74HC595: Ein umfassender Leitfaden für hocheffiziente 8-Bit-Schaltregister-Chips
Schichtregister sind Geräte, die sequentielle Logik verwenden, um binäre Daten zu speichern und zu übertragen.Sie sind bidirektionale Schaltungen, die jedes Bit der Daten von der Eingabe auf die Ausgabe mit jedem Taktpuls bewegen.Derzeit gibt es verschiedene Modelle von Schichtregistern, unter denen der 74HC595 ein solches Verschiebungsregister seriell-paralleler Ausgangsschiebung ist.Seine Funktion besteht darin, serielle Signale in parallele Signale umzuwandeln, die üblicherweise in Antriebschips für verschiedene digitale Röhrchen und Punktmatrix -Bildschirme verwendet werden.In diesem Artikel werden seine spezifischen Informationen aus den Aspekten der PIN -Konfiguration und -Anwendung eingeführt.Katalog
1. Überblick über 74HC595
2. PIN -Konfiguration und -funktionen
3. Logikdiagramm von 74HC595
4. Anwendungen von 74HC595
5. Anwendungsfälle von 74HC595
6. Verbesserung der Fahrkapazität des 74HC595
1. Überblick über 74HC595
Der 74HC595 ist ein 8-Bit-Schaltregister, das die serielle Eingabe mit paralleler Ausgabe kombiniert und einzigartige Tri-State-Ausgangsoptionen bietet.Diese komplexe Komponente arbeitet, indem er serielle Daten über ihre seriellen Dateneingabe (SDI) am steigenden Rand der Serienuhr (SCK) empfängt.Das interne 8-Bit-Schaltregister verarbeitet die Daten und gibt nacheinander aus dem q7'-Terminal aus-dem höchsten Punkt der seriellen Datenausgabe.
- Serienuhr (SCK): Ausgelöst am steigenden Rand
- Serielle Dateneingabe (SDI): Empfängt 8-Bit-Daten
- Q7 'Terminal: höchste serielle Datenausgabe des Bits
- Die Umwandlung in die parallele Ausgabe entfaltet sich am steigenden Rand der Latch -Steuerung (LCK).In diesem Moment sind die Daten im 8-Bit-Schaltregister in das 8-Bit-Parallelausgangsregister gesperrt.Die von den parallelen Ausgängen aufgeführten Werten entsprechen den in ihnen gespeicherten, abhängig vom OED -Signal (OE), das niedrig (aktiviert) ist.
- Latch Control (LCK): aktiviert am steigenden Rand
- Ausgangsaktivität (OE): aktiviert, wenn niedrig
Alternativen und gleichwertige Optionen
SN74HC595MPWREP
SN74HC595MPWREP
2. PIN -Konfiguration und -funktionen
Der 74HC595 hat 16 Stifte, deren Layout seine Vielseitigkeit beweist:
- Ser (Pin 1): Das Gateway für serielle Daten, Ser-Pin, hilft bei der Bit-bit-Übertragung in den Chip.Es initiiert die Datenübertragung parallel, jeweils ein Taktpuls.
- RCLK (Pin 2): RCLK als Register Uhreingang fungiert die Datenbewegung vom Schaltregister zum Ausgangsregister und stellt synchronisierte Datenspeicher sicher.
- SRCLK (Pin 3): Dieser Schaltregister -Eingangspin -Pin -Koordinaten der Verschiebungsvorgänge, die das Datengespräch verwaltet.
- OE (Pin 4): Der Eingang der Ausgabeaktivierung zeigt die Datenübertragung über Ausgangsstifte an, wodurch zwischen aktivierten und deaktivierten Zuständen über den Spannungsniveau gewechselt wird.
- DS (Pin 5): Ein bidirektionaler serieller Dateneingabe, DS, bietet einen alternativen Dateneintragspunkt, der die Kommunikationsflexibilität verbessert.
- ST_CP (Pin 6): Ausgangspeicher Trigger Takteingang steuert den Zeitpunkt der Datenspeicherung in Ausgabestiften und reflektiert Änderungen im Store Trigger Taktsignal.
- SH_CP (Pin 7): Steuert die Takteingabe des Schaltregisters. SH_CP ist entscheidend für die Migration von Daten nacheinander zum Schaltregister.
- Q7 '(Pin 8) bis Q0-Q7 (Pins 9-16): Diese Ausgangsstifte repräsentieren den Kern der parallelen Datenausbreitung und wiederholen die Daten des Schaltregisters vom niedrigsten bis zum höchsten Bit.
