74HC595：高効率の8ビットシフトレジスタチップの包括的なガイド
Shiftレジスタは、シーケンシャルロジックを使用してバイナリデータを保存および送信するデバイスです。それらは、各クロックパルスで入力から出力に各データを移動する双方向回路です。現在、シフトレジスタにはさまざまなモデルがあり、その中には74HC595がこのようなシリアル間出力シフトレジスタです。その機能は、シリアル信号をさまざまなデジタルチューブやDOTマトリックススクリーンのドライビングチップで一般的に使用する並列信号に変換することです。この記事では、PINの構成とアプリケーションの側面からの特定の情報を紹介します。カタログ
1. 74HC595の概要
2.構成と機能をピン留めます
3. 74HC595のロジック図
4. 74HC595のアプリケーション
5. 74HC595のユースケース
6. 74HC595の運転能力の向上
1. 74HC595の概要
74HC595は、シリアル入力と並列出力を組み合わせた8ビットシフトレジスタであり、一意のTRI-STATE出力オプションを提供します。この複雑なコンポーネントは、シリアルクロック（SCK）の立ち上がりエッジでのシリアルデータ入力（SDI）を介してシリアルデータを受信することにより動作します。内部8ビットシフトレジスタはデータを処理し、Q7 '端子から順次出力します。これは、シリアルデータ出力の最高点です。
- シリアルクロック（SCK）：元エッジでトリガー
- シリアルデータ入力（SDI）：8ビットデータを受信します
- Q7 '端子：最高ビットシリアルデータ出力
- 並列出力への変換は、ラッチ制御（LCK）の立ち上がりエッジで展開されます。この瞬間、8ビットシフトレジスタのデータが8ビットパラレル出力レジスタにロックされています。並列出力によって公開される値は、出力イネーブル（OE）信号が低い（有効）に応じて、それらに保存されている値と同じです。
- ラッチコントロール（LCK）：立ち上がりエッジでアクティブ化
- 出力Enable（OE）：低いときにアクティブ化されます
代替オプションと同等のオプション
SN74HC595MPWREP
SN74HC595MPWREP
2.構成と機能をピン留めます
74HC595には16個のピンがあり、そのレイアウトはその汎用性を証明しています。
- Ser（ピン1）：シリアルデータのゲートウェイ、Ser Pinは、チップへのビットバイビットの送信を支援します。一度に1つのクロックパルスを並行してデータ転送を開始します。
- RCLK（ピン2）：レジスタクロック入力として機能するRCLKは、シフトレジスタから出力レジスタへのデータの移動を監督し、同期されたデータストレージを確保します。
- SRCLK（ピン3）：このシフトレジスタクロック入力ピンは、シフト操作を座り、データ変換のペースを管理します。
- OE（ピン4）：出力の有効入力は、出力ピンを介したデータ転送を示し、電圧レベルを介して有効な状態と無効状態を切り替えます。
- DS（ピン5）：双方向のシリアルデータ入力、DSは、通信の柔軟性を高める別のデータ入力ポイントを提供します。
- ST_CP（ピン6）：出力ストアトリガークロック入力は、出力ピンのデータストレージのタイミングを制御し、ストアトリガークロック信号の変更を反映しています。
- SH_CP（ピン7）：シフトレジスタのクロック入力を制御すると、SH_CPはシフトレジスタに順番にデータを移行するために重要です。
- Q7 '（ピン8）からQ0-Q7（ピン9-16）：これらの出力ピンは、並列データ伝播のコアを表し、シフトレジスタのデータを最も低いビットから最高ビットにエコーします。
3. 74HC595のロジック図
4. 74HC595のアプリケーション
74HC595は複数の領域で優れており、適応性と効率性を紹介します。
リレー制御：その並列出力機能により、複数のリレーを同時に制御でき、それぞれが1つ以上の電気デバイスを操作できます。これにより、動的で堅牢な電気制御システムの作成が可能になります。
デジタル出力拡張：マイクロコントローラーの出力ピンを74HC595のシリアル入力に接続することにより、出力ポートを便利に拡張し、それにより他のデバイスの制御を拡張できます。
ディスプレイコントロール：LCD制御シナリオでは、74HC595はシリアルからパラレルへの変換を使用して画面にデータをスムーズに転送し、テキスト、画像、またはビデオのシームレスな更新を保証します。
音楽ビートライト：ビートコントロールアルゴリズムと74HC595を統合すると、音楽のリズムと完全に同期したLED効果を作成できます。この融合は、音楽ビートの本質を捉え、それらをさまざまな周波数、明るさ、色の魅惑的なLEDディスプレイに変えます。
5. 74HC595のユースケース
5.1 74HC595を使用した複数桁のLEDディスプレイの設計
5.1.1静的表示方法
静的ディスプレイの領域では、各LEDセグメント選択ラインは、74HC595の並列出力に複雑に接続されています。この接続スキームを使用すると、個々の74HC595チップの出力によって直接管理される文字変更を使用して、各桁を独立して表示できます。
- 並列出力：各74HC595は数字を制御します。
