на 2024/03/14 3,271

74HC595: Комплексное руководство по высокоэффективным 8-битным чипам регистра смены

Регистры смены - это устройства, которые используют последовательную логику для хранения и передачи двоичных данных.Это двунаправленные схемы, которые перемещают каждый бит данных с ввода на вывод с каждым тактовым импульсом.В настоящее время существуют различные модели регистров смены, среди которых 74HC595 является таким серийным регистром выходного сдвига.Его функция состоит в том, чтобы преобразовать последовательные сигналы в параллельные сигналы, обычно используемые при вождении чипов для различных цифровых труб и экранов точечной матрицы.Эта статья представит свою конкретную информацию из аспектов конфигурации и приложения.

Каталог

Обзор 74HC595

Рисунок 1:74HC595

А 74HC595 это 8-битный регистр сдвига, который объединяет последовательный вход с параллельным выводом, предлагая уникальные параметры вывода Tri-State.Этот сложный компонент работает путем получения последовательных данных с помощью своих последовательных данных ввода данных (SDI) на повышении края последовательных часов (SCK).Внутренняя 8-битная регистр сдвига обрабатывает данные, последовательно выводимая из терминала Q7 '-самая высокая точка вывода последовательных данных.

• Серийные часы (SCK): запускаются на краю восходящего
• Ввод последовательных данных (SDI): получает 8-битные данные
• Q7 'Терминал: вывод последовательных данных с самым высоким битом
• Преобразование в параллельный выход разворачивается на растущем крае контроля защелки (LCK).Именно в этот момент данные в 8-битном регистре смены заблокированы в 8-битной параллельной реестре вывода.Значения, выявленные параллельными выходами, такие же, как и значения, которые хранятся в них, в зависимости от того, что сигнал inable inable (OE) является низким (включенным).
• Контроль защелки (LCK): активируется на растущем краю
• Вывод включение (OE): активируется при низком уровне

Альтернативы и эквивалентные варианты

SN74HC595MPWREP

Конфигурация и функции PIN

Рисунок 2: 74HC595

74HC595 имеет 16 булавок, чьи макет доказывает свою универсальность:

SER (PIN 1): шлюз для последовательных данных, SER PIN, помогает в битовой передаче в чип.Он инициирует передачу данных параллельно, по одному тактовому импульсу за раз.

RCLK (PIN 2): действуя в качестве ввода часов регистра, RCLK контролирует движение данных из регистра сдвига в выходной регистр, обеспечивая синхронизированное хранилище данных.

SRCLK (PIN 3): этот входной контакт ввода CHOCK SHIFT COMIT COARINATES COARINATES SHIFT, управление темпами преобразования данных.

OE (PIN 4): Вход вывода включает ввод, указывает передачу данных через выходные контакты, переключение между включенными и отключенными состояниями через уровень напряжения.

DS (PIN 5): двунаправленный вход последовательных данных, DS обеспечивает альтернативную точку ввода данных, повышая гибкость связи.

ST_CP (PIN 6): Входной сигнал Trigger Stop Trigger управляет временем хранения данных в выводах, отражая изменения в тактовом сигнале запуска хранилища.

SH_CP (PIN 7): Управляет входом тактового регистра сдвига, SH_CP имеет решающее значение для миграции данных в последовательности в регистр SHIFT.

Q7 '(PIN 8) до Q0-Q7 (контакты 9-16). Эти выходные контакты представляют собой ядро ​​параллельных распространения данных, повторяя данные регистра сдвига от самого низкого до самого высокого бита.

Логическая диаграмма 74HC595

Рисунок 3: 74HC595 Логическая диаграмма

Приложения 74HC595

74HC595 превосходит в нескольких областях, демонстрируя ее адаптивность и эффективность:

Управление реле: его параллельная выходная функциональность позволяет одновременно управлять несколькими реле, каждый из которых способен манипулировать одним или несколькими электрическими устройствами.Это позволяет создавать динамические и надежные системы электрического управления.

Расширение цифрового вывода: подключив выходные контакты микроконтроллера к последовательному входу 74HC595, выходные порты могут быть удобно расширены, тем самым расширяя контроль над другими устройствами.

Управление отображением: в сценариях управления ЖК-дисплеев 74HC595 плавно передает данные отображения на экране, используя его последовательное преобразование, обеспечивая бесшовные обновления текста, изображений или видео.

Music Beat Lights: интеграция алгоритмов управления ударами с 74HC595 может создавать светодиодные эффекты, идеально синхронизированные с музыкальным ритмом.Это слияние отражает сущность битов музыки, превращая их в очаровательные светодиодные дисплеи различных частот, яркости и цветов.

В случаях использования 74HC595

Проектирование многозначного светодиодного дисплея с использованием 74HC595

Рисунок 4: Мультибитный светодиодный дисплей на основе 74HC595

Статический метод отображения

В сфере статических дисплеев каждая линия выбора светодиодного сегмента подключена к параллельным выходам 74HC595.Эта схема соединения позволяет каждой цифре отображаться независимо, с изменениями символов, непосредственно управляемыми выходами отдельных чипов 74HC595.

