74HC595.移位寄存器

如果您发现自己需要更多的输出，74HC595很有用 您可以在您的微控制器上使用;是时候思考了 using a serial shift 寄存器等芯片。

使用您现有的一些现有 微控制器输出您可以添加多个595's扩展输出 倍数为8;每595次输出。当您添加更多595岁时't use 任何现有的微控制器输出引脚。

它的工作方式是您使用一个单片机引脚作为数据 输出和另一个时钟。只需将时钟引脚缩低到高电平 在595的数据输入的值中的时钟。由于595有8 输出您将此执行8次以填充595内存。转移新的 将数据存储到输出切换另一个引脚和您're done - 8 new outputs working.

您还可以将多个595串一起'■甚至更多的输出！这里有几个例子向您展示了如何做到。

这个 74HC595.教程 向您展示驾驶7的示例 段，LED和使用多个595's均使用8,16或32个输出 3个线接口。您还可以找到使用这些方法的正确方法 驱动LED和七个段显示的设备，并学习如何添加8,16,32， 或更多，输出具有多个595's.

74HC595.是串行移位寄存器或SIPO（串行 并行输出）用于增加您的输出次数的设备 微控制器。它只是一个内存设备，它顺序存储每个位 数据传递给它。

您通过在数据输入和提供数据的数据位发送数据 时钟信号到时钟输入。在每个时钟信号时，数据通过数据 一系列D型 - 每种D型输出馈送到输入的输入中 next.

当您在8位数据中时钟时，您可以激活并行8 从D型存储器输出。

SPI接口

595使用标准SPI接口。三个串行控制信号 来自微控制器是：

• 串行数据。
• 串行时钟。
• 闩锁时钟。

只有这3个串行控件，您可以根据需要添加尽可能多的输出 - 串行控制线的数量始终保持相同。

在芯片上还有另外两个控制信号：

• 主重置（MR）
• 输出使能（OE）

输出使能对现代设计并不真正有用，只需将其连接到 ground (see 这里 对于它应该真正使用的东西）。

您可以将主重置（MR）控制无效，除非它至关重要 输出在上电时重置为零。将其留下意味着软件 开始时需要重置，以将零作为移位寄存器发送零点 使用锁存时钟将它们旋转到输出。

595允许您使用几根电线在串行流中传输数据 使用目的地的输出并行交付。另外多个 595's可以是菊花链式，所以你可以拥有尽可能多的输出 串行接线的任何增加。

微控制器系统进入8,16,32位并行总线设计，因为 在芯片内部使用宽总线（一组）在内部发送数据速度更快（一组 并行连接）。但是，当您需要在外面互连设备时 处理器，连接和路由32根电线都变成了 问题（甚至8是痛苦）。解决方案是使用串行接口和 将并行8,16或32位数据转换为定时数据流。这 595将转换为8位输出（请参阅以后增加 并行输出宽度）。

74HC595.的结构

595有两个主要寄存器：

• 移位寄存器。
• 输出寄存器（或数据锁存器或有时称为寄存器 latch).

74HC595.以这种方式排列，因此，当您更新移位寄存器时 数据使用串行时钟（SRCLK）和串行数据（SER）输入，输出 从芯片不会改变.i.e。您可以将数据馈送到移位寄存器中 它将通过而不会影响输出引脚状态纹波。只有当 输出数据时钟闪过（闩锁时钟或注册时钟 - RCLK）将是 数据从移位寄存器传输到输出引脚。

下图显示了595的内部结构：

74HC595.引入

下图显示了74HC595的引脚。它遵循标准 TTL芯片布局以右上角的电源和底部左下角。所有输出 除了一个位于芯片的左侧，控制信号 对。串行输出Q_H'在右下方，这是为了 黛西链接了设备。

如何 使用74HC595制作16位移位寄存器

制作16位移位寄存器非常简单，它只是使用74HC595 雏菊链。你所做的一切，是使用两个595's并连接数据输出 第一班次寄存器到下一个的数据输入。连接QH' 第一个595到下一个的SER（串行数据输入）。

