74HC595: คู่มือที่ครอบคลุมถึงชิปลงทะเบียนกะ 8 บิตที่มีประสิทธิภาพสูง
Shift Registers เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ตรรกะตามลำดับเพื่อจัดเก็บและส่งข้อมูลไบนารีพวกเขาเป็นวงจรสองทิศทางที่ย้ายข้อมูลแต่ละบิตจากอินพุตไปยังเอาต์พุตด้วยพัลส์นาฬิกาแต่ละตัวปัจจุบันมีรูปแบบการลงทะเบียน Shift ที่หลากหลายซึ่ง 74HC595 นั้นเป็นการลงทะเบียนการเลื่อนการส่งออกแบบอนุกรมไปยังขนานฟังก์ชั่นของมันคือการแปลงสัญญาณอนุกรมเป็นสัญญาณแบบขนานซึ่งใช้กันทั่วไปในการขับขี่ชิปสำหรับหลอดดิจิตอลและหน้าจอเมทริกซ์ DOTบทความนี้จะแนะนำข้อมูลเฉพาะจากแง่มุมของการกำหนดค่า PIN และแอปพลิเคชันแคตตาล็อก
1. ภาพรวมของ 74HC595
2. การกำหนดค่า PIN และฟังก์ชั่น
3. ไดอะแกรมตรรกะ 74HC595
4. แอปพลิเคชัน 74HC595
5. ใช้กรณี 74HC595
6. การเพิ่มขีดความสามารถในการขับขี่ของ 74HC595
1. ภาพรวมของ 74HC595
74HC595 คือการลงทะเบียนแบบกะ 8 บิตที่รวมอินพุตอนุกรมเข้ากับเอาต์พุตแบบขนานโดยเสนอตัวเลือกเอาต์พุตสามรัฐที่ไม่ซ้ำกันส่วนประกอบที่ซับซ้อนนี้ทำงานโดยรับข้อมูลอนุกรมผ่านอินพุตข้อมูลอนุกรม (SDI) บนขอบที่เพิ่มขึ้นของนาฬิกาอนุกรม (SCK)การลงทะเบียนการเลื่อน 8 บิตภายในประมวลผลข้อมูลโดยการส่งออกตามลำดับจากเทอร์มินัล Q7 ซึ่งเป็นจุดสูงสุดของเอาต์พุตข้อมูลอนุกรม
- นาฬิกาอนุกรม (SCK): ทริกเกอร์ที่ขอบที่เพิ่มขึ้น
- อินพุตข้อมูลอนุกรม (SDI): รับข้อมูล 8 บิต
- เทอร์มินัล q7 ': เอาต์พุตข้อมูลอนุกรมบิตสูงสุด
- การแปลงเป็นเอาต์พุตแบบขนานจะคลี่คลายบนขอบที่เพิ่มขึ้นของการควบคุมสลัก (LCK)ในขณะนี้ข้อมูลในการลงทะเบียนกะ 8 บิตถูกล็อคเข้าสู่การลงทะเบียนเอาต์พุตแบบขนาน 8 บิตค่าที่เปิดเผยโดยเอาต์พุตแบบขนานจะเหมือนกับค่าที่เก็บไว้ในพวกเขาขึ้นอยู่กับสัญญาณการเปิดใช้งานเอาต์พุต (OE) ต่ำ (เปิดใช้งาน)
- Latch Control (LCK): เปิดใช้งานบนขอบที่เพิ่มขึ้น
- เอาต์พุตเปิดใช้งาน (OE): เปิดใช้งานเมื่อต่ำ
ทางเลือกและตัวเลือกที่เทียบเท่า
SN74HC595MPWREP
SN74HC595MPWREP
2. การกำหนดค่า PIN และฟังก์ชั่น
74HC595 มี 16 พินซึ่งเค้าโครงพิสูจน์ความเก่งกาจ:
- SER (PIN 1): เกตเวย์สำหรับข้อมูลอนุกรม, PIN, ช่วยในการส่งบิตต่อบิตลงในชิปมันเริ่มต้นการถ่ายโอนข้อมูลในแบบคู่ขนานหนึ่งพัลส์นาฬิกาในแต่ละครั้ง
- RCLK (PIN 2): ทำหน้าที่เป็นอินพุตนาฬิกาลงทะเบียน RCLK ดูแลการเคลื่อนไหวของข้อมูลจากการลงทะเบียน Shift ไปยังการลงทะเบียนเอาต์พุตเพื่อให้มั่นใจว่าการจัดเก็บข้อมูลแบบซิงโครไนซ์
- SRCLK (PIN 3): การเข้าร่วมการลงทะเบียนนาฬิกา INPUT PIN นี้ประสานงานการดำเนินการกะการจัดการการแปลงข้อมูล
