Подключаем сдвиговый регистр 74hc595 Ардуино

Сдвиговый регистр 74hc595 Arduino используется для управления семисегментного индикатора и светодиодами. Назначение у сдвиговых регистров велик, один из самых популярных способов применения — умножение выходов Arduino (занимаем 3 пина, а получаем 8). Рассмотрим на примерах с программами и схемами, как использовать 74hc595 для подключения светодиодов и семисегментного индикатора 5161as.

Как работает сдвиговый регистр 74hc595

Чтобы понять принцип работы микросхемы 74hc595, следует рассмотреть распиновку сдвигового регистра 74hc595, которая изображена на картинке ниже. Контакты DS, ST_CP и SH_CP — служат для управления и подключаются к любым выходам платы Arduino. Контакты Q0 — Q7 — это выходы (разряды) сдвигового регистра. С помощью отправки байта с Ардуино можно менять состояние разряда (HIGH или LOW).

Контакты VCC и GND — это питание регистра;
Контакт MR — сброс (не активен);
Контакт OE подключается к GND;
Контакт Q7` предназначен для последовательного соединения регистров.

Как подключить 74hc595 к плате Arduino

Для занятия нам понадобятся следующие детали:

• плата Arduino Uno / Arduino Nano / Arduino Mega;
• 74HC595 / КР1564ИР52 сдвиговый регистр;
• макетная плата;
• светодиоды и резисторы;
• семисегментный индикатор;
• провода «папа-папа».

Скетч. Тестирование 74hc595 сдвигового регистра

Мы кратко рассмотрели 74hc595 описание на русском. Но чтобы полностью разобраться в назначении и принципе его работы — следует подключить регистр или его российский аналог КР1564ИР52 к Ардуино Уно, согласно схеме и загрузить следующий скетч. Программа позволяет попеременно включать/выключать восемь светодиодов, используя лишь 3 цифровых пина микроконтроллера Arduino.

#define dataPin  10  // пин подключен к входу DS
#define latchPin 11  // пин подключен к входу ST_CP
#define clockPin 12  // пин подключен к входу SH_CP

void setup() {
   // устанавливаем режим работы пинов OUTPUT
   pinMode(latchPin, OUTPUT);
   pinMode(clockPin, OUTPUT);
   pinMode(dataPin, OUTPUT);
   // ставим HIGH на "защёлку", чтобы регистр не принимал сигнал
   digitalWrite(latchPin, HIGH);
}

void loop() {
   digitalWrite(latchPin, LOW);                                        // ставим LOW на "защёлку"
   shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST, B01010101); // отправляем байт в двоичном виде
   digitalWrite(latchPin, HIGH);                                       // ставим HIGH на "защёлку"

   delay(1000); // задержка в 1 секунду

   digitalWrite(latchPin, LOW);                                        // ставим LOW на "защёлку"
   shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST, B10101010); // отправляем байт в двоичном виде
   digitalWrite(latchPin, HIGH);                                       // ставим HIGH на "защёлку"

   delay(1000); // задержка в 1 секунду
}

Пояснения к коду:

1. пока защелка регистра ST_CP (подключен к latchPin) находится в состоянии HIGH — регистр не принимает сигнал с микроконтроллера;
2. данные отправляют в двоичном виде, где каждый из 8 битов отвечает за свой разряд. «1» — разряд переходит в состояние HIGH, «0» — в состояние LOW.

Скетч. Сдвиговый регистр 74hc595 и светодиоды

В следующем примере используем функцию bitWrite(x, n, b), которая позволяет изменять состояние указанного бита переменной. x — переменная, у которой необходимо изменить бит; n — это номер бита, состояние которого необходимо изменить (начинается с крайнего правого бита), b — новое значение бита (0 или 1). Схема со светодиодами остается прежней, меняется только программа.

