使用74HC595驅(qū)動LED流水燈實驗

本次實驗系統(tǒng)環(huán)境

Matlab版本： 2021b

系統(tǒng)環(huán)境 ：Win10專業(yè)版

模型與原理圖

本次實驗的simulink模型如圖5.2所示，實驗現(xiàn)象可以通過改變控制PC6引腳的“constant2”變量實現(xiàn)LED流水燈效果，如圖5.1所示，本次實驗電路原理如圖5.3所示，STM32引腳與74HC595的連接方式為PC6->DS, PC7->STCP, PC8->SHCP，采用兩片74HC595極聯(lián)，共用DS,STCP,SHCP引腳，實驗所使用的下載器為STLINK 2V1版本，自帶一個串口。

圖5.1 74HC595流水燈實驗現(xiàn)象

圖5.2 74HC595流水燈驅(qū)動模型

圖5.3 74HC595流水燈電路圖

模型介紹與分析

關(guān)于模型怎么理解，這里讀者朋友首先需要理解74HC595如何驅(qū)動，只需關(guān)注STCP,DS,SHCP如何使用即可，讀者朋友可以參考這篇文章。

首先來看下圖，這里將模型劃分為三個區(qū)域，紅色區(qū)域用于控制STCP引腳，黃色區(qū)域用于控制SHCP引腳，綠色區(qū)域用于控制DS數(shù)據(jù)引腳

圖5.4 模型功能劃分

為了便于觀察分析，這里將用于監(jiān)控數(shù)據(jù)的“Display”模型先去掉，STCP控制模型如圖5.5所示，通過一個“Count Limited”模型用來產(chǎn)生計數(shù)，然后通過“Compare To Constant”模型來判斷當前計數(shù)值是否小于4，如果小于4則經(jīng)由“Switch”模型將STCP設(shè)置為0，即低電平，否則將其設(shè)置為1，即高電平，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)鎖存功能

圖5.5 STCP引腳控制模型

SHCP引腳用于控制數(shù)據(jù)移位功能，由于SHCP移位功能受STCP鎖存引腳控制，所以這里我們將最終用于控制STCP引腳的另外一路信號通過“NOT”模型進行取反操作來控制SHCP引腳的有效移位功能，“Pulse Generator”用于產(chǎn)生周期性移位脈沖，最后將"NOT"模型的信號與“Pulse Generator”以及“Count Limited”輸出的比較信號一同通過“AND”與模型輸出給SHCP引腳用于產(chǎn)生數(shù)據(jù)移位信號。

圖5.6 SHCP引腳控制模型

DS引腳控制模型就相對比較簡單，直接將“Constant”的值通過“Bit Shift”移位模型進行移位，然后直接輸出給DS控制引腳

圖5.7 DS引腳控制模型

總 結(jié)

本節(jié)實驗通過simulink搭建模型的方式驅(qū)動74HC595芯片工作，從而實現(xiàn)對LED的控制，至于模型的搭建有多種方式，但是其背后的本質(zhì)還是在于讀者朋友是否理解74HC595的工作原理。

細心的讀者朋友可能注意到本節(jié)實驗中使用的模型還有很大優(yōu)化空間，例如圖5.6出現(xiàn)兩個通用的“Compare To Constant”模型，圖5.7中的“Bit Shift”模型其實可以去掉也能實現(xiàn)正常功能，如圖5.8所示，這里僅僅給讀者朋友拋磚引玉，至于模型的優(yōu)化和多種實現(xiàn)方式也歡迎大家大膽的去嘗試和提出寶貴意見。

最后給讀者留個題目，改變simulink模型實現(xiàn)單顆LED流水燈式點亮效果。

圖5.8 去掉“Bit Shift”后DS模型

拓展延伸

本節(jié)實驗中有首次出現(xiàn)“Display”模型，如圖5.9所示，這也是simulink有意思的地方，我們可以添加該模型用于監(jiān)控數(shù)據(jù)變化，另外還可以在“調(diào)試”模式下通過“步進”按鈕單步控制模型的運行，該方式與單片機的單步調(diào)試類似，如圖5.10所示，該運行方式無需將模型代碼下載到目標硬件中即可使用，這里先給讀者朋友拋出來，后面再找機會單獨介紹如何使用單步調(diào)試方式來調(diào)試模型。

圖5.9 “Display”模型

圖5.10 simulink模型單獨調(diào)試