- 文字の変更：ディスプレイには異なる文字を表示できます。
- リソースが集中していますが、N桁のLEDディスプレイにN 74HC595チップとN+3 I/Oラインを必要としますが、この方法は、マルチ桁LEDディスプレイに関連する複雑さとコストの影響も強調しています。
5.1.2動的表示方法
回路設計を簡素化し、コストを削減し、複数桁のLEDディスプレイのシステムリソースを節約するために、統一されたアプローチが採用されます。ここでは、すべての数字のセグメントコードは並行して、単一の74HC595チップによって管理されます。
- ユニファイドコントロール：単一の74HC595がすべての数字セグメントを制御します。
- スキャン方法：文字はLEDに連続的に表示されます。
- スキャンテクノロジーを使用して、任意の瞬間に1つのLED文字のみが表示され、各数字をサイクリングして意図した文字を表示します。74HC595のラッチ関数は、追加の遅延の必要性を排除し、運用速度を犠牲にすることなく視力効果の持続を促進します。
5.2 74HC595チップを使用したLEDドライブ回路設計
74HC595チップは、74シリーズのメンバーであり、その速い動作、低消費電力、および使いやすさで知られています。マイクロコントローラーとLEDディスプレイの間の効果的なブリッジとして機能し、多くの利点を提供します。
5.2.1 LEDディスプレイ
LEDディスプレイ、特に7セグメントLEDディスプレイは、費用対効果、低消費電力、信頼性に好まれます。機能が豊富な専用のLEDドライバーが利用可能ですが、コストが高いため、74HC595は予算に配慮した簡素化されたシステムよりも好ましい選択肢になります。
74HC595を使用することの利点：速度、低消費電力、さまざまな数のLEDを駆動できます。
柔軟性と電力効率：74HC595は、一般的なアノードと一般的なカソードディスプレイの両方に適した、簡単な輝度制御と省エネ操作を可能にします。
柔軟性と電力効率：74HC595は、一般的なアノードと一般的なカソードディスプレイの両方に適した、簡単な輝度制御と省エネ操作を可能にします。
5.2.2 74HC595を使用した設計chIP
このセットアップは、AT89C2051マイクロコントローラーと74HC595を使用したインターフェイス設計を通じて説明され、3つのデジタルチューブを使用して電圧ディスプレイを紹介し、秩序あるデータプレゼンテーションと調整可能な輝度の重要性を強調します。
コントロールピン（P115、P116、P117）：LEDディスプレイの明るさとシーケンスを管理します。
6. 74HC595の運転能力の向上
バッファーまたはドライバー：74LS244（単方向）や74LS245（双方向）などのバッファーを使用すると、信号の駆動強度と安定性が向上します。
適切な電源：電源が推奨される電圧範囲内であり、負荷要件を満たすのに十分な電力があることを保証することは、最適なパフォーマンスに不可欠です。
外部ドライブ回路：74HC595の直接出力機能を超える負荷の場合、トランジスタ、FET、または専用のドライバーチップを使用した外部ドライブ回路は、出力信号を増幅することができます。
PCBレイアウトの考慮事項：PCBトレースの抵抗とインダクタンスを最小化すると、信号伝送効率が向上し、過度のノイズと信号品質を維持するための干渉を回避できます。
適切な負荷抵抗：荷重抵抗器の選択
ロードデバイスの特性については、74HC595チップを損傷する可能性のある過電流状況を防ぐことができます。
並列出力構成：同様の運転要件を持つ多数のデバイスを必要とするアプリケーションの場合、複数の74HC595チップの出力を並行して、合計電流がチップの最大出力制限を超えない場合、全体的な運転能力を高めることができます。
よくある質問
1. 74HC595はマイクロコントローラーですか？
74HC595は、並列アウトプロトコルでシリアルで動作するシフトレジスタです。マイクロコントローラーから連続してデータを受信し、そのデータをパラレルピンを介して送信します。
2. 74HC595の機能は何ですか？
74HC595は高速CMOSデバイスです。8ビットシフトレジスタは、シフトレジスタクロック（SHCP）の各正の遷移で、シリアル入力（DS）からのデータを受け入れます。低く設定すると、リセット機能はすべてのクロックとは無関係にすべてのシフトレジスタ値をゼロに設定します。
3. 74HC595はどのくらいの電流に耐えることができますか？
74HC595のデータシートは、各出力は最大許容電流であるため、少なくとも35MAの電流を提供できると述べています。これは、µCで許可されている25mAを明らかに超えています。もう1つの制限は、74HC595によって提供される電流の総量が70MAを超えてはならないことです。
4. MAX7219と74HC595の違いは何ですか？
74HC595はシフトレジスタであり、MAX7219は多重化されたディスプレイドライバーです。したがって、彼らは同じことをしません。多重化されたディスプレイを使用している場合、MAX7219は（Picaxeで（より）Picaxeで使いやすくなります。これは、ディスプレイをマルチプレックスするタスクはPicaxeではなくMax7219によって行われるため、より高価です。