#define dataPin  10  // пин подключен к входу DS
#define latchPin 11  // пин подключен к входу ST_CP
#define clockPin 12  // пин подключен к входу SH_CP

byte byteToSend = 0; // создаем пустой байт B00000000

void setup() {
   // устанавливаем режим работы пинов OUTPUT
   pinMode(latchPin, OUTPUT);
   pinMode(clockPin, OUTPUT);
   pinMode(dataPin, OUTPUT);
   // ставим HIGH на "защёлку", чтобы регистр не принимал сигнал
   digitalWrite(latchPin, HIGH);
}

void loop() {
   for (byte bitPos = 0; bitPos < 8; bitPos++) {
      byteToSend = 0; // обнуляем байт, чтобы выключить светодиод
      bitWrite(byteToSend, bitPos, HIGH);
      digitalWrite(latchPin, LOW);                                        // ставим LOW на "защёлку"
      shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST, byteToSend);
      digitalWrite(latchPin, HIGH);                                       // ставим HIGH на "защёлку"
      delay(100);
   }
   for (byte bitPos = 0; bitPos < 8; bitPos++) {
      byteToSend = 0; // обнуляем байт, чтобы выключить светодиод
      bitWrite(byteToSend, bitPos, HIGH);
      digitalWrite(latchPin, LOW);                                        // ставим LOW на "защёлку"
      shiftOut(dataPin, clockPin, MSBFIRST, byteToSend);
      digitalWrite(latchPin, HIGH);                                       // ставим HIGH на "защёлку"
      delay(100);
   }
}

Пояснения к коду:

1. в цикле for Arduino меняется переменная bitPos от 0 до 8. С помощью функции bitWrite(byteToSend, bitPos, HIGH); изменяется байт в двоичном виде, который отправляется на регистр. При bitPos=0 получим B00000001, при bitPos=1 — B00000010, при bitPos=2 — B00000100 и т.д.;
2. MSBFIRST и LSBFIRST меняет направление сигнала.

Скетч. Сдвиговый регистр 74hc595 и индикатор

В следующем примере подключим семисегментного индикатора. Сдвиговый регистр позволяет не только упростить схему сборки с платой Ардуино, но и делает проще программу. После сборки схемы, размещенной на картинке выше, загрузите программу для индикатора и 74hc595. В коде идет перебор цифр на индикаторе с нуля до пяти. Продолжить программу самостоятельно не составит для вас большого труда.

#define dataPin  10  // пин подключен к входу DS
#define latchPin 11  // пин подключен к входу ST_CP
#define clockPin 12  // пин подключен к входу SH_CP

void setup() {
   // устанавливаем режим работы пинов OUTPUT
   pinMode(latchPin, OUTPUT);
   pinMode(clockPin, OUTPUT);
   pinMode(dataPin, OUTPUT);
   // ставим HIGH на "защёлку", чтобы регистр не принимал сигнал
   digitalWrite(latchPin, HIGH);
}

void loop() {
   digitalWrite(latchPin, LOW);  // цифра один
   shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST, B00110000);
   digitalWrite(latchPin, HIGH);
   delay(1000);

   digitalWrite(latchPin, LOW);  // цифра два
   shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST, B01101101);
   digitalWrite(latchPin, HIGH);
   delay(1000);

   digitalWrite(latchPin, LOW);  // цифра три
   shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST, B01111001);
   digitalWrite(latchPin, HIGH);
   delay(1000);

   digitalWrite(latchPin, LOW);  // цифра четыре
   shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST, B00110011);
   digitalWrite(latchPin, HIGH);
   delay(1000);

   digitalWrite(latchPin, LOW);  // цифра пять
   shiftOut(dataPin, clockPin, LSBFIRST, B01011011);
   digitalWrite(latchPin, HIGH);
   delay(1000);
}

Пояснения к коду:

1. в схеме не используется контакт Q0 регистра, поэтому байт B00110000 всегда начинается с нуля, так как разряд не используется.

Заключение. Сегодня мы рассмотрели характеристики, назначение и описание сдвигового регистра 74hc595 Arduino. Привели несколько примеров со схемами, рабочими программами с подробными комментариями для управления с помощью регистра светодиодами и семисегментного индикатора 5161as. В своих следующих проектах на Ардуино мы обязательно будем применять эту микросхему.

Похожие записи по теме: