74HC595: Hướng dẫn toàn diện về chip đăng ký ca 8 bit hiệu quả cao
Các thanh ghi ca là các thiết bị sử dụng logic tuần tự để lưu trữ và truyền dữ liệu nhị phân.Chúng là các mạch hai chiều di chuyển từng bit dữ liệu từ đầu vào sang đầu ra với mỗi xung đồng hồ.Hiện tại, có nhiều mô hình khác nhau của các thanh ghi dịch chuyển, trong đó 74HC595 là một thanh ghi dịch chuyển đầu ra nối tiếp đến song song.Chức năng của nó là chuyển đổi tín hiệu nối tiếp thành tín hiệu song song, thường được sử dụng trong việc lái chip cho các ống kỹ thuật số và màn hình ma trận chấm khác nhau.Bài viết này sẽ giới thiệu thông tin cụ thể của nó từ các khía cạnh của cấu hình pin và ứng dụng.Danh mục
1. Tổng quan về 74HC595
2. Cấu hình pin và chức năng
3. Sơ đồ logic của 74HC595
4. Các ứng dụng của 74HC595
5. Các trường hợp sử dụng 74HC595
6. Tăng cường khả năng lái xe của 74HC595
1. Tổng quan về 74HC595
74HC595 là một thanh ghi ca 8 bit kết hợp đầu vào nối tiếp với đầu ra song song, cung cấp các tùy chọn đầu ra ba trạng thái duy nhất.Thành phần phức tạp này hoạt động bằng cách nhận dữ liệu nối tiếp thông qua đầu vào dữ liệu nối tiếp (SDI) trên cạnh tăng của đồng hồ nối tiếp (SCK).Thanh ghi dịch chuyển 8 bit bên trong xử lý dữ liệu, xuất trình tuần tự từ thiết bị đầu cuối Q7 'điểm cao nhất của đầu ra dữ liệu nối tiếp.
- Đồng hồ nối tiếp (SCK): được kích hoạt trên cạnh tăng
- Đầu vào dữ liệu nối tiếp (SDI): Nhận dữ liệu 8 bit
- Q7 'Terminal: Đầu ra dữ liệu nối tiếp bit cao nhất
- Việc chuyển đổi sang đầu ra song song mở ra trên cạnh tăng của điều khiển chốt (LCK).Chính tại thời điểm này, dữ liệu trong thanh ghi ca 8 bit được khóa vào thanh ghi đầu ra song song 8 bit.Các giá trị được hiển thị bởi các đầu ra song song giống như các giá trị được lưu trữ trong chúng, tùy thuộc vào tín hiệu kích hoạt đầu ra (OE) thấp (được bật).
- Điều khiển chốt (LCK): được kích hoạt trên cạnh tăng
- Bật đầu ra (OE): được kích hoạt khi thấp
Các lựa chọn thay thế và các tùy chọn tương đương
SN74HC595MPWREP
SN74HC595MPWREP
2. Cấu hình pin và chức năng
74HC595 có 16 chân, bố trí chứng minh tính linh hoạt của nó:
- SER (PIN 1): Cổng cho dữ liệu nối tiếp, pin Ser, giúp truyền từng bit vào chip.Nó bắt đầu truyền dữ liệu song song, một xung đồng hồ tại một thời điểm.
- RCLK (pin 2): đóng vai trò là đầu vào đồng hồ thanh ghi, RCLK giám sát chuyển động của dữ liệu từ thanh ghi dịch chuyển sang thanh ghi đầu ra, đảm bảo lưu trữ dữ liệu được đồng bộ hóa.
- SRCLK (PIN 3): PIN đầu vào đồng hồ đăng ký thay đổi này phối hợp các hoạt động dịch chuyển, quản lý tốc độ chuyển đổi dữ liệu.
- OE (chân 4): Đầu vào cho phép đầu vào cho biết truyền dữ liệu qua các chân đầu ra, chuyển đổi giữa trạng thái bật và trạng thái bị vô hiệu hóa thông qua mức điện áp của nó.
- DS (PIN 5): Đầu vào dữ liệu nối tiếp hai chiều, DS cung cấp một điểm nhập dữ liệu thay thế, tăng cường tính linh hoạt giao tiếp.
- ST_CP (Chân 6): Đầu vào CLOPPLOP đầu ra của cửa hàng kiểm soát thời gian lưu trữ dữ liệu trong các chân đầu ra, phản ánh các thay đổi trong tín hiệu đồng hồ kích hoạt cửa hàng.
- SH_CP (PIN 7): Kiểm soát đầu vào đồng hồ của thanh ghi dịch chuyển, SH_CP rất quan trọng để di chuyển dữ liệu theo trình tự sang thanh ghi dịch chuyển.