Параллельные выходы: каждый 74HC595 управляет цифрой.

Изменения персонажа: дисплей может показать разные символы.

Несмотря на ресурсные, требующие чипов N 74HC595 и линий ввода-вывода N+3 для светодиодного дисплея N-цифры, этот метод также подчеркивает сложность и последствия затрат, связанные с многозначными светодиодными дисплеями.

Динамический метод отображения

Чтобы упростить проектирование цепи, сократить затраты и сохранить системные ресурсы для многозначных светодиодных дисплеев, используется унифицированный подход.Здесь коды сегментов всех цифр параллели и управляются одним чипом 74HC595.

Единый контроль: один 74HC595 управляет всеми цифровыми сегментами.

Метод сканирования: символы отображаются последовательно на светодиодах.

Используя технологию сканирования, в любой момент отображается только один светодиодный символ, ездит на каждую цифру, чтобы представить предполагаемые символы.Функция защелки 74HC595 устраняет необходимость в дополнительных задержках, способствуя устойчивости эффекта зрения без жертвоприношения рабочей скорости.

Конструкция схемы светодиодного привода с использованием чипа 74HC595

Чип 74HC595 является членом серии 74, известной своей быстрой работой, низким энергопотреблением и простотой использования.Он служит эффективным мостом между микроконтроллерами и светодиодными дисплеями, предлагая множество преимуществ.

Светодиодные дисплеи

Светодиодные дисплеи, особенно светодиодные дисплеи с семью сегментами, предпочтительны за их экономическую эффективность, низкое энергопотребление и надежность.В то время как выделенные функции выделенных водителей светодиодов доступны, их более высокая стоимость делает 74HC595 предпочтительным выбором для бюджетных и упрощенных систем.

Преимущества использования 74HC595: быстрая скорость, низкое энергопотребление, способные управлять различным количеством светодиодов.

Гибкость и эффективность питания: 74HC595 обеспечивает легкий контроль яркости и энергосберегающие операции, подходящие как для общих анод, так и для общих катодных дисплеев.

Дизайн с использованием чипа 74HC595

Рисунок 5: разработан с помощью чипа 74HC595

Эта настройка иллюстрируется с помощью конструкции интерфейса с микроконтроллером AT89C2051 и 74HC595, демонстрирующим дисплей напряжения с использованием трех цифровых труб, подчеркивая важность упорядоченного представления данных и регулируемой яркости.

Контрольные контакты (P115, P116, P117): Управляйте яркостью и последовательности светодиодных дисплеев.

Повышение возможности вождения 74HC595

Буферы или драйверы. Использование таких буферов, как 74LS244 (однонаправленный) или 74LS245 (двунаправленный), может повысить силу и стабильность сигнала.

Соответствующий источник питания. Обеспечение питания находится в пределах рекомендуемого диапазона напряжений и имеет достаточную энергию для удовлетворения требований нагрузки, имеет решающее значение для оптимальной производительности.

Внешние схемы привода: для нагрузок, превышающих возможность прямой выходной возможности 74HC595, внешний привод с использованием транзисторов, FET или выделенных чипов драйверов могут усилить выходной сигнал.

Соображения макета печатной платы: минимизация сопротивления и индуктивности в трассах печатной платы может повысить эффективность передачи сигнала при этом избежать чрезмерного шума и помех для поддержания качества сигнала.

Подходящие нагрузочные резисторы: выбор нагрузочных резисторов на основе нагрузки

На характеристиках нагрузочного устройства могут предотвратить перегрузочные ситуации, которые могут повредить чип 74HC595.

Конфигурация параллельного вывода. Для приложений, требующих большого количества устройств с аналогичными требованиями к вождению, параллельные выходы нескольких чипов 74HC595 могут повысить общую возможность вождения, при условии, что комбинированный ток не превышает максимальный выходной предел чипа.

Часто задаваемые вопросы [FAQ]

1. Является ли 74HC595 микроконтроллер?

74HC595 - это регистр смены, работающий по сериалу в параллельном протоколе.Он получает данные последовательно от микроконтроллера, а затем отправляет эти данные через параллельные контакты.

2. Какова функция 74HC595?

74HC595 является высокоскоростным устройством CMOS.Восьмибитный регистр смены принимает данные с последовательного входа (DS) с каждым положительным переходом часов регистрации Shift (SHCP).При установке на низкий уровень функция сброса устанавливает все значения регистра смены на ноль независимо от всех часов.

3. Сколько тока может противостоять 74HC595?

Таблица данных для 74HC595 утверждает, что каждый вывод может обеспечить не менее 35 мА тока, так как это максимально допустимый выходной ток.Это явно превышает 25 мА, разрешенную µC.Другим ограничением является общая сумма тока, предоставленного 74HC595, не должно превышать 70 мА.

4. В чем разница между MAX7219 и 74HC595?

74HC595 - это реестр смены, в то время как MAX7219 является мультиплексированным драйвером дисплея.Таким образом, они не делают то же самое.Если использовать мультиплексированный дисплей, MAX7219 будет (более) простым в использовании с Picaxe, так как задача мультиплексирования дисплея выполняется MAX7219, а не Picaxe, но это дороже.