描述

嘿，怎么了，伙計們！來自 CETech 的Akarsh。

您是否曾經因為微控制器上的 GPIO 引腳數量有限而陷入任何項目之間？這是一個非常煩人且令人沮喪的情況，可能會成為您項目開發的障礙。但不要擔心，因為我們有您問題的答案，那就是 74HC595 移位寄存器 IC。單個 74HC595 IC 可用于向 8 個不同的點提供輸出，除此之外，我們還可以連接多個這些 IC，并使用它們來控制大量設備，只需消耗微控制器的 3 個 GPIO 引腳。

在本教程中，我們將介紹 74HC595 移位寄存器 IC 的工作原理，最后，我們還將通過一個小項目了解 IC 的工作原理。

所以讓我們直接進入它。

為您的項目制造 PCB

?

如果您需要制造或組裝 PCB，請務必檢查 PCBGOGO。他們歡迎您的 PCB 原型訂單：PCB 制造訂單數量從 5PCS 和 PCB 組裝訂單數量從 1PC。

PCBGOGO高度專注于從原型到批量生產的快速PCB制造和PCB組裝。他們擁有三個 ISO 9001:2015 制造工廠，所有制造的 PCB 和組裝的 PCB 都是高質量的，并通過了 UL、REACH 和 RoHS 認證。截止目前，PCBGOGO每天可完成3000+個PCB制造組裝訂單，累計客戶已達100,000+。

你很幸運能讀到這篇項目文章，因為此時，PCBGOGO迎來了它的五周年。如果您訂購PCB 制造和 PCB 組裝，他們的客戶將獲得很大的折扣（最高 150 美元）和令人難忘的紀念品。讓我們期待PCBGOGO的奇跡。活動時間：2020 年 8 月 25 日至 9 月 25 日。

關于74HC595移位寄存器

?

一個 74HC595 移位寄存器是一個 16 引腳 SIPO IC。SIPO 代表串行輸入和并行輸出，這意味著它一次輸入一位串行輸入，并在所有輸出引腳上并行或同時提供輸出。我們知道移位寄存器通常用于存儲目的，這里使用了寄存器的屬性。數據通過串行輸入引腳滑入并進入第一個輸出引腳并保持在那里，直到另一個輸入進入 IC到第一個引腳。這個過程一直持續到 IC 的存儲未滿，即直到接收到 8 個輸入。但是，當 IC 存儲在收到第 9 個輸入后立即變滿時，第一個輸入通過 QH' 如果有另一個移位寄存器通過 QH' 引腳以菊花鏈方式連接到當前寄存器，則數據將移至該寄存器，否則它會丟失并且傳入數據通過滑動先前存儲的數據繼續進入。這個過程被稱為溢出。該 IC 僅使用 3 個 GPIO 引腳連接到微控制器，因此通過僅使用微控制器的 3 個 GPIO 引腳，我們可以通過將多個這些 IC 相互連接來控制無限設備。

使用移位寄存器的真實示例是“原始任天堂控制器”。任天堂娛樂系統的主控制器需要連續按下所有按鈕，它使用移位寄存器來完成這項任務。

IC的工作

?

74HC595 有兩個寄存器，每個寄存器只有 8 位數據。第一個稱為移位寄存器。移位寄存器位于 IC 電路的深處，安靜地接受輸入。

每當我們對其應用時鐘脈沖時，都會發生兩件事：

• 移位寄存器中的位向左移動一步。例如，位 7 接受之前位 6 中的值，位 6 獲取位 5 的值，等等。
• 移位寄存器中的位 0 接受 DATA 引腳上的當前值。在脈沖的上升沿，如果數據引腳為高電平，則將 1 推入移位寄存器。否則為 0。

在啟用鎖存器引腳時，移位寄存器的內容被復制到第二個寄存器，稱為存儲/鎖存器寄存器。存儲寄存器的每一位都連接到 IC 的輸出引腳 QA-QH 之一，因此通常情況下，當存儲寄存器中的值發生變化時，輸出也會發生變化。

簡而言之，我們可以說 IC 的輸入在時鐘周期的上升沿被接受，但它們僅在啟用鎖存器時存儲，因此要看到輸出變化，我們也必須啟用鎖存器。

74HC595引腳圖

?

盡管該 IC 有多種型號和型號可供選擇，但我們將在此討論德州儀器 SN74HC595N IC 的引腳排列。有關此 IC 的更多詳細信息，您可以從此處參考其數據表。

移位寄存器 IC 具有以下引腳：-

1）GND -該引腳連接到微控制器的接地引腳或電源

2）Vcc -該引腳連接到微控制器的 Vcc 或電源，因為它是一個 5V 邏輯電平 IC。5V電源更適合它。

3)SER-串行輸入引腳數據通過該引腳串行輸入，即一次輸入一位。

4)SRCLK-它是移位寄存器時鐘引腳。當時鐘信號通過該引腳施加時，該引腳用作移位寄存器的時鐘。由于 IC 是上升沿觸發的，因此要將位移入移位寄存器，該時鐘需要為高電平。

5）RCLK -它是寄存器時鐘引腳。這是一個非常重要的引腳，因為為了觀察連接到這些 IC 的設備上的輸出，我們需要將輸入存儲到鎖存器中，為此，RCLK 引腳需要為高電平。

?