下图显示了所需的简单连接（注意序列方式 当数据信号移出时，时钟信号被馈送到两个芯片中 第一个芯片进入第二芯片）：

注意：控制输出所需的唯一变更是 而不是8个x Srclk时钟脉冲，您需要16 x Srclk时钟脉冲 关联的串行数据（SER）即软件更改是必需的。

雏菊链接的雏菊 2 x 74HC595s

如何在链中串行连接4 74HC595S;这是非常简单的 - 它 只是上述过程的扩展i.e.将序列连接出来 以前的74HC595到下一个串行输入。唯一的区别是 要传输的总比特数。

查看放大的图像 这里.

A 项目使用74HC595 Arduino进行7段显示。

该项目显示如何加入和控制16个LED和两个七个段 使用4 74HC595芯片显示。经过了8,16，有三组代码 和32个输出，以便轻松接线设备。

查看放大的图像 这里.

只要您只能看到Arduino和您需要三个连接 可以添加更多595芯片，因为您需要更多的输出，而不使用更多 Arduino pins.

arduino.连接是：

• P3 - RCLK - 寄存器或闩锁（输出）时钟。
• P6 - SRCLK - 串行注册时钟。
• P4 - SER - 串行数据输入。

例1：8 LED步行1

此示例Arduino Sketch显示如何使用输出驱动单个74HC595 驾驶LED。步行一个方向由可变的rid控制 实际值被设置为变量d。如果在任何一种位置检测到高位 那个字节的结尾然后改变方向。通过这种方式，走路一个 左右通过字节。每次换档后，将输出值 595使用ShiftOut功能，MSB首先。注意：ShiftOut以字节为单位运行 only.

复制素描

// Demonstration code for 74HC595 8 bit output
在t rclk.Pin = 3;   // pin 12 on the 74hc595 latch - nSS
在t SRCLK.Pin = 6;  // pin 11 on the 74hc595 shift register clock - SCK
在t 塞Pin = 4;    // pin 14 on the 74hc595 data - MOSI
unsigned 在t d;    // Data to be sent to the shift reg.
在t dir =0;        // Direction of walking 1.
char buf[12];      // General purpose buffer.

void setup() {
  Serial.begin(9600);          // start serial port (debug).

  pinMode(RCLKPin, OUTPUT);    // Set 595 control PIN sto output.
  pinMode(SRCLKPin, OUTPUT);
  pinMode(SERPin, OUTPUT);

  Serial.println("74HC595 Demo.");

  d=1;
}

void loop() {

    delay(100);
    digitalWrite(RCLKPin, LOW);
    shiftOut(SERPin, SRCLK.Pin, MSBFIRST, 0x00ff & d);
    digitalWrite(RCLKPin, HIGH);
    Serial.println(itoa(d,buf,16));

    if (!dir) d<<=1; else d>>=1; // Shift

    if (d&0x80) dir=1;           // Set direction.
    if (d&0x01) dir=0;
}

例2：16 LED步行1

此示例arduino草图扩展了前一个示例，以驱动两个595s创建16 位移寄存器与74HC595并使用输出进行驱动LED。 再次创建一个步行的人，但这次代码使用无符号整数 存储允许16位输出的值。请注意ShiftOut功能的方式 必须使用两次以输出16位值（也必须分为2 由于ShiftOut以来使用位移位的碎片只能处理8位数据 time ).

