Сдвиговый регистр 74HC595

На этом уроке мы разберем работу сдвигового регистра 74HC595, который может хранить 8 бит данных. Схема выводов микросхемы представлена на картинке. Кстати, у этого регистра есть и отечественный аналог КР1564ИР52.

Распиновка регистра 595
  • Q0-Q7 — выходы каждой из 8 ячеек;
  • VCC — питание микросхемы, 5В;
  • GND — земля;
  • DS — линия данных;
  • ST_CP — линия синхроимпульса для передачи данных из внутренних ячеек, во внешние;
  • SH_CP — линия синхроимпульса для передачи данных из DS во внутренние ячейки;
  • OE — инверсный, разрешение на вывод данных с внешних ячеек;
  • Q7′ — выход регистра, который необходимо соединить с DS следующего регистра для создания цепочки.

У регистра есть один вход данных и два входа синхронизации. Синхроимпульс SH_CP запоминает текущее состояние входа данных DS. Другими словами, если на DS в момент синхронизации был высокий уровень HIGH, то в первой ячейке регистра сохранится 1. В противном случае, сохранится 0.

Но надо отметить, что на самом деле сдвиговый регистр 74HC595 содержит не 8, а целых 16 ячеек памяти! Первые 8 ячеек заполняются последовательно, как мы и выяснили из предыдущей диаграммы, а  вот другие 8 носят особую функцию. Второй слой ячеек соединяется непосредственно с выходами Q0-Q7, и чтобы переместить бит из первого слоя во второй, нам потребуется второй синхроимпульс ST_CP. Это может немного путать, но зато такой двухслойный регистр дает нам очень полезную возможность. Мы можем неторопливо заполнять ячейки первого слоя памяти, при этом на выходе регистра всё еще будут старые значения. После того, как мы заполним весь регистр, просто отправим на ST_CP импульс, и выходы регистра одновременно обновятся.

Двухслойная структура регистра пригодится нам в следующем уроке, где нужно будет избавиться от паразитной засветки индикаторов.

Теперь подробнее про алгоритм работы с синхроимпульсами. Вот так выглядит временная диаграмма регистра 74HC595:

shift_register_10_lrg

Необходимо отметить, что порядок следования импульсов очень важен. Сначала мы устанавливаем на выводе DS нужный уровень сигнала, и только потом делаем импульс на SH_CP.


Изменено:

Ардуино: всё о сдвиговом регистре: 33 комментария

  1. Очень хотелось бы увидеть на сайте урок с динамической индикацией к примеру 3 семи сегментов и 74HC595

  2. Написать программу для Ардуино, которая будет отображать на линейке светодиодов уровень напряжения на аналоговом входе, к которому подключен переменный резистор. При уровне 0 индикатор не светится. На уровне 512 светится 4 из 8 светодиодов. Все светодиоды светятся при уровне равном 1023. — ПОЖАЛУЙСТА, опубликуйте ответ на это задание (схема, скетч), очень нужно! Спасибо!

    • int sh_cp = 10; //назначаем выводы сдвигового регистра
      int st_cp = 9; //назначаем выводы сдвигового регистра
      int ds = 8; //назначаем выводы сдвигового регистра
      int potvalue = 0; //переменная для значения потенциометра
      void setup() {
      pinMode(sh_cp, OUTPUT); //задаем выходы ардуины для сдвигового регистра
      pinMode(st_cp, OUTPUT); //задаем выходы ардуины для сдвигового регистра
      pinMode(ds, OUTPUT); //задаем выходы ардуины для сдвигового регистра
      pinMode(A0, INPUT); //задаем вход ардуины для потенциометра

      }

      void loop() {
      potvalue = analogRead(A0); //читаем значение потенциометра
      potvalue = map(potvalue, 0, 1023, 0, 8); //масштабируем значение на 8 светодиодов, т.е. получаем количество горящих светодиодов
      potvalue = (1<<potvalue)-1; // переводим количесвто светодиодов в степень числа 2 минус 1. Используем сдвиг, т.к. функция pow работает не корректно
      digitalWrite(st_cp, LOW); // установка синхронизации "защелки" на LOW
      shiftOut(ds, sh_cp, MSBFIRST, potvalue); // передаем последовательно на вход данных сдвигового регистра
      digitalWrite(st_cp, HIGH); //"защелкиваем" регистр, устанавливаем значения на выходах
      delay(500);//

      }

      схема типовая, выводы подключения регистра и потенциометра видны из скетча

  3. Здравствуйте!
    Скажите, а можно ли как-нибудь использовать эту микросхему для размножения вводов? Если да, то как? Если нет, то есть ли микросхемы позволяющие это сделать?

