74HC595: Ένας περιεκτικός οδηγός για τσιπ αρχείου υψηλής απόδοσης 8-bit
Τα μητρώα μετατόπισης είναι συσκευές που χρησιμοποιούν διαδοχική λογική για την αποθήκευση και τη μετάδοση δυαδικών δεδομένων.Πρόκειται για αμφίδρομα κυκλώματα που μετακινούν κάθε κομμάτι δεδομένων από την είσοδο στην έξοδο με κάθε παλμό ρολογιού.Επί του παρόντος, υπάρχουν διάφορα μοντέλα μητρώων μετατόπισης, μεταξύ των οποίων το 74HC595 είναι ένα τέτοιο σειριακό σε παράλληλο καταχωρητή μετατόπισης εξόδου.Η λειτουργία του είναι να μετατρέψει τα σειριακά σήματα σε παράλληλα σήματα, που χρησιμοποιούνται συνήθως στην οδήγηση τσιπ για διάφορες ψηφιακές σωλήνες και οθόνες μήτρας κουκίδων.Αυτό το άρθρο θα εισαγάγει τις συγκεκριμένες πληροφορίες από τις πτυχές της διαμόρφωσης και της εφαρμογής του PIN.Κατάλογος
1. Επισκόπηση του 74HC595
2. Ρύθμιση και λειτουργίες pin pin
3. Λογικό διάγραμμα 74HC595
4. Εφαρμογές 74HC595
5. Χρησιμοποιήστε περιπτώσεις 74hc595
6. Ενίσχυση της ικανότητας οδήγησης του 74HC595
1. Επισκόπηση του 74HC595
Το 74HC595 είναι ένας καταχωρητής μετατόπισης 8-bit που συνδυάζει σειριακές εισροές με παράλληλη έξοδο, προσφέροντας μοναδικές επιλογές εξόδου τριών κρατών.Αυτό το σύνθετο στοιχείο λειτουργεί με τη λήψη σειριακών δεδομένων μέσω της εισόδου σειριακών δεδομένων (SDI) στην άκρη του σειριακού ρολογιού (SCK).Ο εσωτερικός καταχωρητής μετατόπισης 8-bit επεξεργάζεται τα δεδομένα, διαδοχικά εξάγοντας από το τερματικό Q7-το υψηλότερο σημείο της παραγωγής σειριακών δεδομένων.
- Σειριακό ρολόι (SCK): ενεργοποιήθηκε στην άνοδο της άκρης
- Εισαγωγή σειριακών δεδομένων (SDI): Λαμβάνει δεδομένα 8-bit
- Q7 'Terminal: Έξοδος σειριακών δεδομένων υψηλότερου bit
- Η μετατροπή σε παράλληλη παραγωγή ξεδιπλώνεται στην ανερχόμενη άκρη του ελέγχου μανδάλωσης (LCK).Αυτή τη στιγμή τα δεδομένα στον καταχωρητή μετατόπισης 8-bit είναι κλειδωμένα στο καταχωρητή παράλληλης εξόδου 8-bit.Οι τιμές που εκτίθενται από τις παράλληλες εξόδους είναι οι ίδιες με εκείνες που αποθηκεύονται σε αυτές, ανάλογα με το σήμα Excome Enable (OE) είναι χαμηλό (ενεργοποιημένο).
- Έλεγχος μανδάλωσης (LCK): Ενεργοποιημένο στην άνοδο άκρη
- Ενεργοποίηση εξόδου (OE): Ενεργοποιημένη όταν είναι χαμηλή
Εναλλακτικές λύσεις και ισοδύναμες επιλογές
SN74HC595MPWREP
SN74HC595MPWREP
2. Ρύθμιση και λειτουργίες pin pin
Το 74HC595 έχει 16 καρφίτσες, των οποίων η διάταξη αποδεικνύει την ευελιξία του:
- SER (PIN 1): Η πύλη για σειριακά δεδομένα, SER PIN, βοηθά στη μετάδοση bit-bit στο τσιπ.Ξεκινά τη μεταφορά δεδομένων παράλληλα, έναν παλμό ρολογιού κάθε φορά.
- RCLK (PIN 2): Ενεργώντας ως είσοδος ρολογιού μητρώου, το RCLK επιβλέπει την κίνηση των δεδομένων από το μητρώο μετατόπισης στο μητρώο εξόδου, εξασφαλίζοντας συγχρονισμένη αποθήκευση δεδομένων.