3. Logikdiagramm von 74HC595
4. Anwendungen von 74HC595
Der 74HC595 zeichnet sich in mehreren Bereichen aus und zeigt seine Anpassungsfähigkeit und Effizienz:
Relaissteuerung: Die parallele Ausgangsfunktionalität ermöglicht eine gleichzeitige Steuerung mehrerer Relais, die jeweils eine oder mehrere elektrische Geräte manipulieren können.Dies ermöglicht die Erstellung dynamischer und robuster elektrischer Steuerungssysteme.
Digitale Ausgangserweiterung: Durch Anschließen der Ausgangsstifte eines Mikrocontrollers an die seriellen Eingangseingang des 74HC595 können die Ausgangsanschlüsse bequem erweitert werden, wodurch die Kontrolle über andere Geräte erweitert wird.
Anzeigesteuerung: In LCD-Steuerungsszenarien überträgt die 74HC595 die Daten mit der seriell-parallelen Konvertierung reibungslos auf den Bildschirm, um nahtlose Updates von Text, Bildern oder Videos zu gewährleisten.
Music Beat Lights: Integration von Beat Control -Algorithmen in den 74HC595 kann LED -Effekte erzeugen, die perfekt mit dem Musikrhythmus synchronisiert sind.Diese Fusion fängt die Essenz von Musikbeats ein und verwandelt sie in faszinierende LED -Displays verschiedener Frequenzen, Helligkeit und Farben.
5. Anwendungsfälle von 74HC595
5.1 Entwerfen eines mehrstelligen LED-Displays mit 74HC595
5.1.1 Statische Anzeigemethode
Im Bereich der statischen Anzeigen ist jede LED -Segmentauswahllinie mit den parallelen Ausgängen des 74HC595 verbunden.Dieses Verbindungsschema ermöglicht es jeder Ziffer, unabhängig voneinander anzuzeigen, wobei Charakteränderungen direkt durch die Ausgaben einzelner 74HC595 -Chips verwaltet werden.
- Parallele Ausgänge: Jeweils 74HC595 steuert eine Ziffer.
- Zeichenänderungen: Die Anzeige kann verschiedene Zeichen anzeigen.
- Obwohl ressourcenintensiv, die N 74HC595-Chips und N+3 E/A-Linien für eine N-Digit-LED-Anzeige benötigt, unterstreicht diese Methode auch die Komplexität und Kostenauswirkungen, die mit mehrstelligen LED-Anzeigen verbunden sind.
5.1.2 Dynamische Anzeigemethode
Um das Schaltungsdesign zu vereinfachen, die Kosten zu senken und Systemressourcen für mehrstellige LED-Displays zu sparen, wird ein einheitlicher Ansatz gewählt.Hier werden die Segmentcodes aller Ziffern parallelly und von einem einzelnen 74HC595 -Chip verwaltet.
- Unified Control: Ein einzelnes 74HC595 steuert alle Ziffernsegmente.
- Scan -Methode: Zeichen werden nacheinander auf LEDs angezeigt.
- Mithilfe der Scan -Technologie wird zu einem bestimmten Zeitpunkt nur ein LED -Zeichen angezeigt und durch jede Ziffer durchdrungen, um die beabsichtigten Zeichen zu präsentieren.Die Verriegelungsfunktion des 74HC595 beseitigt die Notwendigkeit zusätzlicher Verzögerungen und erleichtert die Beharrlichkeit des Sehvermögens, ohne die Betriebsgeschwindigkeit zu beeinträchtigen.
5.2 LED -Antriebskreisendesign mit dem 74HC595 -Chip
Der 74HC595 -Chip ist Mitglied der 74 -Serie, die für seinen schnellen Betrieb, den geringen Stromverbrauch und die Benutzerfreundlichkeit bekannt ist.Es dient als effektive Brücke zwischen Mikrocontrollern und LED -Displays und bietet viele Vorteile.
5.2.1 LED -Anzeigen
LED-Displays, insbesondere Sieben-Segment-LED-Displays, sind für ihre Kosteneffizienz, einen geringen Stromverbrauch und ihre Zuverlässigkeit bevorzugt.Während featurereichen dedizierten LED-Treiber verfügbar sind, machen die höheren Kosten die 74HC595 zu einer bevorzugten Wahl für budgetbewusste und vereinfachte Systeme.
Vorteile der Verwendung von 74HC595: schnelle Geschwindigkeit, geringer Stromverbrauch, in der Lage, verschiedene LEDs zu antreiben.
