המדריך האולטימטיבי ל- 74HC595: השבב היעיל של 8 סיביות משמרת
2024-04-19 4039

פנקס משמרות הוא מכשיר המשתמש בהיגיון רצף לאחסון והעברת נתונים בינאריים.זהו מעגל דו כיווני שמעביר כל סיביות של נתונים מכניסה לפלט בכל דופק שעון.ישנם כיום מגוון של דגמי רישום משמרות, ביניהם 74HC595 הוא מרשם משמרות פלט סדרתי כזה.תפקידה הוא להמיר אותות סידוריים לאותות מקבילים, ומשמש בדרך כלל בשבבי נהג עבור צינורות דיגיטליים שונים ומסכי מטריצת DOT.מאמר זה יציג את המידע הספציפי שלו מבחינת סיכות ויישומים.

74HC595 הוא קלט סידורי של 8 סיביות, פנקס משמרות פלט מקביל, והפלט המקביל שלו הוא פלט של שלוש מדינות.בקצה העולה של SCK (שעון סדרתי), נתונים סידוריים כניסים לפנקס המשמרות הפנימי של 8 סיביות דרך SDL (קלט נתונים סידורי) ופלט ממסוף Q7 '(פלט נתונים סידורי גבוה ביותר).פלט מקביל מתרחש בקצה העולה של LCK (בקרת תפס).בשלב זה, הנתונים בפנקס המשמרות של 8 סיביות נצמדות לרשם הפלט המקביל של 8 סיביות.כאשר אות הבקרה OE (פלט מאפשר) הוא נמוך (אפשר מצב), ערך הפלט של מסוף הפלט המקביל שווה לערך המאוחסן בפנקס הפלט המקביל.

- SN74HC595MPWREP

ל- 74HC595 יש בסך הכל 16 סיכות.תרשים ה- PIN הספציפי ופונקציותיו הם כדלקמן.

סיכת ה- SER היא סיכת הקלט של הנתונים הסידוריים של 74HC595.ניתן להזין נתונים לקטע השבב דרך הסיכה הזו.כאשר אנו עובדים, אנו מקלטים תחילה נתונים סידוריים לסיכה זו ואז מעבירים את נתוני הקלט לנקודת המשיכה של הסיביות דרך סיכת השעון כדי להשיג העברת נתונים מקבילה.

סיכת RCLK היא סיכת הקלט שעון הרשמה של 74HC595.כאשר כל נתוני הקלט מועברים לפנקס המשמרות, אנו מתאימים את שינוי הרמה של סיכת RCLK כדי להעביר את הנתונים בפנקס המשמרות לפנקס הפלט בו זמנית.פונקציית סיכה זו היא לשלוט על פעולת האחסון של נתונים.

סיכת SRCLK היא סיכת כניסת השעון של מרשם המשמרת של 74HC595.במהלך פעולת המשמרת, אנו מעבירים את נתוני הקלט לפנקס המשמרות על ידי שליטה על שינוי הרמה של סיכת SRCLK.פונקציית סיכה זו היא לשלוט על אות השעון של פעולת המשמרת.

סיכת ה- OE היא סיכת הקלט הפלט של ה- 74HC595.על ידי שליטה ברמה של סיכה זו אנו יכולים להפעיל או להשבית את סיכת הפלט.כאשר סיכת ה- OE גבוהה, סיכת הפלט מושבתת ולא מועברים נתוני קלט.כאשר סיכת ה- OE נמוכה, סיכת הפלט תעביר את נתוני הקלט.

סיכת ה- DS היא סיכת קלט הנתונים הסידוריים הדו -כיווניים של 74HC595.שלא כמו סיכה 1 (SER), ניתן לשלוט על סיכת ה- DS על ידי מעגל חיצוני ליישום תקשורת דו כיוונית.סיכה זו עוברת בין מצב קלט סידורי למצב פלט מקביל.

סיכת ST_CP היא סיכת הכניסה לשעון האחסון של האחסון של פלט של ה- 74HC595.כאשר אות השעון של חנות הפלט משתנה, הנתונים בזיכרון הפלט יאוחסנו בסיכת הפלט על סמך הקלט הנוכחי.פונקציית סיכה זו היא לשלוט על פעולת האחסון של נתונים.