- SRCLK (ακροδέκτης 3): Αυτή η μετατόπιση του ρολογιού καταχωρητή εισόδου συντεταγμένων των συντεταγμένων μετατόπισης, διαχείριση του ρυθμού μετατροπής δεδομένων.
- OE (PIN 4): Η είσοδος Ενεργοποίησης εξόδου υποδεικνύει τη μεταφορά δεδομένων μέσω ακίδων εξόδου, εναλλαγή μεταξύ ενεργοποιημένων και αναπηριών καταστάσεων μέσω του επιπέδου τάσης.
- DS (PIN 5): Εισαγωγή σειριακών δεδομένων αμφίδρομης, DS παρέχει ένα εναλλακτικό σημείο εισαγωγής δεδομένων, ενισχύοντας την ευελιξία της επικοινωνίας.
- ST_CP (ακροδέκτης 6): Έλεγχος εισόδου ρολογιού σκανδάλης εξόδου Ελέγχει τον χρονισμό της αποθήκευσης δεδομένων σε ακίδες εξόδου, αντανακλώντας τις αλλαγές στο σήμα ρολογιού σκανδάλης.
- SH_CP (PIN 7): Ελέγχει την είσοδο του ρολογιού του καταχωρητή μετατόπισης, το SH_CP είναι ζωτικής σημασίας για τη μετεγκατάσταση των δεδομένων σε ακολουθία στον καταχωρητή μετατόπισης.
- Q7 '(PIN 8) έως Q0-Q7 (ακροδέκτες 9-16): Αυτές οι ακροδέκτες εξόδου αντιπροσωπεύουν τον πυρήνα της διάδοσης των παράλληλων δεδομένων, αντανακλώντας τα δεδομένα του καταχωρητή μετατόπισης από το χαμηλότερο προς το υψηλότερο κομμάτι.
3. Λογικό διάγραμμα 74HC595
4. Εφαρμογές 74HC595
Το 74HC595 υπερέχει σε πολλαπλές περιοχές, παρουσιάζοντας την προσαρμοστικότητα και την αποτελεσματικότητά του:
Έλεγχος αναμετάδοσης: Η παράλληλη λειτουργικότητα εξόδου επιτρέπει τον ταυτόχρονη έλεγχο πολλαπλών ρελέ, το καθένα ικανό να χειριστεί μία ή περισσότερες ηλεκτρικές συσκευές.Αυτό επιτρέπει τη δημιουργία δυναμικών και ισχυρών συστημάτων ηλεκτρικού ελέγχου.
Επέκταση ψηφιακής εξόδου: Συνδέοντας τους ακροδέκτες εξόδου του μικροελεγκτή με τη σειριακή είσοδο του 74HC595, οι θύρες εξόδου μπορούν να επεκταθούν βολικά, επεκτείνοντας έτσι τον έλεγχο άλλων συσκευών.
Έλεγχος εμφάνισης: Σε σενάρια ελέγχου LCD, τα 74HC595 μεταφέρονται ομαλά εμφανίζουν δεδομένα στην οθόνη χρησιμοποιώντας τη μετατροπή της σειριακής προς παράλληλη, εξασφαλίζοντας απρόσκοπτες ενημερώσεις κειμένου, εικόνων ή βίντεο.
Μουσικά Beat Lights: Η ενσωμάτωση αλγορίθμων ελέγχου Beat με το 74HC595 μπορεί να δημιουργήσει εφέ LED τέλεια συγχρονισμένα με το μουσικό ρυθμό.Αυτή η σύντηξη καταγράφει την ουσία των μουσικών χτυπημάτων, μετατρέποντάς τους σε αιχμαλωτιστικές εκδηλώσεις LED διαφόρων συχνοτήτων, φωτεινότητας και χρώματα.
5. Χρησιμοποιήστε περιπτώσεις 74hc595
5.1 Σχεδιασμός πολυεθνικής οθόνης LED χρησιμοποιώντας 74HC595
5.1.1 Μέθοδος στατικής οθόνης
Στον τομέα των στατικών οθονών, κάθε γραμμή επιλογής τμήματος LED είναι περίπλοκα με τις παράλληλες εξόδους του 74HC595.Αυτό το σχήμα σύνδεσης επιτρέπει σε κάθε ψηφίο να εμφανίζει ανεξάρτητα, με τις αλλαγές χαρακτήρα που διαχειρίζονται άμεσα από τις εξόδους μεμονωμένων τσιπ 74HC595.
- Παράλληλες εξόδους: Κάθε 74HC595 ελέγχει ένα ψηφίο.
- Αλλαγές χαρακτήρων: Η οθόνη μπορεί να εμφανίζει διαφορετικούς χαρακτήρες.
- Παρόλο που έντυπη από πόρους, απαιτώντας N 74HC595 μάρκες και N+3 γραμμές I/O για μια N-DIGIT LED οθόνη, αυτή η μέθοδος υπογραμμίζει επίσης την πολυπλοκότητα και τις επιπτώσεις κόστους που σχετίζονται με πολυεπίπεδες οθόνες LED.
5.1.2 Μέθοδος δυναμικής οθόνης
Για να απλοποιηθεί ο σχεδιασμός του κυκλώματος, η μείωση του κόστους και η εξοικονόμηση πόρων του συστήματος για πολυψήφιες οθόνες LED, υιοθετείται μια ενοποιημένη προσέγγιση.Εδώ, οι κώδικες τμήματος όλων των ψηφίων είναι παράλληλα και διαχειρίζονται ένα ενιαίο τσιπ 74HC595.
- Unified Control: Ένα ενιαίο 74HC595 ελέγχει όλα τα ψηφία.
- Μέθοδος σάρωσης: Οι χαρακτήρες εμφανίζονται διαδοχικά σε LED.
- Χρησιμοποιώντας την τεχνολογία σάρωσης, εμφανίζεται μόνο ένας χαρακτήρας LED σε οποιαδήποτε στιγμή, ποδηλασία σε κάθε ψηφίο για να παρουσιάσει τους προβλεπόμενους χαρακτήρες.Η συνάρτηση μανδάλωσης του 74HC595 εξαλείφει την ανάγκη για πρόσθετες καθυστερήσεις, διευκολύνοντας την επιμονή της επίδρασης όρασης χωρίς να θυσιάζεται η επιχειρησιακή ταχύτητα.
5.2 Σχεδιασμός κυκλώματος οδήγησης LED χρησιμοποιώντας το τσιπ 74HC595
Το τσιπ 74HC595 είναι μέλος της σειράς 74, γνωστή για τη γρήγορη λειτουργία, την κατανάλωση χαμηλής ενέργειας και την ευκολία χρήσης.Χρησιμεύει ως αποτελεσματική γέφυρα μεταξύ των μικροελεγκτών και των οθονών LED, προσφέροντας πολλά πλεονεκτήματα.
5.2.1 Εμφανίσεις LED
Οι οθόνες LED, ειδικά οι οθόνες LED επτά τάσεων, ευνοούνται για την οικονομική τους αποτελεσματικότητα, την κατανάλωση χαμηλής ενέργειας και την αξιοπιστία.Ενώ οι πλούσιοι σε χαρακτηριστικά γνωρίσματα LED είναι διαθέσιμα, το υψηλότερο κόστος τους καθιστά το 74HC595 μια προτιμώμενη επιλογή για προϋπολογισμό-συνειδητά και απλοποιημένα συστήματα.
Πλεονεκτήματα της χρήσης 74HC595: γρήγορη ταχύτητα, χαμηλή κατανάλωση ενέργειας, ικανή να οδηγεί διαφορετικούς αριθμούς LED.
Ευελιξία και απόδοση ισχύος: Το 74HC595 επιτρέπει την εύκολη φωτεινότητα ελέγχου και τις λειτουργίες εξοικονόμησης ενέργειας, κατάλληλες τόσο για την κοινή άνοδο όσο και για την κοινή κάθοδο.
Ευελιξία και απόδοση ισχύος: Το 74HC595 επιτρέπει την εύκολη φωτεινότητα ελέγχου και τις λειτουργίες εξοικονόμησης ενέργειας, κατάλληλες τόσο για την κοινή άνοδο όσο και για την κοινή κάθοδο.
5.2.2 Σχεδιασμός χρησιμοποιώντας το 74HC595 CHIP
Αυτή η ρύθμιση απεικονίζεται μέσω ενός σχεδίου διεπαφής με τον μικροελεγκτή AT89C2051 και το 74HC595, παρουσιάζοντας μια οθόνη τάσης χρησιμοποιώντας τρεις ψηφιακούς σωλήνες, υπογραμμίζοντας τη σημασία της ομαλής παρουσίασης δεδομένων και της ρυθμιζόμενης φωτεινότητας.
Οι ακροδέκτες ελέγχου (P115, P116, P117): Διαχειριστείτε τη φωτεινότητα και την ακολουθία των οθονών LED.