6)SRCLR-它是移位寄存器清除引腳。每當我們需要清除移位寄存器的存儲時使用它。它立即將存儲在寄存器中的元素設置為 0。它是一個負邏輯引腳，因此每當我們需要清除寄存器時，我們需要在該引腳上應用一個低電平信號，否則它應該保持在高電平。

7)OE-它是輸出使能引腳。它是一個負邏輯引腳，只要該引腳設置為高電平，寄存器就會設置為高阻抗狀態，并且不會傳輸輸出。要獲得輸出，我們需要將此引腳設置為低電平。

8) QA-QH - 這些是輸出引腳，需要連接到某種輸出，如 LED 和七段顯示器等。

9）QH' -這個引腳在那里，如果我們將此 QH' 連接到另一個 IC 的 SER 引腳，我們可以菊花鏈這些 IC，并為兩個 IC 提供相同的時鐘信號，它們的行為就像一個具有 16輸出。當然，這種技術并不僅限于兩個 IC——如果你有足夠的電源供所有它們使用，你可以菊花鏈任意數量的。

使用 IC 控制 8 個 LED

初始狀態

?

因此，現在我們了解了 IC 的工作原理及其操作，因此，我們現在可以繼續進行演示，了解如何在電路中使用它，這樣我們也將能夠了解它的工作原理。

我們要做的是通過這個 IC 控制 8 個 LED 以及不同的 ON-OFF 狀態，并提供輸入來查看寄存器的移位機制。

連接電路的步驟如下：-

1) 將 IC 的 Vcc 和 GND 引腳（8 號和 16 號引腳）連接到電源的 Vcc 和 GND。

2) 將 SRCLR 引腳（引腳 10）連接到 5V 電源，將 OE 引腳（引腳 13）連接到 GND 引腳。

3) 將 LED 連接到輸出引腳 QA-QH（QA=Pin No. 15 和 QB-QH=Pin No. 1 到 Pin No. 7）確保 LED 以連接第一個 LED 的順序連接到 QA 引腳，最后一個連接到 QH 引腳。

4) 現在我們需要將三個按鈕連接到 IC 的 SRCLK、RCLK 和 SER 引腳，它們分別是引腳號 11、12 和 14。應根據上圖所示的電路圖進行連接。這些用于在輸入端發送高時鐘脈沖和邏輯電平一。

輸入零后

?

隨著電路完成，我們將看到 LED 將按照先前存儲在寄存器中的順序打開，它可以是任何隨機序列，也可以全為零。就我而言，它是 01111000，其中零表示關閉，一表示開啟。

現在，為了首先發送邏輯電平零，我們需要按下連接到 SRCLK 輸入的按鈕，這將向寄存器發送一個零，因為 SER 引腳已經處于零電平，但這不會顯示任何輸出，因為要獲得輸出，我們需要在 RCLK 引腳或鎖存器輸入上發送一個 ONE，只要我們按下連接到該引腳的按鈕，我們將看到模式將更改為 00111100，即零從左側進入，零從右側退出。

輸入 ONE 后

?

以類似的方式，如果我們想發送一個 ONE 作為輸入，我們只需要按下連接到 SER 引腳的按鈕，在按住它的同時，我們需要按下連接到 SRCLK 引腳的按鈕，之后，我們可以將兩個按鈕保留為一個已經發送，要在輸出上看到，我們需要按下 RCLK 按鈕，該按鈕將從左側推入一個 ONE，并從右側彈出一個 0，從而形成序列 10011110。

74HC595與Arduino的一些應用

該 IC 的應用之一是控制七段顯示器，您可以從這里前往該項目頁面。?

下面列出了更多應用程序：-

1）長期持有數據

2) 串并數據轉換

3) 通用邏輯

4) 控制 LED

現在你可以走了

去抖問題

?

因此，現在您已經掌握了有關此 IC 及其工作的信息，您現在可以繼續使用此 IC 來解決 GPIO 引腳短缺的問題。當您需要控制大量 LED 和七段顯示器時，該 IC 是一個很好的工具。雖然它通常與微控制器一起使用，但您也可以在沒有它們的情況下使用它，但在后一種選項中，您可能會看到一個稱為去抖動的錯誤，這是在將多個時鐘周期發送到寄存器而不是僅發送一個時鐘周期時引起的。這將發送多個 ONE 或 ZERO，因此可能會導致出現意想不到的模式，但這并不值得擔心，因為它在與微控制器一起使用時不會發生。

希望你喜歡這個教程。