- OE (PIN 4): เอาต์พุตเปิดใช้งานอินพุตหมายถึงการถ่ายโอนข้อมูลผ่านพินเอาท์พุทการสลับระหว่างสถานะที่เปิดใช้งานและปิดใช้งานผ่านระดับแรงดันไฟฟ้า
- DS (PIN 5): อินพุตข้อมูลอนุกรมแบบสองทิศทาง DS จัดเตรียมจุดเข้าใช้ข้อมูลทางเลือกเพิ่มความยืดหยุ่นในการสื่อสาร
- ST_CP (PIN 6): อินพุตนาฬิกาทริกเกอร์เอาต์พุตควบคุมเวลาของการจัดเก็บข้อมูลในพินเอาท์พุทซึ่งสะท้อนการเปลี่ยนแปลงในสัญญาณนาฬิกาทริกเกอร์
- sh_cp (พิน 7): ควบคุมอินพุตนาฬิกาของการลงทะเบียน Shift, sh_cp เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการย้ายข้อมูลตามลำดับไปยังการลงทะเบียน Shift
- Q7 '(PIN 8) ถึง Q0-Q7 (พิน 9-16): พินเอาท์พุทเหล่านี้แสดงถึงแกนกลางของการแพร่กระจายข้อมูลแบบขนานสะท้อนข้อมูลของการลงทะเบียนกะจากต่ำสุดถึงบิตสูงสุด
3. ไดอะแกรมตรรกะ 74HC595
4. แอปพลิเคชัน 74HC595
74HC595 เก่งในหลาย ๆ พื้นที่แสดงความสามารถในการปรับตัวและประสิทธิภาพ:
การควบคุมการถ่ายทอด: ฟังก์ชั่นเอาต์พุตแบบขนานช่วยให้สามารถควบคุมรีเลย์ได้หลายตัวพร้อมกันแต่ละตัวสามารถจัดการอุปกรณ์ไฟฟ้าได้อย่างน้อยหนึ่งตัวสิ่งนี้ช่วยให้การสร้างระบบควบคุมไฟฟ้าแบบไดนามิกและแข็งแกร่ง
การขยายเอาต์พุตดิจิตอล: โดยการเชื่อมต่อพินเอาท์พุทของไมโครคอนโทรลเลอร์เข้ากับอินพุตอนุกรมของ 74HC595 พอร์ตเอาต์พุตสามารถขยายได้อย่างสะดวก
การควบคุมการแสดงผล: ในสถานการณ์การควบคุม LCD, 74HC595 ถ่ายโอนข้อมูลการแสดงผลอย่างราบรื่นไปยังหน้าจอโดยใช้การแปลงแบบอนุกรมไปยังขนานเพื่อให้มั่นใจว่าการอัปเดตข้อความรูปภาพหรือวิดีโออย่างราบรื่น
Music Beat Lights: การรวมอัลกอริทึมการควบคุมจังหวะกับ 74HC595 สามารถสร้างเอฟเฟกต์ LED ได้อย่างสมบูรณ์แบบกับจังหวะดนตรีฟิวชั่นนี้รวบรวมสาระสำคัญของการเต้นของดนตรีเปลี่ยนพวกเขาให้กลายเป็นจอแสดงผล LED ที่น่าดึงดูดใจความถี่ความสว่างและสีต่างๆ
5. ใช้กรณี 74HC595
5.1 การออกแบบจอแสดงผล LED หลายหลักโดยใช้ 74HC595
5.1.1 วิธีการแสดงผลแบบคงที่
ในขอบเขตของการแสดงผลแบบคงที่แต่ละบรรทัดการเลือกกลุ่ม LED นั้นเชื่อมต่ออย่างประณีตกับเอาต์พุตแบบขนานของ 74HC595รูปแบบการเชื่อมต่อนี้ช่วยให้แต่ละหลักสามารถแสดงได้อย่างอิสระโดยมีการเปลี่ยนแปลงตัวละครที่จัดการโดยตรงโดยเอาต์พุตของชิป 74HC595 แต่ละตัว
- เอาต์พุตแบบขนาน: แต่ละ 74HC595 ควบคุมตัวเลข
- การเปลี่ยนแปลงตัวละคร: การแสดงผลสามารถแสดงอักขระที่แตกต่างกัน
