O guia final para o 74HC595: o eficiente chip de registro de mudança de 8 bits
2024-04-19 4014

Um registro de turno é um dispositivo que usa lógica seqüencial para armazenar e transferir dados binários.É um circuito bidirecional que move cada bit de dados da entrada para a saída em cada pulso de relógio.Atualmente, existem uma variedade de modelos de registro de turnos, entre os quais o 74HC595 é um registro de mudança de saída paralelo de serial.Sua função é converter sinais seriais em sinais paralelos e é comumente usada em chips de driver para vários tubos digitais e telas de matriz de pontos.Este artigo apresentará suas informações específicas em termos de pinos e aplicativos.

74HC595 é uma entrada serial de 8 bits, registro de mudança de saída paralelo e sua saída paralela é uma saída de três estados.Na borda ascendente do SCK (relógio serial), os dados seriais são inseridos no registro interno de mudança de 8 bits por meio do SDL (entrada de dados serial) e saída do terminal Q7 '(maior saída de dados serial de bits).A saída paralela ocorre na borda crescente do LCK (controle de trava).No momento, os dados no registro de turno de 8 bits são travados no registro de saída paralelo de 8 bits.Quando o sinal de controle de OE (saída de saída) é baixo (estado de ativação), o valor de saída do terminal de saída paralelo é igual ao valor armazenado no registro de saída paralelo.

- SN74HC595MPWREP

O 74HC595 tem um total de 16 pinos.O diagrama de pinos específico e suas funções são as seguintes.

O pino SER é o pino de entrada de dados serial do 74HC595.Os dados podem ser inseridos no chip pouco a pouco através deste pino.Ao trabalhar, primeiro inserimos dados seriais para este pino e depois alteramos os dados de entrada para o registro de turno bit a pouco através do pino do relógio para obter a transmissão paralela de dados.

O pino RCLK é o pino de entrada do relógio de registro do 74HC595.Quando todos os dados de entrada são deslocados para o registro de turno, ajustamos a alteração do nível do pino RCLK para alterar os dados no registro de turno no registro de saída ao mesmo tempo.A função deste pino é controlar a operação de armazenamento dos dados.

O pino SRCLK é o pino de entrada do relógio de mudança de registro do 74HC595.Durante a operação de turno, alteramos os dados de entrada para o registro de turno, controlando a alteração de nível do pino SRCLK.A função deste pino é controlar o sinal do relógio da operação de mudança.

O pino OE é a saída Ativar pino de entrada do 74HC595.Ao controlar o nível deste pino, podemos ativar ou desativar o pino de saída.Quando o pino OE está alto, o pino de saída está desativado e nenhum dado de entrada é passado.Quando o pino OE estiver baixo, o pino de saída passa os dados de entrada.

O pino DS é o pino de entrada de dados seriais bidirecional do 74HC595.Ao contrário do pino 1 (SER), o pino DS pode ser controlado por um circuito externo para implementar a comunicação bidirecional.Este pino alterna entre o modo de entrada serial e o modo de saída paralelo.

O pino ST_CP é o pino de entrada do relógio de flip-flop de armazenamento de saída do 74HC595.Quando o sinal de relógio de flip-flop do armazenamento de saída muda, os dados na memória de saída serão armazenados no pino de saída com base na entrada atual.A função deste pino é controlar a operação de armazenamento dos dados.

O pino SH_CP é o pino de entrada do relógio de mudança de registro do 74HC595.Quando o sinal do relógio de turno muda, os dados de entrada serão deslocados para o registro de turno bit a pouco.A função deste pino é controlar o sinal do relógio da operação de mudança.

O pino Q7 'é o pino de saída do 8º bit (mais alto bit) de 74HC595, que é usado para produzir os dados de 8º bits no registro de turno.O estado de nível deste pino é determinado pelos dados de entrada e pelos dados no registro de turno.

Os pinos Q0 a Q7 são os 8 pinos de saída do 74HC595 (incluindo Q0 a Q7), que são usados para produzir os dados do bit mais baixo para o mais alto no registro de turno.Cada pino corresponde a um pouco de saída de dados.Através desses pinos, os dados no registro de turno podem ser emitidos para um circuito externo em paralelo.

74HC595 é frequentemente usado nas seguintes áreas.

As características de saída paralela de 74HC595 tornam capaz de acionar vários relés ao mesmo tempo, e cada relé pode controlar um ou mais dispositivos elétricos.Portanto, através do projeto e da programação racionais do circuito, podemos construir um sistema de controle elétrico flexível e poderoso.

