desplazamiento bit por bit.La función de este pin es controlar la señal de reloj de la operación de cambio.

El PIN Q7 'es el pin de salida de octavo bit (bit más alto) de 74HC595, que se utiliza para generar los datos de octavo bit en el registro de desplazamiento.El estado de nivel de este PIN está determinado por los datos de entrada y los datos en el registro de cambio.

Los pines Q0 a Q7 son los 8 pines de salida del 74HC595 (incluido Q0 a Q7), que se utilizan para producir los datos de la bit más baja al bit más alto en el registro de cambio.Cada pin corresponde a un poco de salida de datos.A través de estos pines, los datos en el registro de cambio se pueden emitir a un circuito externo en paralelo.

74HC595 a menudo se usa en las siguientes áreas.

Las características de salida paralela de 74HC595 hacen que pueda impulsar múltiples relés al mismo tiempo, y cada relé puede controlar uno o más dispositivos eléctricos.Por lo tanto, a través del diseño y programación del circuito racional, podemos construir un sistema de control eléctrico flexible y potente.

Al conectar los pines de salida del microcontrolador con los pines de entrada en serie del 74HC595, podemos realizar la función de expansión del puerto de salida, proporcionando así más pines de salida controlables.De esta manera, podemos aprovechar la función de salida paralela del 74HC595 para extender los puertos de salida limitados del microcontrolador a más puntos de control, realizando un control preciso de múltiples dispositivos o componentes.

En el escenario de control de una pantalla LCD, el 74HC595 puede utilizar su entrada en serie y características de salida paralela para mover los datos de visualización enviados desde el microcontrolador a sus registros internos uno por uno.Posteriormente, genera estos datos en paralelo al circuito del controlador de la LCD a través de la operación de pestillo.De esta manera, podemos actualizar dinámicamente el contenido en la pantalla LCD, ya sea texto, imágenes o video, de manera suave.

Cuando combinamos el algoritmo de control de ritmo con el registro de turno 74HC595, podemos crear inteligentemente un efecto de luz LED que se sincronice perfectamente con el ritmo de la música.El algoritmo de control Beat, como el núcleo, es responsable de capturar con precisión los cambios rítmicos de la música y generar las señales de control correspondientes.Estas señales no son solo comandos de conmutación simples, pueden contener la frecuencia, el brillo y el cambio de color de los LED intermitentes.El 74HC595 puede controlar convenientemente el estado de encendido/apagado de múltiples LED utilizando su entrada en serie y características de salida paralela.

La línea de selección de segmento de cada pantalla LED está conectada a la salida paralela del 74HC595, de modo que cada bit se puede mostrar de forma independiente (consulte la figura a continuación).Al mismo tiempo, dado que la visualización de cada bit está controlada por un puerto de salida paralelo 74HC595 independiente, su código de selección de segmento está controlado, por lo que los caracteres que se muestran pueden ser diferentes.Sin embargo, para los requisitos de visualización LED N-bit, necesitamos N 74HC595 chips y líneas de E/S de N+3.Esto toma más recursos y el costo es relativamente alto.Tal diseño obviamente no es beneficioso para las pantallas LED de múltiples dígitos porque aumenta la complejidad y la carga de costos del sistema.

En aplicaciones de visualización LED de múltiples bits, para simplificar el circuito, reducir los costos y ahorrar recursos del sistema, podemos conectar todas las selecciones de código de segmento N-bit en paralelo y controlarlas por un 74HC595 (consulte la figura a continuación).Dado que los códigos de selección de segmentos de todos los LED están controlados de manera uniforme por el puerto de salida paralelo de este 74HC595, en cualquier momento, los LED N-bit mostrarán los mismos caracteres.Si queremos que cada LED muestre diferentes caracteres, debemos usar el método de escaneo.Esto significa que en cualquier momento, solo tenemos uno de los LED que muestran caracteres.En un momento determinado, el puerto de salida paralelo de 74HC595 generará el código de selección del segmento del carácter correspondiente.Al mismo tiempo, el puerto de E/S de control de selección de bits enviará el nivel estroboscópico al bit de pantalla para garantizar que el carácter correspondiente se muestre correctamente.Este proceso se llevará a cabo a su vez, de modo que cada LED muestre el personaje que debe mostrar a la vez.Vale la pena señalar que, dado que el 74HC595 tiene una función de pestillo y lleva una cierta cantidad de tiempo seleccionar el código del segmento de entrada en serie, en la operación real, no necesitamos un retraso adicional para formar el efecto de persistencia visual.

El chip 74HC595 es miembro de la serie 74.Tiene las características de velocidad rápida, bajo consumo de energía y operación simple.Se puede usar fácilmente como una interfaz de microcontrolador para impulsar LED.

