了解和使用74HC595主復(fù)位功能

描述

了解 74HC595 主復(fù)位功能

你有沒(méi)有想過(guò) 74HC595 主復(fù)位引腳的作用以及它是如何工作的？我們總是略過(guò)這一點(diǎn)，并通過(guò)將其硬接線到 +5v 來(lái)簡(jiǎn)單地保持引腳高，一切正常。

在本教程中，我們將了解該引腳的作用以及如何以編程方式使用它來(lái)控制 74HC595 移位寄存器。

本教程利用現(xiàn)有資源，這些資源旨在提供有用且易于使用的方法來(lái)定義、配置和使用開(kāi)關(guān)和 SIPO 移位寄存器，即ez_switch_lib 和ez_SIPO8_lib 庫(kù)，這兩者都可以通過(guò) Project Hub 獲得。如果您要為本教程構(gòu)建電路并下載草圖，那么您還需要下載ez_switch_lib 和ez_SIPO8_lib 庫(kù) - 按照上面的兩個(gè)鏈接，在您的 PC 上為每組庫(kù)文件創(chuàng)建一個(gè)目錄，即“... /ez_switch_lib" 和 ".../ez_SIPO8_lib"，并將各自的庫(kù)文件（.cpp、.h 和 .txt）分別下載到這些目錄中的每一個(gè)：

...Arduino/庫(kù)/ez_switch_lib/...

...Arduino/庫(kù)/ez_SIPO8_lib/...

教程草圖使用了這兩個(gè)庫(kù)中的許多函數(shù)和資源，但出于本教程的目的，它們沒(méi)有被描述或過(guò)度闡述。

對(duì)于電路設(shè)計(jì)，需要注意的是，它在很大程度上遵循將 74HC595 IC 連接到微控制器的標(biāo)準(zhǔn)方法，但以下情況除外：

• SIPO IC 引腳 10 (SRCLR) 不像通常那樣硬連線高 (+5v)，而是...

• ...一個(gè)額外的微控制器數(shù)字引腳（此處為數(shù)字引腳 11）在其引腳 10 (SRCLR) 上連接到 SIPO IC。這用于應(yīng)用編程脈沖來(lái)演示主 IC 復(fù)位功能

• 只需連接一個(gè)按鈕開(kāi)關(guān)（無(wú)下拉電阻），即可通過(guò)數(shù)據(jù)輸入 (SER) 和時(shí)鐘 (SRCLK) 線在應(yīng)用主復(fù)位（所有 LED 關(guān)閉）和正常 8 位更新（所有 LED 點(diǎn)亮）之間切換

有關(guān)接線設(shè)計(jì)/方案的直觀表示，請(qǐng)參見(jiàn)下面的原理圖部分。

讓我們從參考 74HC595 IC 的標(biāo)準(zhǔn)引腳排列開(kāi)始，然后深入研究 IC 內(nèi)部并查看其邏輯結(jié)構(gòu)，這將有助于我們更詳細(xì)地了解其工作原理。

74HC595內(nèi)部

無(wú)論 74HC595 引腳輸出對(duì)您來(lái)說(shuō)是新的還是其他的，介紹/回顧這些很有用。以下 74HC595 表示列出了 IC 的每個(gè)引腳：

74HC595 引腳輸出

?

在我們的教程中，我們將專注于 IC 的 SRCLR 引腳（引腳 10），我們已將其連接到微控制器的數(shù)字引腳 11。SRCLR 引腳也可以稱為 MR（主復(fù)位）引腳，而術(shù)語(yǔ) SRCLR 是“移位寄存器 CLeaR”的縮寫(xiě)。

微控制器/74HC595/開(kāi)關(guān)引腳分配為：

?

到目前為止，一切都很好。然而，74HC595 IC 包含兩個(gè)不同的部分（8 位寄存器），當(dāng)我們使用這些組件時(shí)，我們都沒(méi)有完全意識(shí)到這兩個(gè)部分。但是，如果我們要了解主重置功能，那么我們確實(shí)需要有更全面的了解。

下圖提供了 74HC595 IC 的這兩個(gè)不同寄存器的邏輯概覽：

?