Ao conectar os pinos de saída do microcontrolador aos pinos de entrada serial do 74HC595, somos capazes de realizar a função de expansão da porta de saída, fornecendo assim pinos de saída mais controláveis.Dessa forma, podemos aproveitar o recurso de saída paralelo do 74HC595 para estender as portas de saída limitadas do microcontrolador a pontos de controle mais, realizando o controle preciso de vários dispositivos ou componentes.

No cenário de controle de uma tela LCD, o 74HC595 é capaz de utilizar suas características de entrada serial e de saída paralela para mover os dados de exibição enviados do microcontrolador para seus registros internos um por um.Posteriormente, ele gera esses dados em paralelo ao circuito de driver do LCD através da operação de trava.Dessa forma, podemos atualizar dinamicamente o conteúdo na tela LCD, seja texto, imagens ou vídeo, de maneira suave.

Quando combinamos o algoritmo de controle de batidas com o registro de mudança de 74HC595, podemos criar inteligentemente um efeito de luz LED que é perfeitamente sincronizado com a batida da música.O algoritmo de controle de batidas, como núcleo, é responsável por capturar com precisão as alterações rítmicas da música e gerar os sinais de controle correspondentes.Esses sinais não são apenas comandos simples de comutação, eles podem conter a frequência, o brilho e a mudança de cor dos LEDs piscantes.O 74HC595 pode controlar convenientemente o estado On/Off de vários LEDs, utilizando suas características de entrada serial e saída paralela.

A linha de seleção do segmento de cada tela LED é conectada à saída paralela do 74HC595, para que cada bit possa ser exibido de forma independente (veja a figura abaixo).Ao mesmo tempo, como a exibição de cada bit é controlada por uma porta de saída paralela 74HC595 independente, seu código de segmento de segmento é controlado, para que os caracteres exibidos possam ser diferentes.No entanto, para os requisitos de exibição de LED N-bit, precisamos de linhas N 74HC595 e linhas de E/S 3.Isso leva mais recursos e o custo é relativamente alto.Obviamente, esse design não é benéfico para telas de LED de vários dígitos, pois aumenta a complexidade e a carga de custos do sistema.

Em aplicativos de exibição de LED de vários bits, para simplificar o circuito, reduzir custos e salvar os recursos do sistema, podemos conectar todas as seleções de código de segmento N-bit em paralelo e controlá-los por um 74HC595 (consulte a figura abaixo).Como os códigos de seleção do segmento de todos os LEDs são controlados uniformemente pela porta de saída paralela deste 74HC595, a qualquer momento, os LEDs N-bits exibirão os mesmos caracteres.Se queremos que cada um levasse a exibir caracteres diferentes, devemos usar o método de digitalização.Isso significa que, a qualquer momento, temos apenas um dos LEDs exibindo caracteres.Em um certo momento, a porta de saída paralela de 74HC595 produzirá o código de seleção do segmento do caractere correspondente.Ao mesmo tempo, a porta de E/S de controle de seleção de bits enviará o nível de estroboscópio para o bit de exibição para garantir que o caractere correspondente seja exibido corretamente.Esse processo será realizado por sua vez, para que cada LED exiba o caractere que deve ser exibido por vez.Vale ressaltar que, como o 74HC595 possui uma função de trava e leva um certo tempo para selecionar o código do segmento de entrada serial, na operação real, não precisamos de atraso adicional para formar o efeito de persistência visual.

O chip 74HC595 é um membro da série 74.Possui as características de velocidade rápida, baixo consumo de energia e operação simples.Ele pode ser facilmente usado como uma interface microcontrolador para acionar LEDs.

Os monitores de diodo emissores de luz de sete segmentos, também conhecidos como telas LED, têm sido amplamente utilizados em vários tipos de instrumentação devido ao seu preço baixo, baixo consumo de energia e desempenho confiável.Existem muitos tipos de drivers de LED dedicados no mercado atual.Embora a maioria deles seja rica em funções, seus preços são correspondentemente altos.Portanto, o uso dessas unidades em sistemas simples e de baixo custo não apenas desperdiça recursos, mas também aumenta o custo do produto.O uso do 74HC595 para dirigir LEDs tem muitas vantagens.Primeiro, sua velocidade de direção é rápida e seu consumo de energia é relativamente baixo.Em segundo lugar, o 74HC595 pode acionar flexibilidade de diferentes números de LEDs, seja uma tela de LED cátodo comum ou uma tela de LED de ânodo comum, ele pode facilmente lidar com isso.Além disso, através do controle de software, podemos ajustar facilmente o brilho do LED e até desligar a tela quando necessário (os dados ainda são retidos), reduzindo ainda mais o consumo de energia e acordando a tela a qualquer momento, quando necessário.O circuito projetado usando o 74HC595 não apenas possui design simples de software e hardware, baixo consumo de energia, forte capacidade de direção, mas também ocupa menos linhas de E/S.Portanto, tornou-se uma solução de design de baixo custo e flexível, especialmente adequada para cenários que possuem requisitos rígidos sobre custos e recursos.

