74HC595: Um guia abrangente para chips de registro de mudança de 8 bits de alta eficiência
Os registros de turno são dispositivos que usam lógica seqüencial para armazenar e transmitir dados binários.São circuitos bidirecionais que movem cada bit de dados da entrada para a saída com cada pulso de relógio.Atualmente, existem vários modelos de registros de turno, entre os quais o 74HC595 é um registro de mudança de saída de serial a paralelo.Sua função é converter sinais seriais em sinais paralelos, comumente usados em chips de acionamento para vários tubos digitais e telas de matriz de pontos.Este artigo apresentará suas informações específicas dos aspectos da configuração e aplicação do PIN.Catálogo
1. Visão geral de 74HC595
2. Configuração e funções do PIN
3. Diagrama lógico de 74HC595
4. Aplicações de 74HC595
5. Casos de uso de 74HC595
6. Aprimorando a capacidade de direção do 74HC595
1. Visão geral de 74HC595
O 74HC595 é um registro de mudança de 8 bits que combina entrada serial com saída paralela, oferecendo opções de saída Tri-State exclusivas.Esse componente complexo opera recebendo dados seriais por meio de sua entrada em série (SDI) na borda crescente do relógio serial (SCK).O registro interno de mudança de 8 bits processa os dados, em saída sequencialmente do terminal Q7 '-o ponto mais alto da saída de dados seriais.
- Relógio em série (SCK): acionado na borda ascendente
- Entrada de dados em série (SDI): recebe dados de 8 bits
- Terminal Q7 '
- A conversão em saída paralela se desenrola na borda ascendente do controle de trava (LCK).É neste momento que os dados no registro de turno de 8 bits estão bloqueados no registro de saída paralelo de 8 bits.Os valores expostos pelas saídas paralelas são os mesmos que os armazenados neles, dependendo do sinal de ativação de saída (OE) sendo baixo (ativado).
- Controle de trava (LCK): ativado na borda ascendente
- Saída Ativar (OE): ativado quando baixo
Alternativas e opções equivalentes
SN74HC595MPWREP
SN74HC595MPWREP
2. Configuração e funções do PIN
O 74HC595 possui 16 pinos, cujo layout prova sua versatilidade:
- Ser (pino 1): O gateway para dados serial, SER PIN, ajuda na transmissão bit-bit no chip.Ele inicia a transferência de dados em paralelo, um pulso de relógio por vez.
- RCLK (PIN 2): Atuando como a entrada do relógio de registro, o RCLK supervisiona o movimento de dados do registro de turno para o registro de saída, garantindo armazenamento de dados sincronizados.
- SRCLK (PIN 3): Este registro de turno de registro de relógio coordena as operações de mudança, gerenciando o ritmo da conversão de dados.
- OE (pino 4): a entrada de saída A entrada indica a transferência de dados através dos pinos de saída, alternando entre estados ativados e desativados por meio de seu nível de tensão.
- DS (PIN 5): Uma entrada de dados serial bidirecional, o DS fornece um ponto de entrada de dados alternativo, aumentando a flexibilidade da comunicação.
- ST_CP (PIN 6): Sair do armazenamento de gatilho de gatilho Controla o tempo do armazenamento de dados nos pinos de saída, refletindo alterações no sinal do relógio de gatilho da loja.
- Sh_cp (pino 7): controla a entrada do relógio do registro de mudança, o sh_cp é crucial para a migração de dados em sequência para o registro de mudança.
- Q7 '(pino 8) a Q0-Q7 (pinos 9-16): esses pinos de saída representam o núcleo da propagação de dados paralelos, ecoando os dados do registro de mudança do mais baixo ao mais alto.
3. Diagrama lógico de 74HC595
4. Aplicações de 74HC595
O 74HC595 se destaca em várias áreas, mostrando sua adaptabilidade e eficiência:
Controle de relé: sua funcionalidade de saída paralela permite o controle simultâneo de vários relés, cada um capaz de manipular um ou mais dispositivos elétricos.Isso permite a criação de sistemas de controle elétrico dinâmico e robusto.
Expansão de saída digital: Ao conectar os pinos de saída de um microcontrolador à entrada serial do 74HC595, as portas de saída podem ser convenientemente expandidas, estendendo o controle sobre outros dispositivos.
Controle de exibição: Nos cenários de controle do LCD, os transferências 74HC595 exibem suavemente dados para a tela usando sua conversão serial-paralela, garantindo atualizações perfeitas de texto, imagens ou vídeo.
Music Beat Lights: Integrando algoritmos de controle de batidas com o 74HC595 pode criar efeitos LED perfeitamente sincronizados com o ritmo musical.Essa fusão captura a essência das batidas musicais, transformando -as em exibições cativantes de LED de várias frequências, brilho e cores.
5. Casos de uso de 74HC595
5.1 Projetando uma tela LED de vários dígitos usando 74HC595
5.1.1 Método de exibição estática
No reino das exibições estáticas, cada linha de segmento de LED é intrincadamente conectada às saídas paralelas do 74HC595.Esse esquema de conexão permite que cada dígito seja exibido de forma independente, com alterações de caracteres diretamente gerenciadas pelas saídas dos chips individuais 74HC595.
- Saídas paralelas: cada 74HC595 controla um dígito.
- Alterações de personagem: a tela pode mostrar diferentes caracteres.