- แม้ว่าจะต้องใช้ทรัพยากรอย่างมาก แต่ต้องใช้ N 74HC595 ชิปและสาย N+3 I/O สำหรับการแสดง LED N-Digit แต่วิธีนี้ยังเน้นถึงความซับซ้อนและผลกระทบค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการแสดง LED หลายหลัก
5.1.2 วิธีการแสดงแบบไดนามิก
เพื่อลดความซับซ้อนของการออกแบบวงจรให้ลดต้นทุนและบันทึกทรัพยากรระบบสำหรับการแสดง LED หลายหลักจะใช้วิธีการแบบครบวงจรที่นี่รหัสเซ็กเมนต์ของตัวเลขทั้งหมดนั้นขนานกันและจัดการโดยชิป 74HC595 เดียว
- Unified Control: 74HC595 เดียวควบคุมเซ็กเมนต์หลักทั้งหมด
- วิธีการสแกน: อักขระจะแสดงตามลำดับบน LED
- การใช้เทคโนโลยีการสแกนมีเพียงตัวละคร LED เดียวเท่านั้นที่จะแสดงในช่วงเวลาใดก็ตามการขี่จักรยานผ่านแต่ละหลักเพื่อนำเสนออักขระที่ต้องการฟังก์ชั่นล็อคของ 74HC595 ช่วยลดความต้องการความล่าช้าเพิ่มเติมทำให้เกิดการคงอยู่ของเอฟเฟกต์การมองเห็นโดยไม่ลดความเร็วในการดำเนินงาน
5.2 การออกแบบวงจรไดรฟ์ LED โดยใช้ชิป 74HC595
ชิป 74HC595 เป็นสมาชิกของ 74 ซีรี่ส์ซึ่งเป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องการใช้งานที่รวดเร็วการใช้พลังงานต่ำและความสะดวกในการใช้งานมันทำหน้าที่เป็นสะพานเชื่อมที่มีประสิทธิภาพระหว่างไมโครคอนโทรลเลอร์และจอแสดงผล LED ซึ่งมีข้อได้เปรียบมากมาย
5.2.1 จอแสดงผล LED
จอแสดงผล LED โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแสดง LED เจ็ดส่วนได้รับการสนับสนุนสำหรับความคุ้มค่าการใช้พลังงานต่ำและความน่าเชื่อถือในขณะที่ไดรเวอร์ LED ที่มีคุณสมบัติครบถ้วนมีให้บริการ แต่ค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้นทำให้ 74HC595 เป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับระบบที่ใส่ใจในงบประมาณและง่ายขึ้น
ข้อดีของการใช้ 74HC595: ความเร็วเร็วการใช้พลังงานต่ำสามารถขับ LED จำนวนที่แตกต่างกันได้
ความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน: 74HC595 ช่วยให้สามารถควบคุมความสว่างได้ง่ายและการใช้งานประหยัดพลังงานเหมาะสำหรับทั้งแอโนดทั่วไปและการแสดงแคโทดทั่วไป
ความยืดหยุ่นและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน: 74HC595 ช่วยให้สามารถควบคุมความสว่างได้ง่ายและการใช้งานประหยัดพลังงานเหมาะสำหรับทั้งแอโนดทั่วไปและการแสดงแคโทดทั่วไป
5.2.2 การออกแบบโดยใช้ 74HC595 CHip
การตั้งค่านี้แสดงผ่านการออกแบบอินเทอร์เฟซด้วยไมโครคอนโทรลเลอร์ AT89C2051 และ 74HC595 แสดงการแสดงแรงดันไฟฟ้าโดยใช้หลอดดิจิตอลสามหลอดโดยเน้นความสำคัญของการนำเสนอข้อมูลที่เป็นระเบียบและความสว่างที่ปรับได้
หมุดควบคุม (p115, p116, p117): จัดการความสว่างและลำดับของจอแสดงผล LED
