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74HC595에 대한 궁극적 인 가이드 : 효율적인 8 비트 시프트 레지스터 칩
2024-04-19 4011

시프트 레지스터는 순차적 논리를 사용하여 이진 데이터를 저장하고 전송하는 장치입니다.모든 클록 펄스에서 각 비트의 데이터를 입력에서 출력으로 이동시키는 양방향 회로입니다.현재 다양한 시프트 레지스터 모델이 있으며, 그 중 74HC595는 직렬 평면 출력 시프트 레지스터입니다.이 기능은 직렬 신호를 병렬 신호로 변환하는 것이며 다양한 디지털 튜브 및 도트 매트릭스 화면의 드라이버 칩에서 일반적으로 사용됩니다.이 기사는 핀 및 응용 프로그램 측면에서 특정 정보를 소개합니다.

1. 74HC595의 개요

2. 74HC595의 핀 및 기능

3. 74HC595의 논리 다이어그램

4. 74HC595의 적용

5. 74HC595를 기반으로 한 다중 자리 LED 디스플레이 설계

6. 변위 버퍼 칩 기반 LED 드라이버 회로 설계 74HC595

7. 74HC595의 운전 능력을 향상시키는 방법은 무엇입니까?

74HC595 개요

74HC595 8 비트 직렬 입력, 병렬 출력 변속 레지스터이며 병렬 출력은 3 상태 출력입니다.SCK (Serial Clock)의 상승 가장자리에서 직렬 데이터는 SDL (Serial Data Input)을 통해 내부 8 비트 변속 레지스터에 입력되고 Q7 '(가장 높은 비트 직렬 데이터 출력) 터미널의 출력이 입력됩니다.평행 출력은 LCK의 상승 가장자리에서 발생합니다 (래치 제어).현재 8 비트 시프트 레지스터의 데이터는 8 비트 병렬 출력 레지스터에 래칭됩니다.OE (출력 활성화) 제어 신호가 낮은 경우 (활성화 상태), 병렬 출력 단자의 출력 값은 병렬 출력 레지스터에 저장된 값과 같습니다.

대안 및 이와 동등한 요소

- SN74HC595MPWREP

74HC595의 핀 및 기능

74HC595에는 총 16 개의 핀이 있습니다.특정 핀 다이어그램과 그 기능은 다음과 같습니다.

PIN 1 (SER) : 직렬 데이터 입력

SER 핀은 74HC595의 직렬 데이터 입력 핀입니다.이 핀을 통해 데이터를 칩 비트에 비트에 입력 할 수 있습니다.작업 할 때 먼저 직렬 데이터를이 핀에 입력 한 다음 입력 데이터를 시계 레지스터 비트로 시계 핀을 비트로 바꾸어 데이터의 병렬 전송을 달성합니다.

핀 2 (RCLK) : 클록 입력 등록

RCLK 핀은 74HC595의 레지스터 클록 입력 핀입니다.모든 입력 데이터가 Shift 레지스터로 이동되면 RCLK 핀의 레벨 변경을 조정하여 Shift 레지스터의 데이터를 출력 레지스터로 동시에 전환합니다.이 핀의 기능은 데이터의 저장 작업을 제어하는 것입니다.

핀 3 (SRCLK) : 클록 입력

SRCLK 핀은 74HC595의 Shift Register 클록 입력 핀입니다.시프트 작업 중에 SRCLK 핀의 레벨 변경을 제어하여 입력 데이터를 Shift 레지스터로 전환합니다.이 핀의 기능은 시프트 작업의 클록 신호를 제어하는 것입니다.

핀 4 (OE) : 출력 입력을 활성화합니다

OE 핀은 74HC595의 출력 활성화 입력 핀입니다.이 핀의 레벨을 제어함으로써 출력 핀을 활성화하거나 비활성화 할 수 있습니다.OE 핀이 높으면 출력 핀이 비활성화되고 입력 데이터가 전달되지 않습니다.OE 핀이 낮 으면 출력 핀이 입력 데이터를 전달합니다.

핀 5 (DS) : 직렬 데이터 입력 (양방향)

DS 핀은 74HC595의 양방향 직렬 데이터 입력 핀입니다.PIN 1 (SER)과 달리 DS 핀은 외부 회로에 의해 제어되어 양방향 통신을 구현할 수 있습니다.이 핀은 직렬 입력 모드와 병렬 출력 모드 사이를 전환합니다.

핀 6 (ST_CP) : 출력 스토리지 플립 플롭 클록 입력

ST_CP 핀은 74HC595의 출력 스토리지 플립 플롭 클럭 입력 핀입니다.출력 스토어 플립 플롭 클록 신호가 변경되면 출력 메모리의 데이터가 현재 입력에 따라 출력 핀에 저장됩니다.이 핀의 기능은 데이터의 저장 작업을 제어하는 것입니다.

핀 7 (SH_CP) : 시프트 레지스터 클록 입력

SH_CP 핀은 74HC595의 Shift Register 클록 입력 핀입니다.Shift Register 클록 신호가 변경되면 입력 데이터가 Shift 레지스터 비트로 비트로 이동됩니다.이 핀의 기능은 시프트 작업의 클록 신호를 제어하는 것입니다.

