74HC165シフトレジスタ：主要な機能、動作条件、および実用的なアプリケーション

カタログ

74HC165の紹介

74HC165 は、2.0V〜6.0Vの動作電圧範囲と±5.2mAの駆動電流を持つ高速CMOS 8ビットの平行インおよびシリアルアウトシフトレジスタです。複数の入力ピンとパラレル出力ピンが装備されており、シリアル入力データをパラレル出力に変換できます。このチップの動作温度範囲は-40°C〜85°Cで、SO16、SSOP16、DIP16、TSSOP16などのさまざまなパッケージで利用できます。さらに、74HC165は高度なCMOSテクノロジーを使用しているため、低消費電力、高速操作、および高い信頼性の特性があります。これらの優れたパフォーマンスにより、キーボードスキャン、データ収集、ステータス検出など、多くの分野で広く使用されています。

74HC165の関数

74HC165には次の機能があります。

- カスケード操作：複数の74HC165チップを一緒にカスケードして、入力信号の数を拡大できます。カスケード操作は、カスケードピン（Sera/B）とカスケード出力ピン（QH）を介して達成されます。具体的には、Cascade Pinは、1つの74HC165の出力を別の74HC165の入力に接続でき、それによりデータのシリアル伝送を可能にします。

- 並列負荷：シフト操作に加えて、74HC165には、入力信号を読み取り、保存するための並列負荷関数もあります。この操作は、クロックイネーブルピン（Clkinh）と平行負荷ピン（PL）を介して制御されます。クロックの有効化ピンが高く、平行負荷ピンも高くなると、平行負荷操作をトリガーできます。この動作モードにより、入力信号を読むときに74HC165がより柔軟で効率的になります。

- シリアル出力：74HC165にはシリアル出力ピン（QH）があり、入力信号をシリアル出力信号に変換できます。出力信号は、入力信号と同じ順序で読み取られます。

- 並列入力：74HC165には8つの並列入力ピン（A-H）があり、8つの入力信号を同時に読み取ることができます。これらの入力信号は、デジタル信号またはアナログ信号です。

- シフト操作：74HC165は、シフト操作を通じて入力信号を読み取り、保存できます。この操作は、クロック信号（SH/LD）とクロックイネーブル信号（CLKINH）によって制御されます。クロックの有効化信号が高レベルにある場合、シフト操作が実行されます。クロックの有効化信号が低レベルの場合、シフト操作は無効になります。

74HC165の論理図

「h」は高レベルを示し、l "は低レベルを示し、「H」は時計が立ち上がっているときに高レベルを示し、「L」はクロックが立ち上がりエッジである場合、「Q」が低いレベルを示します。クロックが元気であるときの出力状態を示します。「↑」は立ち上がりエッジを示します。

74HC165の作業原則

74HC165の作業原則は、シフトレジスタの設計に基づいています。4つの入力ピン（SER、SRCLK、RCLK、OE）を使用して、データのシリアル入力と並列出力を実装します。クロック信号によって駆動されると、データはシリアル入力ピンSerを介してレジスタビットをビットごとに入力します。クロック信号で立ち上がりエッジが発生すると、データは左に1ビットシフトされ、最高のビットがカスケードに入力されるか、次のシフトレジスタに渡されます。このメカニズムにより、74HC165はシリアルデータを効率的に処理し、並列出力に変換することで、その後の回路処理が促進されます。

74HC165の推奨動作条件

電圧はGNDを参照しています（グラウンド= 0V）

74HC165を使用するための注意事項

74HC165を使用する場合、次のポイントに注意する必要があります。

- 電源と接地：74HC165に安定した適切な電源を提供し、それが十分に接地されていることを確認する必要があります。不安定な電源または貧弱な接地により、チップが異常に動作する可能性があります。

- 入力信号：74HC165への信号入力が、過電圧や過電流などの異常な入力を避けるために、指定された範囲内にあることを確認する必要があります。異常入力は、チップ損傷または不安定な動作を引き起こす可能性があります。

- シリアル入力と並列読み取りの切り替え：74HC165のシリアル入力モードと並列読み取りモードを切り替えるとき、PL（並列読み取り）入力端子のレベル状態に注意を払う必要があります。切り替える前にPL入力を正しいレベルに設定し、正しい操作シーケンスに従うことを確認する必要があります。

- カスケードの使用：複数の74HC165をカスケードする必要がある場合、カスケード接続が正確であることを確認し、正しいクロックに従い、制御方法を有効にする必要があります。さらに、CP PINの立ち上がりエッジとデータ出力の間の時間間隔は、さまざまなメーカーによって生成される74HC165チップによって異なる場合があることに注意してください。遅延が不十分な場合、誤ったデータを読み取ることができます。

- 温度と包装：74HC165には特定の温度範囲要件があり、推奨される動作温度範囲内で使用することを保証する必要があります。さらに、74HC165を選択するときは、デュアルインラインパッケージ（DIP）やプラスチックリードチップキャリアパッケージ（PLCC）などの特定のアプリケーション要件に基づいて、適切なパッケージタイプを選択する必要があります。