6. การเพิ่มขีดความสามารถในการขับขี่ของ 74HC595
บัฟเฟอร์หรือไดรเวอร์: การใช้บัฟเฟอร์เช่น 74LS244 (ทิศทางเดียว) หรือ 74LS245 (สองทิศทาง) สามารถเพิ่มความแข็งแรงและความเสถียรของการขับขี่สัญญาณ
แหล่งจ่ายไฟที่เหมาะสม: การสร้างความมั่นใจว่าแหล่งจ่ายไฟอยู่ในช่วงแรงดันไฟฟ้าที่แนะนำและมีพลังงานเพียงพอที่จะตอบสนองความต้องการโหลดเป็นสิ่งสำคัญสำหรับประสิทธิภาพที่ดีที่สุด
วงจรไดรฟ์ภายนอก: สำหรับโหลดเกินความสามารถในการส่งออกโดยตรงของ 74HC595 วงจรไดรฟ์ภายนอกโดยใช้ทรานซิสเตอร์ FET หรือชิปไดรเวอร์เฉพาะสามารถขยายสัญญาณเอาต์พุต
การพิจารณาเค้าโครง PCB: การลดความต้านทานและการเหนี่ยวนำในการติดตาม PCB สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งสัญญาณในขณะที่หลีกเลี่ยงเสียงรบกวนและสัญญาณรบกวนที่มากเกินไปเพื่อรักษาคุณภาพของสัญญาณ
ตัวต้านทานโหลดที่เหมาะสม: การเลือกตัวต้านทานโหลดตาม
เกี่ยวกับลักษณะของอุปกรณ์โหลดสามารถป้องกันสถานการณ์ที่เกิดขึ้นได้ซึ่งอาจสร้างความเสียหายให้กับชิป 74HC595
การกำหนดค่าเอาท์พุทแบบขนาน: สำหรับแอปพลิเคชันที่ต้องการอุปกรณ์จำนวนมากที่มีข้อกำหนดการขับขี่ที่คล้ายกันการขนานของชิป 74HC595 หลายตัวสามารถเพิ่มความสามารถในการขับขี่โดยรวมได้หากกระแสรวมไม่เกินขีด จำกัด สูงสุดของชิป
คำถามที่พบบ่อย
1. 74HC595 เป็นไมโครคอนโทรลเลอร์หรือไม่?
74HC595 เป็นการลงทะเบียนแบบกะที่ดำเนินการกับอนุกรมในโปรโตคอลคู่ขนานได้รับข้อมูลตามลำดับจากไมโครคอนโทรลเลอร์แล้วส่งข้อมูลนั้นผ่านหมุดขนาน
2. ฟังก์ชั่นของ 74HC595 คืออะไร?
74HC595 เป็นอุปกรณ์ CMOS ความเร็วสูงการลงทะเบียน Shift Eight-bit รับข้อมูลจากอินพุตอนุกรม (DS) ด้วยการเปลี่ยนแปลงในเชิงบวกของนาฬิกา Shift Register (SHCP)เมื่อตั้งค่าเป็นต่ำฟังก์ชั่นรีเซ็ตจะตั้งค่าการลงทะเบียนแบบกะทั้งหมดเป็นศูนย์โดยไม่ขึ้นกับนาฬิกาทั้งหมด
3. ปัจจุบัน 74HC595 สามารถทนต่อได้?
แผ่นข้อมูลสำหรับ 74HC595 ระบุว่าแต่ละเอาต์พุตสามารถให้กระแสไฟฟ้าอย่างน้อย 35mA เนื่องจากนี่คือกระแสเอาต์พุตสูงสุดที่อนุญาตสิ่งนี้เกินกว่า 25ma ที่อนุญาตโดย µcข้อ จำกัด อีกประการหนึ่งคือจำนวนเงินทั้งหมดของกระแสที่จัดทำโดย 74HC595 ไม่ควรเกิน 70mA
4. ความแตกต่างระหว่าง MAX7219 และ 74HC595 แตกต่างกันอย่างไร
74HC595 คือการลงทะเบียนแบบกะในขณะที่ MAX7219 เป็นไดรเวอร์การแสดงผลแบบมัลติเพล็กซ์ดังนั้นพวกเขาไม่ได้ทำสิ่งเดียวกันหากใช้จอแสดงผลแบบมัลติเพล็กซ์ MAX7219 จะใช้งานง่าย (มากกว่า) กับ Picaxe เนื่องจากงานมัลติเพล็กซ์จอแสดงผลจะทำโดย MAX7219 และไม่ใช่ Picaxe แต่มีราคาแพงกว่า