A imagem abaixo é um circuito de painel de exibição projetado usando a interface AT89C2051 e 74HC595.

P115, P116 e P117 da porta P1 são usados para controlar a tela do LED.Eles estão conectados aos pinos SLCK, SCLK e SDA, respectivamente.Três tubos digitais são usados para exibir o valor de tensão.Três tubos digitais são instalados na placa de circuito para exibir o valor de tensão.Entre eles, o LED3 está localizado na extrema esquerda e o LED1 está localizado na extrema direita.Ao enviar dados, primeiro enviamos o código de exibição do LED3 e, finalmente, enviamos o código de exibição do LED1.O brilho do LED é controlado ajustando a resistência de PR1 para PR3.Esse design não apenas garante a ordem da exibição de dados, mas também permite um ajuste flexível de brilho.

Adicionar buffers ou drivers à saída de 74HC595, como 74LS244 (unidirecional) ou 74LS245 (bidirecional) e outros chips de driver de barramento, pode aumentar a capacidade de acionamento do sinal e melhorar a estabilidade do sinal.

Verifique se a tensão da fonte de alimentação de 74HC595 está dentro do intervalo especificado e sua energia é forte o suficiente para atender à demanda motriz da carga necessária.Se a tensão da fonte de alimentação for insuficiente, poderá causar que a amplitude do sinal de saída caia, o que, por sua vez, afeta sua capacidade de acionamento e, portanto, não poderá acionar a carga de maneira eficaz.

Se a saída de 74HC595 não for suficiente para acionar diretamente a carga desejada, podemos adicionar um circuito de driver externo, como o uso de transistores, tubos de efeito de campo (FETS) ou chips de driver especiais para amplificar o sinal de saída de 74HC595.

Na fiação de PCB, devemos tentar minimizar a resistência e a indutância da fiação para melhorar a eficiência da transmissão de sinal.Além disso, evite gerar muita interferência e ruído na fiação para não afetar a qualidade do sinal de saída de 74HC595.

Devemos escolher a resistência de carga apropriada de acordo com as características do dispositivo de carga.Se a resistência da carga for muito pequena, levará à corrente excessiva e poderá danificar o chip 74HC595.Por outro lado, se o resistor de carga for muito grande, pode não ser capaz de obter amplitude de sinal de saída suficiente.

Se mais dispositivos precisarem ser conduzidos e os requisitos de condução desses dispositivos forem semelhantes, podemos considerar paralelamente as saídas de vários 74HC595s para melhorar a capacidade geral de direção.No entanto, antes do paralelo, verifique se os requisitos de direção desses dispositivos são compatíveis e a corrente total após o paralelo não deve exceder o limite máximo de corrente de saída de 74HC595, para não causar danos ao chip ou afetar o efeito de condução.

74HC595 é um registro de turno que funciona em serial em paralelo protocolo.Ele recebe dados em série do microcontrolador e envia esses dados através de pinos paralelos.

O 74HC595 é um dispositivo CMOS de alta velocidade.Um registro de turno de oito bits acessa os dados da entrada serial (DS) em cada transição positiva do Shift Register Clock (SHCP).Quando afirmado baixo, a função de redefinição define todos os valores de registro de mudança para zero e é independente de todos os relógios.

A folha de dados do 74HC595 afirma que cada saída pode fornecer pelo menos 35mA porque essa é a corrente máxima de saída permitida.Isso é claramente mais do que o 25mA permitido do µC.Há outro limite: o 74HC595 não deve fornecer mais de 70mA no total.

O 74HC595 é um registro de turno e o Max7219 é um driver de tela multiplexado.Portanto, ambos não fazem a mesma coisa.O Max7219 seria (muito) mais fácil de usar com o Picaxe se multiplicar os monitores, pois a tarefa de multiplexão é feita pelo Max7219 e não pelo Picaxe, mas é mais caro.