复制素描

// Demonstration code for 74HC595 16 bit output
在t rclk.Pin = 3;   // pin 12 on the 74hc595 latch - nSS
在t SRCLK.Pin = 6;  // pin 11 on the 74hc595 shift register clock - SCK
在t 塞Pin = 4;    // pin 14 on the 74hc595 data - MOSI
unsigned 在t d;    // Data to be sent to the shift reg.
在t dir =0;        // Direction of walking 1.
char buf[12];      // General purpose buffer.

void setup() {
  Serial.begin(9600);          // start serial port (debug).

  pinMode(RCLKPin, OUTPUT);    // Set 595 control PIN sto output.
  pinMode(SRCLKPin, OUTPUT);
  pinMode(SERPin, OUTPUT);

  Serial.println("74HC595 Demo 2xchips for 16 bit register.");

  d=1;
}

void loop() {

    delay(100);
    digitalWrite(RCLKPin, LOW);
    shiftOut(SERPin, SRCLK.Pin, MSBFIRST, (0xff00 & d)>>8);
    shiftOut(SERPin, SRCLK.Pin, MSBFIRST, 0x00ff & d);
    digitalWrite(RCLKPin, HIGH);
    Serial.println(itoa(d,buf,16));

    if (!dir) d<<=1; else d>>=1; // Shift

    if (d&0x8000) dir=1;           // Set direction.
    if (d&0x0001) dir=0;
}

示例3：32位行走1和2 x 7段

此示例arduino草图扩展了前一个示例，保持原始操作但是 现在驾驶2个七个段显示。七个段显示器只是 用于表示数字的LED的布置。在数据表中 LED在标准位置分配了一封信;这些是字母'a' through 'g' and 'dp'（对于小数点）。制作编码更容易它是最好的 to assign 'a'-'g'到输出和DP到B7的B0-B6。注意使路由a PCB更轻松，您可以根据需要分配输出，然后持有阵列 转换值（显示数字）必须更改。

在这个例子中"走路一件事"但现在进一步8位 转移呼叫进行。注意一切都转移到了 换档功能的8位较低。

复制素描

// Demonstration code for 74HC595 16 bit output and 2x7 segment displays
在t rclk.Pin = 3;   // pin 12 on the 74hc595 latch - nSS
在t SRCLK.Pin = 6;  // pin 11 on the 74hc595 shift register clock - SCK
在t 塞Pin = 4;    // pin 14 on the 74hc595 data - MOSI
unsigned long d;   // Data to be sent to the shift reg.
在t dir,num;       // Direction of walking 1, output number.
char buf[12];      // General purpose buffer.

// Define an array to translate number to 7segment
char segment[10] = { // segment bit pos: dp g f e d c b a
  0x3f, // zero
  0x06, // one
  0x5b, // two
  0x4f, // three
  0x66, // four
  0x6d, // five
  0x7c, // six
  0x07, // seven
  0x7f, // eight
  0x67  // nine
};

void setup() {
  Serial.begin(9600);          // start serial port (debug).

  pinMode(RCLKPin, OUTPUT);    // Set 595 control PINs to output.
  pinMode(SRCLKPin, OUTPUT);
  pinMode(SERPin, OUTPUT);

  Serial.println("74HC595 Demo 4xchips for 16 bit register and 2x7seg.");

  d=1;
  num = 0;
}

void loop() {
unsigned char lnum,rnum;

    if(num++>99) num=0;
    lnum = num / 10;
    rnum = num % 10;

    digitalWrite(RCLKPin, LOW);
    shiftOut(SERPin, SRCLK.Pin, MSBFIRST, segment[lnum]);
    shiftOut(SERPin, SRCLK.Pin, MSBFIRST, segment[rnum]);
    shiftOut(SERPin, SRCLK.Pin, MSBFIRST, (0xff00 & d)>>8);
    shiftOut(SERPin, SRCLK.Pin, MSBFIRST, 0x00ff & d);
    digitalWrite(RCLKPin, HIGH);

    Serial.println(ltoa(d,buf,16));

    if (!dir) d<<=1; else d>>=1; // Shift

    if (d&0x8000) dir=1;           // Set direction.
    if (d&0x1) dir=0;

    delay(200);
}

74HC595. Arduino图书馆

它并不值得使用74HC595的Arduino图书馆作为搬运 是否需要将数据放入芯片中所需的所有工作。唯一额外的代码 您需要的是在使用之前和之后控制锁存输出时钟（RCLK） shiftOut.