- 静電保護：74HC165は静電感受性デバイスであるため、静電損傷を防ぐために、取り扱い、保管、および設置中に適切な静電保護測定を行う必要があります。

74HC165の役割は何ですか？

シリアル入力または並列出力シフトレジスタとして、74HC165には主に次の機能があります。

- ステータス検出：74HC165を使用して、複数のスイッチまたはセンサーのステータスを検出できます。スイッチまたはセンサーの出力を74HC165の入力ピンに接続することにより、状態の変更をリアルタイムで監視できます。これは、自動化制御、セキュリティアラーム、機器の監視などのアプリケーションで非常に便利です。

- キーボードスキャン：74HC165は、キーボード入力のスキャンと検出に使用できます。キーボード行と列信号を74HC165チップビットにビット単位に入力することにより、キーが固定スキャンシーケンスに従って押されているかどうかを検出し、対応するキーコードを読み取ることができます。この機能は、コンピューターキーボード、コントロールパネル、およびその他のアプリケーションで広く使用されており、キーボード入力の応答速度と精度を効果的に改善します。

- データ入力拡張：74HC165は、デジタルサーキットの入力ポートの数を拡大できます。シリアル入力ピンを介して、外部デバイスまたはセンサーから複数の信号を74HC165チップに入力して処理できます。これは、キーボード、コントロールパネル、スイッチなど、多数の入力信号を受信する必要があるシステムに役立ちます。

- データ収集とストレージ：74HC165は、特定のタイミングに従ってシリアル入力データを保存できます。すべてのデータ入力操作が完了したら、並列出力ピンを介して、保存されたデータを同時に読み取ることができます。この機能により、データ収集とストレージプロセスがより便利かつ効率的になるため、74HC165は、データロガー、ロジック分析装置、センサーインターフェイスなどの多くのアプリケーションで広く使用されています。

74HC165のシリアル入力と並列読み取りを切り替える方法は？

74HC165のシリアル入力および並列読み取りモードは、PL（並列負荷）入力のレベル状態を変更することで切り替えることができます。PL入力が低い場合、74HC165は並列読み取りモードです。現時点では、D0からD7への並列データ入力ポートは、レジスタへのデータを非同期に読み取ります。このモードでは、データを並行してレジスタにロードでき、高速データ読み取りを可能にします。

PL入力が高い場合、74HC165はシリアル入力モードに切り替わります。この時点で、データはDS（シリアルデータ）入力からレジスタへのビットごとにビット単位化され、各クロックパルスの立ち上がりエッジの右にビットをシフトします。このモードでは、データはシリアル方法でレジスタビットをビットごとに入力し、レジスタ内でシフト操作が実行され、データのシリアル入力とストレージが実現されます。

したがって、PL入力端子のレベル状態を制御することにより、シリアル入力と並列読み取りモードを簡単に切り替えて、さまざまなアプリケーションニーズに適応できます。PLの立ち上がりエッジの前に、CP（クロックパルス）とCE（クロック有効）入力の両方を高レベルに設定して、PLのアクティブ状態でデータがシフトするのを防ぐ必要があることに注意してください。さらに、74HC165のクロック入力にもゲート構造があり、そのうちの1つはアクティブロークロック有効化（CE）入力として使用できます。この構造は、より大きな柔軟性を提供し、ユーザーは特定のアプリケーション要件に基づいてクロックを選択し、制御方法を有効にすることができます。

よくある質問[FAQ]

1. 74HC165は何に使用されますか？

74HC165は、8つの並列入力を備えたシフトレジスタです。これにより、8つの入力ピンを同時にサンプリングし、結果を一度に少し読み取ることができます。言い換えれば、マイクロコントローラーの入力ピンの数を拡張する簡単な方法です。シフトレジスタには、サンプリングとシフトの2つの状態があります。

2. 74HC165と74HC595の違いは何ですか？

74HC165を使用して、最大8つの入力（スイッチなど）を数個のGPIOに接続できます。74HC595を使用して、最大8つの出力（LEDなど）を数個のGPIOに接続できます。新人にとって、シフトレジスタの主な区別は、おそらく/シリアルアウト（PISO）およびシリアル/パラレルアウト（SIPO）と並行しています。

3. 74HC165のシリアル入力は何ですか？

74HCT165は、8ビットシリアルまたはパラレルイン/シリアルアウトシフトレジスタです。このデバイスは、シリアルデータ入力（DS）、8つの並列データ入力（D0〜D7）、および2つの相補的なシリアル出力（Q7およびQ7）を備えています。

4. 74HC165はどのように機能しますか？

74HC165は、シリアルアウト（PISO）シフトレジスタの8ビット並列です。PISOを使用して、Arduino UNOの3つのピンのみを使用して8ピンのステータスを読み取ることができます。Shift Register 74HC165は、Arduinoの入力ピンの数を増やすために使用されます。