【單晶片】arduino控制74595擴充LED數量

使用arduino UNO時常常會遇到一個問題就是LED太多接腳不夠用。

為了解決這個鳥問題，如果財力夠可以直接買一個Arduino Mega2560，很貴就是了。

今天介紹這顆74595是一顆8位元 串列輸入-並列輸出 帶閂鎖移位暫存器，照字面翻就是那麼長。

動作原理

74595裡面最重要的結構就是八個D型正反器組成的移位暫存器(SRA~SRH)、八個輸出暫存器(LRA~LRH)。

• SHIFT CLOCK：控制移位暫存器，屬於正緣觸發，當電位從0變1時會被觸發，所有SRA~SRH都會往下移，但輸出不會只因SHIFT CLOCK而改變。
• LATCH CLOCK：輸出暫存器，屬於正緣觸發，唯有觸發LATCH CLOCK才能使輸出改變狀態。當被觸發時，SRA~SRH會將資料送入LRA~LRH，所以LRA(n+1)=SRA(n)。
• SERIAL DATA INPUT A：輸入的串列資料，必須和SHIFT CLOCK搭配，當SHIFT CLOCK被觸發時，SERIAL DATA INPUT A會被送入SRA，所有SRA~SRH都會往下移，所以SRB(n+1)=SRA(n)；SRC(n+1)=SRB(n)。
• OUTPUT ENABLE：為0時才會輸出LRA~LRH的值，為1時會使QA~QH變為高阻抗狀態。雖然會使輸出失去作用但是並不影響串列輸入的資料，輸入的資料仍會送入SRA~SRH、LRA~LRH，串列輸出SQH也不會受影響。
• RESET：顧名思義，在正常動作的情況下必須為1，如果為0時會使SRA~SRH全部為0，但LRA~LRH仍然會保持上一個狀態，所以如果要完整的清除74595的資料必須RESET並且輸入一個脈波到LATCH CLOCK才能使輸出全部為0。
• SERIAL DATA OUTPUT SQH：如果一顆74595輸出接腳還是不夠，可以再串接很多顆74595，只要將SQH接到下一極74595再接上一樣的SHIFT CLOCK、LATCH CLOCK即可達成串接功能。

Datasheet

• 8−Bit Serial−Input/Serial or Parallel−Output Shift Register with Latched 3−State Outputs

實驗

因為手邊的LED只有4顆，所以只有接到QA~QD，剩下的原理其實一樣。

電路

arduino程式碼

開啟序列接控視窗，輸入八個0或1，為1時LED就會亮。

void transfer_data(bool[])

送出資料。

shift_data(bool[])

會依序將data從data[0]~data[7]，依照data[x]裡的位元改變74595的輸入值，並送出一個SHIFT CLOCK使的data[x]進入SRA。

當迴圈跑完時，data[0]會在QH，data[7]會在QA

to_latch()

觸發LATCH CLOCK

reset()

清除移位暫存器資料

output_enable(bool)

當en為1時74595輸出正常運作

當en為0時74595輸出高阻抗

#define PIN_RESET 2

#define PIN_SHIFT 3

#define PIN_LATCH 4

#define PIN_OUTPUT_EN 5

#define PIN_SERIAL_DATA 6

bool data[] = {0, 1, 0, 1, 1, 0, 0, 1};//QH~QA

unsigned long timer = 0;

void setup() {

  Serial.begin(9600);

  pinMode(2, OUTPUT);

  pinMode(3, OUTPUT);

  pinMode(4, OUTPUT);

  pinMode(5, OUTPUT);

  pinMode(6, OUTPUT);

  output_enable(1);

  digitalWrite(PIN_RESET, HIGH);

}

void loop() {

  if (Serial.available() == 8) {

    for (int i = 0; i < 8; i++) {

      while (Serial.available() <= 0);

      int read=Serial.read();

      data[i] =(bool) (read - 0x30);

      

    }

    Serial.println("SHIFT DONE!");

  }

  transfer_data(data);

}

void transfer_data(bool data[]) {

  shift_data(data);

  to_latch();

}

void shift_data(bool data[]) {

  for (int i = 0; i < 8; i++) {

    digitalWrite(PIN_SERIAL_DATA, data[i]);

    digitalWrite(PIN_SHIFT, HIGH);

    delay(1);

    digitalWrite(PIN_SHIFT, LOW);

  }

}

void to_latch() {

  digitalWrite(PIN_LATCH, HIGH);

  delay(1);

  digitalWrite(PIN_LATCH, LOW);

}

void output_enable(bool en) {

  digitalWrite(PIN_OUTPUT_EN, en ? LOW : HIGH);

}

void reset() {

  digitalWrite(PIN_RESET, HIGH);

  delay(1);

  digitalWrite(PIN_RESET, LOW);

}