  4. Немного запутанная функция передачи бит в регистр, может можно использовать стандартную функцию shiftOut() без цикла for ?
    digitalWrite(st_pin,LOW);
    shiftOut(data_pin,sh_pin,MSBFIRST,v);
    digitalWrite(st_pin,HIGH);

    • Можно и так. Также можно использовать аппаратный SPI, будет еще быстрее. Можно использовать готовые функции для регистра. Но в данном уроке хотело раскрыть суть побитового заполнения регистра, для этого и цикл.

    • Вот такой код работает правильно:
      digitalWrite(st_pin,LOW);
      shiftOut(data_pin,sh_pin,LSBFIRST,v);
      digitalWrite(st_pin,HIGH)

  5. data_pin, v & (1 << i ) вот в этой строчке результат не будет только 0 или один. Он может быть 0, 1, 2, …. и так далее. Но, я так понял, что любой результат, больший 0 приравнивается к сигналу HIGH.

  6. Спасибо, полезная информация. Единственная придирка в том ,что двоичную арифметику стоило объяснить без лишних упрощений, более корректно. Из вашего объяснения можно подумать, что A & (1 << B) всегда равно либо 1, либо 0. Однако правильный ответ — степени двойки (в том числе и 0 и 1). Другое дело, что для digitalWrite все что не равно нулю это HIGH, что делает ваше объяснение верным с точки зрения этой функции, но с точки зрения битовой арифметики оно все равно не очень корректно и может запутать. Повторюсь, это лишь придирка.

  7. Вы пишите:
    ————————————
    Теперь наложим трафарет и получим что? Получим 1!
    0111 0110 & 0000 0100 = 1
    ————————————
    Но ведь:
    0111 0110 & 0000 0100 = 0000 0100
    Другое дело, что в результате важно логическое значение: 0 или не 0.

  8. Добрый день, спасибо за статью, потихоньку осваиваю ардуино, но с кодом так и не разберусь, так как если подключить по Вашей схеме, и залить данный скетч на поочередное включение диодов, то результат каша, диоды мигают как хотят, но вот если поменять входы 3 и 4 на ардуино местами, то все работает как надо. Долго смотрел где неверно собрал, ничего, может тут ошибка?

  9. Хочу с помощью сдвигового регистра собрать шаговый искатель на карусельный станок. Переключение по одной скорости получилось прекрасно, но набор скорости по ступеням по возрастанию или убыванию пока не получается. Чувствую что нужно применить метод типа устранения дребезга контактов, но опыта не хватает. Может быть кто-нибудь подскажет програмку для осуществления моей идеи, буду благодарен.

  10. Где на схеме 74РС595 вот это:
    Out3, Out4 — выводы для подключения второго двигателя?
    И почему нет описания 10-й ноги MR?

    • про » Out3, Out4 — выводы для подключения второго двигателя» — это опечатка, я так понял — не отредактировали ранее выбранное описание блока

  11. Для последовательного соединения ногу №9 (Q7′) разве с Q0 надо соединять?
    А не с ногой ввода данных DS?

  12. да…. так и есть
    я весь мозг себе сломал, знакомясь по вашей статье с регистрами: «почему же у меня каскад не работает???»

    будьте любезны: исправьте, что Q7′ соединяется с DS а не с Q0

    и неплохо бы было дописать что в каскаде регистров надо паралелить ноги ST_CP и SH_CP — не для всех это очевидно…. ну и дописать как работают ноги MR и OE — это всё пришлось узнавать из других статей

    • Спасибо, исправили! Про ST_CP и SH_CP тоже полезное замечание. Расширим урок примером каскада.

  13. Может не так понял, Но пункт 3 «Необходимо отметить, что порядок следования импульсов очень важен. Сначала мы устанавливаем на выводе DS нужный уровень сигнала, и только потом делаем импульс на SH_CP. » то есть после того как установили нужные данные на DS и потом для «сохранения» подаем импульс.. тут разве SH_PD ?? просто абзацем выше написано «После того, как мы заполним весь регистр, просто отправим на ST_CP импульс, и выходы регистра одновременно обновятся. «

  14. Что за переменная bt?

    Пожалуйста, пишите в программе комментарии.

    • Ниже есть описание кода, в том числе и переменной bt.
      Комментарии тоже добавили!

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.