arduino.图书馆代码模块可用，但它们使用ShiftOut as 上面的代码。所以它可能并不值得使用它们，因为你需要做的就是 设置RCLK低电平，使用ShiftOut发送数据，然后设置RCLK高。图书馆 只会整理代码一点。我还读到了74hc595图书馆可以 不满足超过8位 - 不确定这是否真实，但如果它是这样的，那么 绝对使用此页面中示例中显示的方法。

74HC595.数据表

单击图像或链接 打开 74HC595. data sheet 在 a new window.

74HC595.作为LED 司机（输出电流）

用74HC595驾驶LED

您可以使用595驱动LED，但必须保持输出电流 整个芯片的低（70mA）。以下讨论详情如何 执行此操作并建议可靠的电流限制电阻值。笔记 LED输出电流也取决于所驱动的LED（参见 discussion below).

危险'Web' Designs

使用Web上有很多设计 74HC595作为高电流LED驱动器。关键问题是：应该使用它 这根本呢？其中一些"designers"？完全错误读取数据 工作表并以高电流操作输出。和所有可以去的芯片一样 超出测试限制，这些限制可能是设备的保守 但是对于可靠的设计，您不想违反数据表，因为 在某些时候（可能是1000个单位的时候）单位将开始 失败 - 纠正可能非常昂贵。

通过设计得到正确的东西比测试更重要 几个筹码，并说它有效！数据表显示已测试的内容 保证操作和长期可靠性。是的，条件可能有点 保守派和少于可以实现的，是的，芯片可以为a工作 虽然在极端过度驱动，但它不值得冒险"real" design.

所以你应该使用74HC595作为一个 高电流 引领 driver?

因此，答案是否（对于高电流输出）。任何电子产品 阅读数据表的设计者将看到最大输出电流 整个芯片为70mA，含义8 LED为每个可以输出的最大值 LED是70E-3/8 = 8.75。实际上摩托罗拉数据表所列每个输出引脚±6ma （其他数据表唐't staye这个） - 这可能是允许最新的 内部FET操作。解决方案是使用FET或促进输出 晶体管或晶体管阵列。

驾驶不同的LED

如果任一度，您可能会逃离驱动LED：

1. 你不'T同时驱动所有LED。
2. 在不同的功率水平下驱动不同的LED（I限制电阻） 观察最大耗散和最大电流。
3. 低电流驱动LED。

当您看到一个使用330Ω（RD）电阻的设计以及与和LED系列使用330Ω（RD）电阻 由595的输出驱动，然后是应该驱动的电流是：

i =（5-1.7）/ 330 = 10mA，（VTOT - VDIODE）/ RD

假设红色LED vf = 1.7V

下表显示了330Ω电流限制电阻的电流 不同的LED颜色（带5V电源）。

您可以看到这些设计不会以最大输出驱动LED （通常为20mA - 检查每个LED数据表是否允许）。但是在这方面 长凳，带标准LED，它们看起来足够亮了！也是7段 每个红色LED段的显示屏看起来良好的7mA（RD =470Ω）。

对于330Ω电流限制电阻：

然而，对于每个输出的10mA，将使用超出80mA的使用 595的设计限制。唯一一个将是规格的唯一白色 或蓝色LED（5.4 x 8 =〜48mA）。

对于470Ω电流限制电阻：

通过改变为470Ω电流限制电阻，相应的电流 绘制减少，所有输出都在设备8 x 7ma的规格范围内） = 56mA（最大设计输出必须低于70mA - 请参阅数据表）。

有一点房间可以减少电阻，但LED将是 动力。然而，问题是你真的需要最大的亮度吗？

结论

可能是最好的方法（对于长期可靠性）是选择高位 亮度型并相应地调整电阻。但是安全的路线是 为所有电流限制电阻使用470Ω。

更多输出电流驱动器

提升电流输出

高电流595.'s

另一种解决方案是使用74HC595的高电流版本。一个 合适的版本是 tipc6595（或tipc6c595） - 能够有250mA的（是） 每个引脚输出！ - 这是一个高电源移位寄存器。但你要去 发现它比595更贵！

高级主题

数据带宽

与所有串行接口一样，最终结果是数据的外观 从端到端的输出。使用8位数量的序列头开始 它然后在输出处重建它。做这个过程所花费的时间是 the limiting factor.