6. Ενίσχυση της ικανότητας οδήγησης του 74HC595
Buffer ή οδηγοί: Χρησιμοποιώντας buffer όπως το 74LS244 (Unidirectional) ή 74LS245 (αμφίδρομη) μπορεί να ενισχύσει τη δύναμη οδήγησης και τη σταθερότητα της οδήγησης σήματος.
Κατάλληλη τροφοδοσία: Η εξασφάλιση της τροφοδοσίας είναι εντός του συνιστώμενου εύρους τάσης και διαθέτει επαρκή ισχύ για την κάλυψη των απαιτήσεων φορτίου είναι ζωτικής σημασίας για τη βέλτιστη απόδοση.
Εξωτερικά κυκλώματα μονάδας δίσκου: Για φορτία που υπερβαίνουν την ικανότητα άμεσης εξόδου των 74HC595, τα εξωτερικά κυκλώματα κίνησης χρησιμοποιώντας τρανζίστορ, FETs ή αποκλειστικά τσιπς οδηγών μπορούν να ενισχύσουν το σήμα εξόδου.
Σκέψεις διάταξης PCB: Η ελαχιστοποίηση της αντίστασης και της επαγωγής σε ίχνη PCB μπορεί να βελτιώσει την απόδοση μετάδοσης σήματος, αποφεύγοντας παράλληλα υπερβολικό θόρυβο και παρεμβολές για τη διατήρηση της ποιότητας του σήματος.
Κατάλληλες αντιστάσεις φορτίου: Επιλογή αντιστάσεων φορτίου με βάση
Σχετικά με τα χαρακτηριστικά της συσκευής φόρτωσης μπορούν να αποτρέψουν τις καταστάσεις υπερέκρασης που θα μπορούσαν να βλάψουν το τσιπ 74HC595.
Παράλληλη διαμόρφωση εξόδου: Για εφαρμογές που απαιτούν μεγάλο αριθμό συσκευών με παρόμοιες απαιτήσεις οδήγησης, παραλληλίζοντας τις εξόδους πολλαπλών τσιπ 74HC595 μπορούν να βελτιώσουν τη συνολική ικανότητα οδήγησης, με την προϋπόθεση ότι το συνδυασμένο ρεύμα δεν υπερβαίνει το μέγιστο όριο εξόδου του τσιπ.
Συχνές ερωτήσεις
1. Είναι το 74HC595 A Microcontroller;
Το 74HC595 είναι ένας καταχωρητής μετατόπισης που λειτουργεί σε ένα σειριακό σε παράλληλο πρωτόκολλο.Λαμβάνει σειριακά δεδομένα από έναν μικροελεγκτή και στη συνέχεια στέλνει αυτά τα δεδομένα μέσω παράλληλων ακίδων.
2. Ποια είναι η λειτουργία του 74HC595;
Το 74HC595 είναι μια συσκευή CMOS υψηλής ταχύτητας.Ο καταχωρητής μετατόπισης οκτώ bit δέχεται δεδομένα από την σειριακή είσοδο (DS) με κάθε θετική μετάβαση του ρολογιού καταχωρητή μετατόπισης (SHCP).Όταν ρυθμίζεται σε χαμηλά, η λειτουργία επαναφοράς ρυθμίζει όλες τις τιμές καταχωρητή μετατόπισης σε μηδέν ανεξάρτητα από όλα τα ρολόγια.
3. Πόσο τρέχουσα μπορεί να αντέξει το 74HC595;
Το δελτίο δεδομένων για το 74HC595 δηλώνει ότι κάθε έξοδος μπορεί να παρέχει τουλάχιστον 35mA του ρεύματος, καθώς αυτό είναι το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα εξόδου.Αυτό υπερβαίνει σαφώς το 25mA που επιτρέπεται από το μC.Ένας άλλος περιορισμός είναι ότι το συνολικό ποσό του ρεύματος που παρέχεται από το 74HC595 δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 70mA.
4. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ MAX7219 και 74HC595;
Το 74HC595 είναι ένα μητρώο μετατόπισης, ενώ το MAX7219 είναι ένας πολυπλεξικός οδηγός οθόνης.Έτσι, δεν κάνουν το ίδιο πράγμα.Εάν χρησιμοποιείτε μια πολυπλεγμένη οθόνη, το MAX7219 θα είναι (πιο) εύκολο στη χρήση με το Picaxe, καθώς το έργο της πολυπλέκτης της οθόνης γίνεται από το MAX7219 και όχι το Picaxe, αλλά είναι πιο ακριβό.