Flexibilität und Energieeffizienz: Der 74HC595 ermöglicht einfache Helligkeitskontrolle und energiesparende Vorgänge, die sowohl für gemeinsame Anoden- als auch für gemeinsame Kathodenanzeigen geeignet sind.
Flexibilität und Energieeffizienz: Der 74HC595 ermöglicht einfache Helligkeitskontrolle und energiesparende Vorgänge, die sowohl für gemeinsame Anoden- als auch für gemeinsame Kathodenanzeigen geeignet sind.
5.2.2 Design unter Verwendung des 74HC595 CHIP
Dieses Setup wird durch ein Schnittstellendesign mit dem AT89C2051 -Mikrocontroller und dem 74HC595 veranschaulicht, wodurch eine Spannungsanzeige mit drei digitalen Röhren angezeigt wird, wobei die Bedeutung der ordnungsgemäßen Datenpräsentation und einer einstellbaren Helligkeit betont wird.
Kontrollstifte (P115, P116, P117): Verwalten Sie die Helligkeit und Abfolge von LED -Anzeigen.
6. Verbesserung der Fahrkapazität des 74HC595
Puffer oder Treiber: Verwenden von Puffern wie dem 74LS244 (unidirektional) oder 74LS245 (bidirektional) können die Signalantriebsstärke und -stabilität verbessern.
Angemessene Stromversorgung: Sicherstellen, dass die Stromversorgung im empfohlenen Spannungsbereich liegt und ausreichend Leistung hat, um die Lastanforderungen zu erfüllen, ist für eine optimale Leistung von entscheidender Bedeutung.
Externe Antriebskreise: Für Lasten, die die direkte Ausgangsfunktion der 74HC595 überschreiten, können externe Antriebskreise unter Verwendung von Transistoren, FETs oder dedizierten Treiber -Chips das Ausgangssignal verstärken.
Überlegungen zum Layout von PCB: Das Minimieren von Widerstand und Induktivität in PCB -Spuren kann die Signalübertragungseffizienz verbessern und gleichzeitig übermäßige Rauschen und Interferenzen vermeiden, um die Signalqualität aufrechtzuerhalten.
Geeignete Lastwiderstände: Auswahl von Lastwiderständen basiert
Bei den Eigenschaften des Lastgeräts können Überstromsituationen verhindern, die den 74HC595 -Chip beschädigen können.
Parallele Ausgangskonfiguration: Für Anwendungen, die eine große Anzahl von Geräten mit ähnlichen Anforderungen an Fahrversorgung erfordern, kann die Parallelung der Ausgänge von mehreren 74HC595 -Chips die Gesamt -Antriebsfähigkeit verbessern, sofern der kombinierte Strom die maximale Ausgangsgrenze des Chips nicht überschreitet.
Häufig gestellte Fragen
1. Ist der 74HC595 ein Mikrocontroller?
Der 74HC595 ist ein Schaltregister, der auf einem Parallelprotokoll mit einem Serial tätig ist.Es empfängt Daten seriell von einem Mikrocontroller und sendet diese Daten dann über parallele Stifte.
2. Was ist die Funktion des 74HC595?
Der 74HC595 ist ein Hochgeschwindigkeits-CMOS-Gerät.Das acht-Bit-Schaltregister akzeptiert Daten aus der seriellen Eingabe (DS) mit jedem positiven Übergang der Schaltregister-Uhr (SHCP).Bei der Einstellung auf niedrig setzt die Reset -Funktion alle Schaltregisterwerte unabhängig von allen Uhren auf Null.
3. Wie viel Strom kann der 74HC595 standhalten?
Das Datenblatt für die 74HC595 gibt an, dass jede Ausgabe mindestens 35 mA Strom liefern kann, da dies der maximal zulässige Ausgangsstrom ist.Dies übersteigt eindeutig die von µC zulässige 25 mA.Eine weitere Einschränkung ist der Gesamtstrom, der vom 74HC595 bereitgestellt wird, sollte 70 mA nicht überschreiten.
4. Was ist der Unterschied zwischen max7219 und 74HC595?
Der 74HC595 ist ein Schaltregister, während der MAX7219 ein Multiplex -Display -Treiber ist.Sie tun also nicht dasselbe.Bei Verwendung eines Multiplexed -Displays wäre der Max7219 (mehr) einfach mit Picaxe zu bedienen, da die Aufgabe des Multiplexing des Displays vom Max7219 und nicht der Picaxe durchgeführt wird, aber teurer ist.