如果您只是设置指示灯或打开和关闭慢速继电器， 然后，这不是一个问题，但是，如果您正在进行更复杂的操作 如驱动PWM输出或其他高速操作，那么带宽是 重要信息（此芯片不是最佳PWM - 使用专用PWM设备。 TLC5940便于PWM扩展）。

如果要以特定速率打开和关闭输出，那么您可以 制定所需的运营速度。例如，你想去的例子 100khz（打开100khz的输出OFF）。当您序列化数据时 必须速度快8倍（加上频闪信号的比特），即〜800kHz。 如果您有16个输出，那么它将需要更新率〜1600khz或 ~1.6MHz.

获得一个微控制器以1.6MHz的频闪率将是不可能的 （对于一个20MHz设备，它将无法做任何其他事情 - 显然是一个非常 高速设备可以实现这一点，但内部SPI模块通常可以 operate at 20MHz.

这听起来像是矛盾的，但我没有't. The internal 模块可以非常快地操作，因此可以快速输出串行数据的突发。 这并不意味着较慢的处理器可以跟上。这是什么 确定整体数据速率i.e.将有高速爆发和 然后处理器决定对中断反应的等待期 从SPI模块生成。它是确定的处理器速度 throughput.

SPI操作

您可以使用内部SPI模块更快地输出数据，以便 处理器操作未在595更新中消耗。但是限制性 因子现在成为您可以快速更新SPI模块，这取决于 中断定时和处理器速度即它正在做的其他东西。这 其他限制因素是HC595（25MHz）的速度为一些 微控制器可以比这更快运行！但是74Ahc可以去 100MHz!

这些只是在设计这种系统时思考的项目 在这里没有进一步调查。

74HC595. OE.

什么是（OE）输出启用？

在旧的，老年日，当高端设计包括8位 系统（类似于8位微控制器）唯一的设计技术是 购买个人组件，如：

• 一个处理器。 Z80。
• EPROM - 可擦除可编程只读存储器。
• RAM（需要刷新）。
• ADC。
• ...加上需要的设备。

上述每个芯片是单独的，个别设备和问题 was:

• 如何将这些东西连接在一起以制作功能系统？

答案是每个设备都有8位总线，因此必须使用该总线 传输系统周围的数据。

下一个问题是：

• 如果EPROM不断地输出数据，我如何将ADC获取到 将数据输出到处理器？

答案是您必须能够以特定的方式关闭输出 时间（处理器指令周期中的设置时段）例如。在处理器期间 读取操作需要激活相关设备。处理器将为 具有专用读取信号输出通常标记为有效低RD。注意A. 类似的信号用于写入NWR。

通过设置所有其他设备的所有输出启用（输出 是无效的）使所有其他设备都不驱动公共汽车，然后是您 拉动ADC输出使能低，因此只有ADC驱动总线 - 在此 处理器可以在需要时读取ADC输出的方式。

所以OE是来自该设计过程的遗产。你可以的优势 继续向主总线添加设备（在扇出限制内 处理器）只要您可以控制设备的输出使能。那 是为什么74HC595中有一个OE控制引脚。

提示： 我在网上看到的一个不寻常的想法是为了使用 OE控制输入作为电流输出控制器I.E.IDMER（如果 使用输出作为LED驱动器）。您所做的只是将PWM信号馈送到OE 输入和Voila，即时可调度（当然这会影响所有输出 74HC595一次）。