74HC595: Una guía completa para chips de registro de turno de 8 bits de alta eficiencia
Los registros de cambio son dispositivos que usan lógica secuencial para almacenar y transmitir datos binarios.Son circuitos bidireccionales que mueven cada bit de datos de entrada a salida con cada pulso de reloj.Actualmente, hay varios modelos de registros de turnos, entre los cuales el 74HC595 es un registro de cambio de salida de serie a paralelo.Su función es convertir las señales seriales en señales paralelas, comúnmente utilizadas para conducir chips para varios tubos digitales y pantallas de matriz de puntos.Este artículo presentará su información específica de los aspectos de la configuración y la aplicación PIN.Catalogar
1. Descripción general de 74HC595
2. Configuración y funciones de PIN
3. Diagrama lógico de 74HC595
4. Aplicaciones de 74HC595
5. Casos de uso de 74HC595
6. Mejora de la capacidad de conducción del 74HC595
1. Descripción general de 74HC595
El 74HC595 es un registro de turno de 8 bits que combina entrada en serie con una salida paralela, que ofrece opciones únicas de salida de tri-estado.Este componente complejo opera recibiendo datos en serie a través de su entrada de datos en serie (SDI) en el borde ascendente del reloj en serie (SCK).El registro interno de cambio de 8 bits procesa los datos, que salen secuencialmente del terminal Q7 ', el punto más alto de salida de datos en serie.
- Reloj en serie (SCK): activado en el borde ascendente
- Entrada de datos en serie (SDI): recibe datos de 8 bits
- Q7 'Terminal: salida de datos en serie de bits más altos
- La conversión a salida paralela se desarrolla en el borde ascendente del control del pestillo (LCK).Es en este momento que los datos en el registro de cambio de 8 bits están bloqueados en el registro de salida paralela de 8 bits.Los valores expuestos por las salidas paralelas son los mismos que los almacenados en ellos, dependiendo de que la señal de activación de salida (OE) sea baja (habilitada).
- Control de pestillo (LCK): activado en el borde ascendente
- Salida de salida (OE): activado cuando está bajo
Alternativas y opciones equivalentes
SN74HC595MPWREP
SN74HC595MPWREP
2. Configuración y funciones de PIN
El 74HC595 tiene 16 pines, cuyo diseño demuestra su versatilidad:
- Ser (Pin 1): la puerta de enlace para datos en serie, Ser PIN, ayuda a la transmisión bit a bits al chip.Inicia la transferencia de datos en paralelo, un pulso de reloj a la vez.
- RCLK (PIN 2): actuando como la entrada del reloj de registro, RCLK supervisa el movimiento de datos del registro de desplazamiento al registro de salida, asegurando el almacenamiento de datos sincronizado.
- SRCLK (PIN 3): este PIN de entrada de reloj de registro de cambio coordina las operaciones de cambio, administrando el ritmo de conversión de datos.
- OE (pin 4): la entrada de activación de salida indica la transferencia de datos a través de pines de salida, cambiando entre estados habilitados y deshabilitados a través de su nivel de voltaje.
- DS (PIN 5): una entrada de datos en serie bidireccionales, DS proporciona un punto de entrada de datos alternativo, que mejora la flexibilidad de comunicación.
- ST_CP (PIN 6): el reloj de activación de la salida de la entrada del reloj Controla la sincronización del almacenamiento de datos en los pines de salida, lo que refleja los cambios en la señal del reloj de activación de la tienda.
- SH_CP (PIN 7): controla la entrada del reloj del registro de desplazamiento, SH_CP es crucial para migrar los datos en secuencia al registro de desplazamiento.
- Q7 '(PIN 8) a Q0-Q7 (pines 9-16): estos pines de salida representan el núcleo de la propagación de datos paralelos, haciendo eco de los datos del registro de cambio de la broca más baja a la más alta.
3. Diagrama lógico de 74HC595
4. Aplicaciones de 74HC595
El 74HC595 se destaca en múltiples áreas, mostrando su adaptabilidad y eficiencia:
Control de retransmisión: su funcionalidad de salida paralela permite el control simultáneo de múltiples relés, cada uno capaz de manipular uno o más dispositivos eléctricos.Esto permite la creación de sistemas de control eléctrico dinámicos y robustos.
Expansión de salida digital: al conectar los pines de salida de un microcontrolador a la entrada serial del 74HC595, los puertos de salida pueden ampliarse convenientemente, extendiendo así el control sobre otros dispositivos.
Control de visualización: en los escenarios de control LCD, el 74HC595 transfiere sin problemas los datos de visualización a la pantalla utilizando su conversión de serie a paralelo, asegurando actualizaciones perfectas de texto, imágenes o video.
Luces de ritmo de música: integrando algoritmos de control de ritmo con el 74HC595 puede crear efectos LED perfectamente sincronizados con el ritmo musical.Esta fusión captura la esencia de los ritmos musicales, transformándolos en pantallas LED cautivadoras de varias frecuencias, brillo y colores.
5. Casos de uso de 74HC595
5.1 Diseño de una pantalla LED de múltiples dígitos usando 74HC595
5.1.1 Método de visualización estática
En el ámbito de las pantallas estáticas, cada línea de selección de segmento LED está intrincadamente conectada a las salidas paralelas del 74HC595.Este esquema de conexión permite que cada dígito se muestre de forma independiente, con cambios de caracteres directamente administrados por las salidas de chips individuales 74HC595.
- Salidas paralelas: cada 74HC595 controla un dígito.