- Q7 '(chân 8) đến Q0-Q7 (chân 9-16): Các chân đầu ra này biểu thị cốt lõi của việc truyền dữ liệu song song, lặp lại dữ liệu của thanh ghi dịch chuyển từ thấp nhất đến bit cao nhất.
3. Sơ đồ logic của 74HC595
4. Các ứng dụng của 74HC595
74HC595 vượt trội trong nhiều lĩnh vực, thể hiện khả năng thích ứng và hiệu quả của nó:
Điều khiển rơle: Chức năng đầu ra song song của nó cho phép kiểm soát đồng thời nhiều rơle, mỗi khả năng điều khiển một hoặc nhiều thiết bị điện.Điều này cho phép tạo ra các hệ thống điều khiển điện động và mạnh mẽ.
Mở rộng đầu ra kỹ thuật số: Bằng cách kết nối các chân đầu ra của vi điều khiển với đầu vào nối tiếp của 74HC595, các cổng đầu ra có thể được mở rộng thuận tiện, do đó mở rộng kiểm soát các thiết bị khác.
Kiểm soát hiển thị: Trong các kịch bản điều khiển LCD, 74HC595 chuyển dữ liệu hiển thị một cách trơn tru vào màn hình bằng cách sử dụng chuyển đổi nối tiếp sang song song, đảm bảo cập nhật liền mạch văn bản, hình ảnh hoặc video.
Đèn đánh bại âm nhạc: Tích hợp các thuật toán điều khiển Beat với 74HC595 có thể tạo ra các hiệu ứng LED được đồng bộ hóa hoàn hảo với nhịp điệu âm nhạc.Sự hợp nhất này nắm bắt được bản chất của nhịp đập âm nhạc, biến chúng thành màn hình LED quyến rũ với nhiều tần số, độ sáng và màu sắc khác nhau.
5. Các trường hợp sử dụng 74HC595
5.1 Thiết kế màn hình LED nhiều chữ số sử dụng 74HC595
5.1.1 Phương pháp hiển thị tĩnh
Trong lĩnh vực của màn hình tĩnh, mỗi dòng lựa chọn phân đoạn LED được kết nối rất nhiều với các đầu ra song song của 74HC595.Sơ đồ kết nối này cho phép mỗi chữ số hiển thị độc lập, với các thay đổi ký tự được quản lý trực tiếp bởi các đầu ra của các chip 74HC595 riêng lẻ.
- Đầu ra song song: Mỗi 74HC595 điều khiển một chữ số.
- Thay đổi ký tự: Màn hình có thể hiển thị các ký tự khác nhau.
- Mặc dù sử dụng nhiều tài nguyên, yêu cầu các dòng N 74HC595 và các dòng I/O N+3 cho màn hình LED chữ N, phương pháp này cũng làm nổi bật độ phức tạp và ý nghĩa chi phí liên quan đến màn hình LED nhiều chữ số.
5.1.2 Phương pháp hiển thị động
Để đơn giản hóa thiết kế mạch, giảm chi phí và tiết kiệm tài nguyên hệ thống cho màn hình LED nhiều chữ số, một cách tiếp cận thống nhất được áp dụng.Ở đây, các mã phân đoạn của tất cả các chữ số là tương đồng và được quản lý bởi một chip 74HC595 duy nhất.
- Kiểm soát thống nhất: Một 74HC595 duy nhất kiểm soát tất cả các phân đoạn chữ số.
- Phương pháp quét: Các ký tự được hiển thị tuần tự trên đèn LED.
- Sử dụng công nghệ quét, chỉ có một ký tự LED được hiển thị tại bất kỳ thời điểm nào, đạp xe qua mỗi chữ số để trình bày các ký tự dự định.Chức năng chốt của 74HC595 loại bỏ sự cần thiết phải chậm trễ, tạo điều kiện cho hiệu ứng tầm nhìn tồn tại mà không phải hy sinh tốc độ hoạt động.
5.2 Thiết kế mạch ổ đĩa LED sử dụng chip 74HC595
Chip 74HC595 là thành viên của loạt 74, được biết đến với hoạt động nhanh, mức tiêu thụ năng lượng thấp và dễ sử dụng.Nó phục vụ như một cầu nối hiệu quả giữa các bộ vi điều khiển và màn hình LED, cung cấp nhiều lợi thế.
5.2.1 màn hình LED
Màn hình LED, đặc biệt là màn hình LED bảy phân đoạn, được ưa chuộng cho hiệu quả chi phí, mức tiêu thụ năng lượng thấp và độ tin cậy.Mặc dù các trình điều khiển LED chuyên dụng giàu tính năng có sẵn, chi phí cao hơn của chúng làm cho 74HC595 trở thành lựa chọn ưa thích cho các hệ thống có ý thức về ngân sách và đơn giản hóa.