סיכת SH_CP היא סיכת כניסת השעון של רישום משמרת של 74HC595.כאשר אות השעון של Shift Register ישתנה, נתוני הקלט יועברו לרישום המשמרות הסיביות.פונקציית סיכה זו היא לשלוט על אות השעון של פעולת המשמרת.

סיכת ה- Q7 'היא סיכת הפלט השמינית (הסיביות הגבוהה ביותר) של 74HC595, המשמשת לייצור נתוני הסיביות השמיניים בפנקס המשמרות.המצב ברמה של סיכה זו נקבע על ידי נתוני הקלט והנתונים בפנקס המשמרות.

סיכות ה- Q0 עד Q7 הן 8 סיכות הפלט של 74HC595 (כולל Q0 עד Q7), המשמשות לייצור הנתונים מהסיביות הנמוכה ביותר לקטע הגבוה ביותר בפנקס המשמרות.כל סיכה תואמת מעט פלט נתונים.באמצעות סיכות אלה, ניתן להפיק את הנתונים בפנקס המשמרות למעגל חיצוני במקביל.

74HC595 משמש לרוב באזורים הבאים.

מאפייני הפלט המקבילים של 74HC595 הופכים אותו מסוגל להניע ממסרים מרובים בו זמנית, וכל ממסר יכול לשלוט במכשיר חשמלי אחד או יותר.לכן, באמצעות תכנון ותכנות מעגלים רציונליים, אנו יכולים לבנות מערכת בקרה חשמלית גמישה ועוצמתית.

על ידי חיבור סיכות הפלט של בקר המיקרו לסיכות הקלט הסידורי של ה- 74HC595, אנו מסוגלים לממש את פונקציית ההרחבה של יציאת הפלט, ובכך מספקים סיכות פלט הניתנות לשליטה יותר.באופן זה, אנו יכולים לנצל את תכונת הפלט המקבילה של 74HC595 כדי להרחיב את יציאות הפלט המוגבלות של מיקרו -בקר לנקודות בקרה נוספות, תוך מימוש שליטה מדויקת של מכשירים או רכיבים מרובים.

בתרחיש של שליטה בתצוגת LCD, 74HC595 מסוגל להשתמש במאפייני הקלט הסידורי שלו ובמאפייני הפלט המקבילים שלו כדי להעביר את נתוני התצוגה שנשלחו מהמיקרו -בקר לרשומותיה הפנימיות בזה אחר זה.לאחר מכן, הוא מביא נתונים אלה במקביל למעגל הנהג של ה- LCD באמצעות פעולת תפס.בדרך זו אנו יכולים לעדכן באופן דינמי את התוכן בתצוגת LCD, בין אם זה טקסט, תמונות או וידאו, בצורה חלקה.

כאשר אנו משלבים את אלגוריתם בקרת הביט עם מרשם המשמרות 74HC595, אנו יכולים ליצור בחוכמה אפקט נורית LED המסונכרנת בצורה מושלמת עם פעימות המוזיקה.אלגוריתם בקרת ה- Beat, כגרעין, אחראי על לכידת מדויק של השינויים הקצביים של המוזיקה וליצור את אותות הבקרה המתאימים.אותות אלה אינם רק פקודות מיתוג פשוטות, הם יכולים להכיל את התדר, בהירות ושינוי הצבע של נוריות ה- LED המהבהבות.ה- 74HC595 יכול לשלוט בנוחות במצב ההפעלה/כיבוי של נוריות LED מרובות על ידי שימוש במאפייני הקלט הסידורי ומאפייני הפלט המקבילים שלו.

קו בחירת הקטע של כל תצוגת LED מחובר לפלט המקביל של ה- 74HC595, כך שניתן להציג כל סיביות באופן עצמאי (ראה את האיור שלהלן).במקביל, מכיוון שהתצוגה של כל סיביות נשלטת על ידי יציאת פלט מקבילה 74HC595 עצמאית, קוד בחירת הקטע שלו נשלט, כך שהתווים המוצגים יכולים להיות שונים.עם זאת, לדרישות תצוגת LED של N-BIT, אנו זקוקים לשבבים N 74HC595 וקווי קלט/פלט N+3.זה אכן תופס יותר משאבים והעלות גבוהה יחסית.תכנון כזה כמובן אינו מועיל לתצוגות LED רב ספרותיות מכיוון שהוא מגדיל את המורכבות ואת נטל העלות של המערכת.