注意兩個(gè) 8 位寄存器 - 一個(gè)是移位寄存器，另一個(gè)是存儲(chǔ)/鎖存器。在正常操作下，我們一次將一位輸入 74HC595，這些位被接收到移位寄存器中，直到我們執(zhí)行鎖存，然后移位寄存器的內(nèi)容立即復(fù)制到存儲(chǔ)/鎖存寄存器（輸出），我們看到操作的結(jié)果。總之，這個(gè)正常的操作是：

• 我們將鎖存器引腳設(shè)為低電平（RCLK）

• 我們將數(shù)據(jù)一次一位地應(yīng)用于引腳 (SER) 中的數(shù)據(jù)，然后通過(guò)將時(shí)鐘引腳 (SRCLK) 切換為高電平然后低電平將其接收到 74HC595 移位寄存器中。對(duì)于我們希望發(fā)送到 74HC595 的盡可能多的位，此過(guò)程將繼續(xù)進(jìn)行。當(dāng)新的到達(dá)時(shí)，74HC595 沿移位寄存器對(duì)連續(xù)位進(jìn)行洗牌

• 當(dāng)所有位都被應(yīng)用后，我們將鎖存引腳恢復(fù)為高電平。此時(shí)，我們應(yīng)用的位會(huì)立即復(fù)制到存儲(chǔ)/鎖存寄存器，因此會(huì)出現(xiàn)在輸出上

執(zhí)行此過(guò)程的演示草圖部分是：

my_SIPOs.set_all_array_pins(HIGH);
my_SIPOs.xfer_array(MSBFIRST); // send update to all output ports

然而，74HC595 主復(fù)位引腳 (SRCLR) 允許我們以編程方式清除移位寄存器（所有 8 位位置為 0），而無(wú)需使用引腳 (SER) 和時(shí)鐘引腳 (SRCLK) 中的數(shù)據(jù)。要清除寄存器，編程步驟是：

• 將主復(fù)位引腳 (SRCLR) 拉低

• 提高主復(fù)位引腳（SRCLR）高

• 將鎖存器引腳 (RCLK) 拉低

• 提高鎖存器引腳（RCLK）高

執(zhí)行此過(guò)程的演示草圖部分是：

digitalWrite(IC_MR_pin, LOW);  // reset IC - drop MR reset pin +5v signal
digitalWrite(IC_MR_pin, HIGH); // set IC back to active status
digitalWrite(latch_pin, LOW);  // indicate an update from shift register to output required
digitalWrite(latch_pin, HIGH); // action transfer of register reset state to the outputs

現(xiàn)在，在我們執(zhí)行從 LOW 到 HIGH 的鎖存之前，我們不會(huì)在輸出端口上看到主復(fù)位的結(jié)果。

通過(guò)執(zhí)行從 LOW 到 HIGH 的鎖存，我們強(qiáng)制 74HC595 將其移位??寄存器內(nèi)容復(fù)制到存儲(chǔ)/鎖存寄存器，當(dāng)然，現(xiàn)在輸出中將顯示 0。

就這樣，大功告成。無(wú)論在我們開(kāi)始之前 74HC595 處于何種狀態(tài)，我們現(xiàn)在所有 8 位寄存器都在每個(gè)位/輸出位置顯示 0，并且 74HC595 再次準(zhǔn)備好以正常方式接收數(shù)據(jù)。

請(qǐng)注意，在主復(fù)位引腳上執(zhí)行的前兩個(gè)操作僅清除移位寄存器。這些不會(huì)影響存儲(chǔ)/鎖存寄存器輸出的狀態(tài)。我們需要最后兩個(gè)步驟來(lái)使存儲(chǔ)/鎖存寄存器與移位寄存器同步。

演示草圖讓我們見(jiàn)證了上述操作，按一下按鈕開(kāi)關(guān)強(qiáng)制主復(fù)位，清除所有輸出，然后正常更新，照亮所有 8 位/輸出。

結(jié)論

這個(gè)功能有多大用處？我不太確定。我們可以使用正常的數(shù)據(jù)傳輸方法清除 74HC595 ：ez_SIPO8_lib

my_SIPO.set_all_array_pins(LOW); 
my_SIPOs.xfer_array(MSBFIRST);

并且，為了討價(jià)還價(jià)，重新獲得我們用來(lái)驅(qū)動(dòng)主復(fù)位引腳的數(shù)??字引腳。歸根結(jié)底，您必須自己決定。

我希望您發(fā)現(xiàn)本教程對(duì)您有所幫助，并且您對(duì) 74HC595 IC 有更多了解？