Ưu điểm của việc sử dụng 74HC595: tốc độ nhanh, mức tiêu thụ năng lượng thấp, có khả năng lái một số lượng đèn LED khác nhau.
Tính linh hoạt và hiệu quả năng lượng: 74HC595 cho phép kiểm soát độ sáng dễ dàng và hoạt động tiết kiệm năng lượng, phù hợp cho cả cực dương và màn hình catốt phổ biến.
Tính linh hoạt và hiệu quả năng lượng: 74HC595 cho phép kiểm soát độ sáng dễ dàng và hoạt động tiết kiệm năng lượng, phù hợp cho cả cực dương và màn hình catốt phổ biến.
5.2.2 Thiết kế sử dụng 74HC595 CHIP
Thiết lập này được minh họa thông qua thiết kế giao diện với bộ vi điều khiển AT89C2051 và 74HC595, hiển thị màn hình điện áp bằng ba ống kỹ thuật số, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc trình bày dữ liệu có trật tự và độ sáng điều chỉnh.
Các chân điều khiển (p115, p116, p117): Quản lý độ sáng và trình tự của màn hình LED.
6. Tăng cường khả năng lái xe của 74HC595
Bộ đệm hoặc trình điều khiển: Sử dụng các bộ đệm như 74LS244 (đơn hướng) hoặc 74LS245 (hai chiều) có thể tăng cường cường độ lái tín hiệu và độ ổn định.
Cung cấp năng lượng phù hợp: Đảm bảo nguồn điện nằm trong phạm vi điện áp được khuyến nghị và có đủ năng lượng để đáp ứng các yêu cầu tải là rất quan trọng cho hiệu suất tối ưu.
Mạch ổ đĩa ngoài: Đối với các tải vượt quá khả năng đầu ra trực tiếp của 74HC595, các mạch ổ đĩa ngoài sử dụng bóng bán dẫn, FET hoặc chip trình điều khiển chuyên dụng có thể khuếch đại tín hiệu đầu ra.
Xem xét bố cục PCB: Giảm thiểu điện trở và độ tự cảm trong dấu vết PCB có thể cải thiện hiệu suất truyền tín hiệu trong khi tránh nhiễu quá mức và nhiễu để duy trì chất lượng tín hiệu.
Điện trở tải phù hợp: Chọn điện trở tải dựa trên
Về các đặc điểm của thiết bị tải có thể ngăn chặn các tình huống quá dòng có thể làm hỏng chip 74HC595.
Cấu hình đầu ra song song: Đối với các ứng dụng yêu cầu một số lượng lớn các thiết bị có yêu cầu lái tương tự, song song các đầu ra của nhiều chip 74HC595 có thể tăng cường khả năng lái xe tổng thể, với điều kiện dòng kết hợp không vượt quá giới hạn đầu ra tối đa của chip.
Câu hỏi thường gặp
1. 74HC595 có phải là vi điều khiển không?
74HC595 là một thanh ghi thay đổi hoạt động trên một giao thức song song nối tiếp.Nó nhận được dữ liệu một cách tự do từ một vi điều khiển và sau đó gửi dữ liệu đó qua các chân song song.
2. Chức năng của 74HC595 là gì?
74HC595 là một thiết bị CMOS tốc độ cao.Thanh ghi thay đổi tám bit chấp nhận dữ liệu từ đầu vào nối tiếp (DS) với mỗi lần chuyển đổi dương của đồng hồ thanh ghi dịch chuyển (SHCP).Khi được đặt ở mức thấp, hàm đặt lại đặt tất cả các giá trị thanh ghi thay đổi thành 0 độc lập với tất cả các đồng hồ.
3. 74HC595 có thể chịu được bao nhiêu?
Biểu dữ liệu cho 74HC595 nói rằng mỗi đầu ra có thể cung cấp ít nhất 35mA của dòng điện, vì đây là dòng đầu ra cho phép tối đa được phép.Điều này rõ ràng vượt quá 25mA cho phép bởi Phân.Một hạn chế khác là tổng lượng dòng điện được cung cấp bởi 74HC595 không được vượt quá 70mA.
4. Sự khác biệt giữa MAX7219 và 74HC595 là gì?
74HC595 là một thanh ghi thay đổi, trong khi MAX7219 là trình điều khiển hiển thị đa kênh.Vì vậy, họ không làm điều tương tự.Nếu sử dụng màn hình ghép kênh, MAX7219 sẽ dễ sử dụng với Picaxe, vì nhiệm vụ ghép kênh được thực hiện bởi MAX7219 chứ không phải Picaxe, nhưng nó đắt hơn.