ביישומי תצוגת LED רב-סיביות, על מנת לפשט את המעגל, להפחית את העלויות ולחסוך משאבי מערכת, אנו יכולים לחבר את כל הבחירות בקוד הקטע N-Bit במקביל ולשלוט בהן על ידי 74HC595 (עיין באיור שלהלן).מכיוון שקודי בחירת הקטע של כל נוריות ה- LED נשלטים באופן אחיד על ידי יציאת הפלט המקבילה של 74HC595 זו, בכל עת, נוריות N-BIT יציגו את אותן תווים.אם אנו רוצים שכל נורית LED תציג תווים שונים, עלינו להשתמש בשיטת הסריקה.המשמעות היא שבכל זמן נתון, יש לנו רק אחת מהנוריות המציגות תווים.ברגע מסוים, יציאת הפלט המקבילה של 74HC595 תביא את קוד בחירת הקטע של התו המתאים.יחד עם זאת, יציאת הקלט/פלט של בקרת סיביות בקרת סיביות תשלח את רמת הסטרוב לקטע התצוגה כדי להבטיח כי התו המתאים מוצג כראוי.תהליך זה יבוצע בתורו, כך שכל נורית LED מציגה את הדמות שעליו להציג בכל פעם.ראוי לציין שמכיוון של- 74HC595 יש פונקציית תפס ולוקח זמן מסוים לבחור את קוד קטע הקלט הסדרתי, בפעולה בפועל, איננו זקוקים לעיכוב נוסף כדי ליצור את אפקט ההתמדה הוויזואלית.

שבב 74HC595 הוא חבר בסדרה 74.יש לו מאפיינים של מהירות מהירה, צריכת חשמל נמוכה ותפעול פשוט.זה יכול לשמש בקלות כממשק מיקרו -בקר כדי להניע נוריות LED.

תצוגות דיודות פולטות אור שבעה קטעים, המכונה גם תצוגות LED, נעשה שימוש נרחב בסוגים שונים של מכשור בגלל מחירם הנמוך, צריכת חשמל נמוכה וביצועים אמינים.ישנם סוגים רבים של נהגי LED ייעודיים בשוק הנוכחי.למרות שרובם עשירים בתפקודים, המחירים שלהם גבוהים בהתאמה.לפיכך, שימוש בכוננים אלה במערכות בעלות נמוכה ופשוטות לא רק מבזבזים משאבים אלא גם מגדיל את עלות המוצר.באמצעות 74HC595 לנהיגה נוריות LED יש יתרונות רבים.ראשית, מהירות הנהיגה שלה מהירה וצריכת החשמל שלה נמוכה יחסית.שנית, ה- 74HC595 יכול לנהוג בגמישות במספרים שונים של נוריות LED, בין אם מדובר בתצוגת LED קתודה נפוצה או תצוגת LED של אנודה נפוצה, הוא יכול לטפל בו בקלות.בנוסף, באמצעות בקרת תוכנה, אנו יכולים להתאים בקלות את בהירות ה- LED ואף לכבות את התצוגה במידת הצורך (הנתונים עדיין נשמרים), להפחית עוד יותר את צריכת החשמל ולהעיר את התצוגה בכל עת במידת הצורך.למעגל המתוכנן באמצעות 74HC595 לא רק יש רק תוכנה ותכנון חומרה פשוטים, צריכת חשמל נמוכה, יכולת נהיגה חזקה, אלא גם תופסת פחות קווי קלט/פלט.לכן הוא הפך לפיתרון עיצוב נמוך וגמיש, המתאים במיוחד לתרחישים שיש להם דרישות קפדניות לגבי עלות ומשאבים.

התמונה למטה היא מעגל לוח תצוגה שתוכנן באמצעות ממשק AT89C2051 ו- 74HC595.