- Cambios de caracteres: la pantalla puede mostrar diferentes caracteres.
- Aunque intensivo en recursos, que requieren chips N 74HC595 y líneas de E/S de N+3 para una pantalla LED N-Digit, este método también destaca la complejidad y las implicaciones de costos asociadas con las pantallas LED de múltiples dígitos.
5.1.2 Método de visualización dinámica
Para simplificar el diseño del circuito, reducir los costos y ahorrar recursos del sistema para pantallas LED de múltiples dígitos, se adopta un enfoque unificado.Aquí, los códigos de segmento de todos los dígitos son paralelos y se administran por un solo chip 74HC595.
- Control unificado: un solo 74HC595 controla todos los segmentos de dígitos.
- Método de escaneo: los caracteres se muestran secuencialmente en LED.
- Usando la tecnología de escaneo, solo se muestra un personaje LED en cualquier momento dado, en bicicleta a través de cada dígito para presentar los caracteres previstos.La función de pestillo del 74HC595 elimina la necesidad de retrasos adicionales, facilitando una persistencia del efecto de la visión sin sacrificar la velocidad operativa.
5.2 Diseño del circuito de accionamiento LED utilizando el chip 74HC595
El chip 74HC595 es miembro de la serie 74, conocido por su operación rápida, bajo consumo de energía y facilidad de uso.Sirve como un puente efectivo entre los microcontroladores y las pantallas LED, que ofrece muchas ventajas.
5.2.1 pantallas LED
Las pantallas LED, especialmente las pantallas LED de siete segmentos, son favorecidas por su rentabilidad, bajo consumo de energía y confiabilidad.Si bien los controladores LED dedicados ricos en características están disponibles, su mayor costo hace que el 74HC595 sea una opción preferida para los sistemas conscientes del presupuesto y simplificados.
Ventajas de usar 74HC595: velocidad rápida, bajo consumo de energía, capaz de conducir diferentes números de LED.
Flexibilidad y eficiencia energética: el 74HC595 permite un fácil control de brillo y operaciones de ahorro de energía, adecuadas para pantallas de ánodo común y cátodo común.
Flexibilidad y eficiencia energética: el 74HC595 permite un fácil control de brillo y operaciones de ahorro de energía, adecuadas para pantallas de ánodo común y cátodo común.
5.2.2 Diseño utilizando el 74HC595 CHIP
Esta configuración se ilustra a través de un diseño de interfaz con el microcontrolador AT89C2051 y el 74HC595, que muestra una pantalla de voltaje utilizando tres tubos digitales, enfatizando la importancia de la presentación de datos ordenadas y el brillo ajustable.
Pins de control (P115, P116, P117): Administre el brillo y la secuencia de las pantallas LED.
6. Mejora de la capacidad de conducción del 74HC595
Buffers o controladores: el uso de tampones como el 74LS244 (unidireccional) o 74LS245 (bidireccional) puede mejorar la resistencia y la estabilidad de la conducción de la señal.
La fuente de alimentación adecuada: garantizar que la fuente de alimentación esté dentro del rango de voltaje recomendado y tiene suficiente energía para cumplir con los requisitos de carga es crucial para un rendimiento óptimo.
Circuitos de unidad externos: para cargas que exceden la capacidad de salida directa del 74HC595, los circuitos de accionamiento externo utilizando transistores, FET o chips de controlador dedicados pueden amplificar la señal de salida.
Consideraciones de diseño de PCB: minimizar la resistencia e inductancia en las trazas de PCB puede mejorar la eficiencia de la transmisión de la señal mientras evita el ruido excesivo e interferencia para mantener la calidad de la señal.
Resistencias de carga adecuadas: elegir resistencias de carga basadas en
Sobre las características del dispositivo de carga puede evitar situaciones sobrecorrientes que podrían dañar el chip 74HC595.
Configuración de salida paralela: para las aplicaciones que requieren una gran cantidad de dispositivos con requisitos de conducción similares, paralelamente las salidas de múltiples chips 74HC595 pueden mejorar la capacidad de conducción general, siempre que la corriente combinada no exceda el límite máximo de salida del chip.
Preguntas frecuentes
1. ¿El 74HC595 es un microcontrolador?
El 74HC595 es un registro de turno que opera en una serie en protocolo paralelo.Recibe datos en serie de un microcontrolador y luego envía esos datos a través de pines paralelos.
2. ¿Cuál es la función del 74HC595?
El 74HC595 es un dispositivo CMOS de alta velocidad.El registro de cambio de ocho bits acepta datos de la entrada en serie (DS) con cada transición positiva del reloj de registro de cambio (SHCP).Cuando se establece en Low, la función de reinicio establece todos los valores de registro de desplazamiento en cero independientemente de todos los relojes.
3. ¿Cuánta corriente puede soportar el 74HC595?
La hoja de datos para el 74HC595 establece que cada salida puede proporcionar al menos 35 mA de corriente, ya que esta es la corriente de salida máxima permitida.Esto excede claramente los 25 mA permitidos por µC.Otra limitación es que la cantidad total de corriente proporcionada por el 74HC595 no debe exceder los 70 mA.
4. ¿Cuál es la diferencia entre Max7219 y 74HC595?
El 74HC595 es un registro de turno, mientras que el MAX7219 es un controlador de visualización multiplexado.Por lo tanto, no hacen lo mismo.Si use una pantalla multiplexada, el Max7219 sería (más) fácil de usar con Picaxe, ya que la tarea de multiplexar la pantalla es realizada por el Max7219 y no el Picaxe, pero es más costosa.