- Embora intensiva em recursos, exigindo linhas N 74HC595 e linhas de E/S 3 para uma tela de LED de dígitos N, esse método também destaca a complexidade e as implicações de custo associadas a telas LED de vários dígitos.
5.1.2 Método de exibição dinâmica
Para simplificar o design do circuito, reduzir os custos e salvar os recursos do sistema para exibições de LED de vários dígitos, uma abordagem unificada é adotada.Aqui, os códigos de segmento de todos os dígitos são paralelos e gerenciados por um único chip 74HC595.
- Controle unificado: um único 74HC595 controla todos os segmentos de dígitos.
- Método de digitalização: os caracteres são exibidos sequencialmente nos LEDs.
- Usando a tecnologia de digitalização, apenas um caractere LED é exibido a qualquer momento, pedalando por cada dígito para apresentar os caracteres pretendidos.A função de trava do 74HC595 elimina a necessidade de atrasos adicionais, facilitando uma persistência do efeito da visão sem sacrificar a velocidade operacional.
5.2 Projeto de circuito de acionamento LED usando o chip 74HC595
O chip 74HC595 é um membro da série 74, conhecido por sua operação rápida, baixo consumo de energia e facilidade de uso.Serve como uma ponte eficaz entre microcontroladores e telas de LED, oferecendo muitas vantagens.
5.2.1 Displays LED
Os displays de LED, especialmente os displays LED de sete segmentos, são favorecidos por sua relação custo-benefício, baixo consumo de energia e confiabilidade.Embora os drivers LED dedicados ricos em recursos estejam disponíveis, seu custo mais alto faz do 74HC595 uma opção preferida para sistemas simplificados e conscientes do orçamento.
Vantagens de usar 74HC595: velocidade rápida, baixo consumo de energia, capaz de impulsionar diferentes números de LEDs.
Flexibilidade e eficiência de potência: o 74HC595 permite o fácil controle de brilho e operações de economia de energia, adequadas para o ânodo comum e as exibições comuns de cátodo.
Flexibilidade e eficiência de potência: o 74HC595 permite o fácil controle de brilho e operações de economia de energia, adequadas para o ânodo comum e as exibições comuns de cátodo.
5.2.2 Design usando o 74HC595 CHIP
Essa configuração é ilustrada através de um design de interface com o microcontrolador AT89C2051 e o 74HC595, mostrando uma tela de tensão usando três tubos digitais, enfatizando a importância da apresentação de dados ordenados e do brilho ajustável.
Pinos de controle (p115, p116, p117): gerencie o brilho e a sequência dos monitores LED.
6. Aprimorando a capacidade de direção do 74HC595
Buffers ou drivers: Usando buffers como o 74LS244 (unidirecional) ou 74LS245 (bidirecional) pode melhorar a força e a estabilidade do acionamento do sinal.
Fonte de energia apropriada: garantir que a fonte de alimentação esteja dentro da faixa de tensão recomendada e tenha energia suficiente para atender aos requisitos de carga, seja crucial para o desempenho ideal.
Circuitos de acionamento externo: para cargas que excedem a capacidade de saída direta do 74HC595, os circuitos de acionamento externo usando transistores, FETs ou chips de driver dedicados podem amplificar o sinal de saída.
Considerações no layout da PCB: Minimizar a resistência e a indutância nos rastreamentos de PCB pode melhorar a eficiência da transmissão de sinal, evitando ruído excessivo e interferência para manter a qualidade do sinal.
Resistores de carga adequados: Escolhendo resistores de carga baseados
Sobre as características do dispositivo de carga, pode evitar situações de sobrecorrente que possam danificar o chip 74HC595.
Configuração de saída paralela: Para aplicações que exigem um grande número de dispositivos com requisitos de direção semelhantes, paralelamente as saídas de vários chips 74HC595 pode aumentar a capacidade geral de direção, desde que a corrente combinada não exceda o limite máximo de saída do chip.
Perguntas frequentes
1. O 74HC595 é um microcontrolador?
O 74HC595 é um registro de turno operando em uma série em protocolo paralelo.Ele recebe dados em série de um microcontrolador e envia esses dados através de pinos paralelos.
2. Qual é a função do 74HC595?
O 74HC595 é um dispositivo CMOS de alta velocidade.O registro de mudança de oito bits aceita dados da entrada serial (DS) a cada transição positiva do relógio de mudança de registro (SHCP).Quando definido como baixo, a função de redefinição define todos os valores de registro de mudança para zero independentemente de todos os relógios.
3. Quanta corrente o 74HC595 pode suportar?
A folha de dados para o 74HC595 afirma que cada saída pode fornecer pelo menos 35mA de corrente, pois essa é a corrente de saída máxima permitida.Isso excede claramente o 25MA permitido por µC.Outra limitação é a quantidade total de corrente fornecida pelo 74HC595 não deve exceder 70mA.
4. Qual é a diferença entre max7219 e 74HC595?
O 74HC595 é um registro de turno, enquanto o Max7219 é um driver de exibição multiplexado.Assim, eles não fazem a mesma coisa.Se o uso de uma tela multiplexada, o Max7219 seria (mais) fácil de usar com o PICAXE, pois a tarefa de multiplexação da tela é feita pelo Max7219 e não pelo Picaxe, mas é mais caro.