P115, P116 ו- P117 של יציאת P1 משמשים לשליטה בתצוגת LED.הם קשורים לסיכות SLCK, SCLK ו- SDA בהתאמה.שלוש צינורות דיגיטליים משמשים להצגת ערך המתח.שלוש צינורות דיגיטליים מותקנים על לוח המעגל כדי להציג את ערך המתח.ביניהם, LED3 ממוקם בצד שמאל הקיצוני, ו- LED1 ממוקם בצד ימין הקיצוני.בעת שליחת נתונים אנו שולחים תחילה את קוד התצוגה של LED3 ולבסוף שולחים את קוד התצוגה של LED1.בהירות ה- LED נשלטת על ידי התאמת ההתנגדות מ- PR1 ל- PR3.עיצוב זה לא רק מבטיח את הסדר של תצוגת נתונים, אלא גם מאפשר התאמה גמישה של בהירות.

הוספת מאגרים או נהגים לתפוקה של 74HC595, כגון 74LS244 (חד כיוונית) או 74LS245 (דו כיוונית) ושבבי נהג אוטובוס אחרים, יכולה לשפר את יכולת הנהיגה של האות ולשפר את יציבות האות.

אנא וודא כי מתח אספקת החשמל של 74HC595 נמצא בטווח שצוין והכוח שלו חזק מספיק כדי לעמוד בביקוש המניע של העומס הנדרש.אם מתח אספקת החשמל אינו מספיק, הוא עלול לגרום למשרעת של אות הפלט, מה שבתורו משפיע על יכולת הנהיגה שלו ובכך אינו יכול להניע את העומס ביעילות.

אם הפלט של 74HC595 אינו מספיק בכדי להניע ישירות את העומס הרצוי, נוכל להוסיף מעגל נהג חיצוני, כגון שימוש בטרנזיסטורים, צינורות אפקט שדה (FET) או שבבי מנהל התקנים מיוחדים כדי להגביר את אות הפלט של 74HC595.

בחיווט PCB, עלינו לנסות למזער את ההתנגדות וההשראות של החיווט לשיפור יעילות העברת האות.בנוסף, אנא הימנע מהפקת הפרעות ורעש יותר מדי בחיווט כדי לא להשפיע על איכות אות הפלט של 74HC595.

עלינו לבחור התנגדות עומס מתאימה בהתאם למאפייני מכשיר העומס.אם התנגדות העומס קטנה מדי, היא תוביל לזרם מוגזם ועלולה לפגוע בשבב 74HC595.לעומת זאת, אם נגדי העומס גדול מדי, יתכן שהוא לא יוכל להשיג משרעת אות פלט מספקת.

אם יש לנהוג במכשירים נוספים, ודרישות הנהיגה של מכשירים אלה דומות, אנו יכולים לשקול במקביל לתפוקות של מספר 74HC595s כדי לשפר את יכולת הנהיגה הכוללת.עם זאת, לפני ההקבלה, וודאו כי דרישות הנהיגה של מכשירים אלה תואמות, והזרם הכולל לאחר ההקבלה לא יעלה על מגבלת זרם הפלט המרבי של 74HC595, כדי לא לגרום נזק לשבב או להשפיע על אפקט הנהיגה.

74HC595 הוא פנקס משמרות הפועל על סדרתי בפרוטוקול מקביל.הוא מקבל נתונים באופן סדרתי מהמיקרו -בקר ואז שולח נתונים אלה דרך סיכות מקבילות.

74HC595 הוא מכשיר CMOS במהירות גבוהה.מרשם משמרת שמונה סיביות מרשם נתוני נתוני הקלט הסידורי (DS) בכל מעבר חיובי של שעון רישום המשמרת (SHCP).כאשר נטען נמוך, פונקציית האיפוס מגדירה את כל ערכי ה- Shift Register לאפס והיא עצמאית מכל השעונים.

גיליון הנתונים של 74HC595 קובע כי כל פלט יכול לספק לפחות 35mA מכיוון שזהו זרם הפלט המרבי המותר.ברור שזה יותר מ- 25mA המותר של ה- μC.יש גבול נוסף: אסור ל- 74HC595 לספק יותר מ- 70mA בסך הכל.

74HC595 הוא פנקס משמרות וה- MAX7219 הוא מנהל התקן תצוגה מרובה.לכן שניהם לא עושים את אותו הדבר.ה- MAX7219 יהיה (הרבה יותר) קל יותר לשימוש עם Picaxe אם מכפיל את התצוגות שכן המשימה של ריבוים נעשה על ידי MAX7219 ולא הפיקקס, אך הוא יקר יותר.