Las pantallas de diodos emisores de luz de siete segmentos, también conocidas como pantallas LED, se han utilizado ampliamente en varios tipos de instrumentación debido a su bajo precio, bajo consumo de energía y rendimiento confiable.Hay muchos tipos de controladores LED dedicados en el mercado actual.Aunque la mayoría de ellos son ricos en funciones, sus precios son correspondientemente altos.Por lo tanto, el uso de estos unidades en sistemas de bajo costo y simples no solo desperdicia recursos, sino que también aumenta el costo del producto.Usar el 74HC595 para conducir LED tiene muchas ventajas.Primero, su velocidad de conducción es rápida y su consumo de energía es relativamente bajo.En segundo lugar, el 74HC595 puede conducir de manera flexible diferentes números de LED, ya sea una pantalla LED de cátodo común o una pantalla LED de ánodo común, puede manejarlo fácilmente.Además, a través del control del software, podemos ajustar fácilmente el brillo del LED e incluso apagar la pantalla cuando sea necesario (los datos aún se conservan), reduciendo aún más el consumo de energía y despertando la pantalla en cualquier momento cuando sea necesario.El circuito diseñado con 74HC595 no solo tiene un diseño simple de software y hardware, bajo consumo de energía, una capacidad de conducción fuerte, sino que también ocupa menos líneas de E/S.Por lo tanto, se ha convertido en una solución de diseño flexible y de bajo costo, especialmente adecuada para escenarios que tienen requisitos estrictos sobre costos y recursos.

La imagen a continuación es un circuito de panel de visualización diseñado con la interfaz AT89C2051 y 74HC595.

P115, P116 y P117 del puerto P1 se utilizan para controlar la pantalla LED.Están conectados a los pines SLCK, SCLK y SDA respectivamente.Se utilizan tres tubos digitales para mostrar el valor de voltaje.Se instalan tres tubos digitales en la placa de circuito para mostrar el valor de voltaje.Entre ellos, LED3 se encuentra en el extremo izquierdo, y LED1 se encuentra en el extremo derecho.Al enviar datos, primero enviamos el código de visualización de LED3 y finalmente enviamos el código de visualización de LED1.El brillo del LED se controla ajustando la resistencia de PR1 a PR3.Este diseño no solo garantiza el orden de la visualización de datos, sino que también permite un ajuste flexible del brillo.

Agregar buffers o controladores a la salida de 74HC595, como 74LS244 (unidireccional) o 74LS245 (bidireccional) y otros chips de controladores de bus, puede mejorar la capacidad de conducción de la señal y mejorar la estabilidad de la señal.

Asegúrese de que el voltaje de la fuente de alimentación de 74HC595 esté dentro del rango especificado y su potencia sea lo suficientemente fuerte como para satisfacer la demanda de conducción de la carga requerida.Si el voltaje de la fuente de alimentación es insuficiente, puede hacer que la amplitud de la señal de salida caiga, lo que a su vez afecta su capacidad de conducción y, por lo tanto, no puede conducir la carga de manera efectiva.

Si la salida de 74HC595 no es suficiente para conducir directamente la carga deseada, podemos agregar un circuito de controlador externo, como el uso de transistores, tubos de efecto de campo (FET) o chips de controlador especiales para amplificar la señal de salida de 74HC595.

En el cableado de PCB, debemos tratar de minimizar la resistencia e inductancia del cableado para mejorar la eficiencia de la transmisión de la señal.Además, evite generar demasiada interferencia y ruido en el cableado para no afectar la calidad de la señal de salida de 74HC595.

Debemos elegir la resistencia de carga adecuada de acuerdo con las características del dispositivo de carga.Si la resistencia a la carga es demasiado pequeña, conducirá a una corriente excesiva y puede dañar el chip 74HC595.Por el contrario, si la resistencia de carga es demasiado grande, es posible que no pueda obtener suficiente amplitud de señal de salida.

Si se deben conducir más dispositivos, y los requisitos de conducción de estos dispositivos son similares, podemos considerar paralelos a los resultados de múltiples 74HC595 para mejorar la capacidad de conducción general.Sin embargo, antes del paralelo, asegúrese de que los requisitos de conducción de estos dispositivos sean compatibles, y la corriente total después del paralelo no debe exceder el límite de corriente de salida máxima de 74HC595, para no causar daños al chip o afectar el efecto de conducción.

74HC595 es un registro de turno que funciona en serie en el protocolo paralelo.Recibe datos en serie del microcontrolador y luego envía estos datos a través de pines paralelos.

El 74HC595 es un dispositivo CMOS de alta velocidad.Un registro de cambio de ocho bits datos ACCPETS Datos de la entrada en serie (DS) en cada transición positiva del reloj de registro de cambio (SHCP).Cuando se afirma bajo, la función de reinicio establece todos los valores de registro de desplazamiento en cero y es independiente de todos los relojes.

La hoja de datos del 74HC595 establece que cada salida puede entregar al menos 35 mA porque esta es la corriente de salida máxima permitida.Esto es claramente más que los 25 mA permitidos del µC.Hay otro límite: el 74HC595 no debe proporcionar más de 70 mA en total.

El 74HC595 es un registro de cambio y el Max7219 es un controlador de visualización multiplexado.Por lo tanto, ambos no hacen lo mismo.El MAX7219 sería (mucho) más fácil de usar con Picaxe si multiplexar las pantallas como la tarea de multiplexarlas es realizada por el Max7219 y no el Picaxe, pero es más costosa.