핀 8 (Q7 ') : 출력 핀

Q7 '핀은 74HC595의 8 번째 비트 (가장 높은 비트) 출력 핀이며, 이는 Shift Register에서 8 번째 비트 데이터를 출력하는 데 사용됩니다.이 핀의 레벨 상태는 입력 데이터와 Shift 레지스터의 데이터에 의해 결정됩니다.

핀 9-16 (Q0-Q7) : 7 출력 핀

Q0 ~ Q7 핀은 74HC595 (Q0 ~ Q7 포함)의 8 개의 출력 핀이며, 이는 시프트 레지스터에서 가장 낮은 비트에서 가장 높은 비트로 데이터를 출력하는 데 사용됩니다.각 핀은 약간의 데이터 출력에 해당합니다.이 핀을 통해 Shift Register의 데이터는 외부 회로에 병렬로 출력 될 수 있습니다.

74HC595의 논리 다이어그램

74HC595의 적용

74HC595는 종종 다음 영역에서 사용됩니다.

릴레이 제어

74HC595의 병렬 출력 특성은 동시에 여러 릴레이를 구동 할 수 있으며 각 릴레이는 하나 이상의 전기 장치를 제어 할 수 있습니다.따라서 합리적 회로 설계 및 프로그래밍을 통해 유연하고 강력한 전기 제어 시스템을 구축 할 수 있습니다.

디지털 출력 확장

마이크로 컨트롤러의 출력 핀을 74HC595의 직렬 입력 핀에 연결함으로써 출력 포트의 확장 기능을 실현하여보다 제어 가능한 출력 핀을 제공 할 수 있습니다.이러한 방식으로 74HC595의 병렬 출력 기능을 활용하여 마이크로 컨트롤러의 제한된 출력 포트를 더 많은 제어점으로 확장하여 여러 장치 또는 구성 요소의 정확한 제어를 실현할 수 있습니다.

디스플레이 제어

LCD 디스플레이를 제어하는 시나리오에서 74HC595는 직렬 입력 및 병렬 출력 특성을 활용하여 마이크로 컨트롤러에서 전송 된 디스플레이 데이터를 내부 레지스터로 하나씩 이동할 수 있습니다.그 후,이 데이터는 래치 작동을 통해 LCD의 드라이버 회로와 병렬로 이러한 데이터를 출력합니다.이런 식으로 LCD 디스플레이에서 텍스트, 이미지 또는 비디오 등 부드러운 방식으로 컨텐츠를 동적으로 업데이트 할 수 있습니다.

음악을 비트 라이트

Beat Control 알고리즘을 74HC595 Shift 레지스터와 결합하면 음악의 비트와 완벽하게 동기화되는 LED 표시등 효과를 영리하게 만들 수 있습니다.비트 제어 알고리즘은 코어로서 음악의 리듬 변화를 정확하게 캡처하고 해당 제어 신호를 생성하는 데 도움이됩니다.이 신호는 간단한 스위칭 명령 일뿐 만 아니라 플래시 LED의 주파수, 밝기 및 색상 변화를 포함 할 수 있습니다.74HC595는 직렬 입력 및 병렬 출력 특성을 사용하여 다중 LED의 ON/OFF 상태를 편리하게 제어 할 수 있습니다.

74HC595를 기반으로 한 다중 자리 LED 디스플레이 설계

정적 디스플레이

각 LED 디스플레이의 세그먼트 선택 라인은 74HC595의 병렬 출력에 연결되므로 각 비트를 독립적으로 표시 할 수 있습니다 (아래 그림 참조).동시에, 각 비트의 디스플레이는 독립적 인 74HC595 병렬 출력 포트에 의해 제어되므로, 세그먼트 선택 코드가 제어되므로 표시된 문자는 다를 수 있습니다.그러나 N- 비트 LED 디스플레이 요구 사항의 경우 N 74HC595 칩과 N+3 I/O 라인이 필요합니다.이것은 더 많은 자원을 차지하며 비용은 비교적 높습니다.이러한 디자인은 시스템의 복잡성과 비용 부담을 증가시키기 때문에 여러 자리 LED 디스플레이에 유리하지 않습니다.

동적 디스플레이

멀티 비트 LED 디스플레이 애플리케이션에서 회로를 단순화하고 비용을 줄이고 시스템 리소스를 저장하기 위해 모든 N 비트 세그먼트 코드 선택을 병렬로 연결하고 74HC595로 제어 할 수 있습니다 (아래 그림 참조).모든 LED의 세그먼트 선택 코드는이 74HC595의 병렬 출력 포트에 의해 균일하게 제어되므로 언제든지 N- 비트 LED는 동일한 문자를 표시합니다.각각 다른 문자를 표시하도록 원한다면 스캔 방법을 사용해야합니다.이것은 주어진 시간에 문자를 표시하는 LED 중 하나만 있다는 것을 의미합니다.특정 순간에, 74HC595의 병렬 출력 포트는 해당 문자의 세그먼트 선택 코드를 출력합니다.동시에, 비트 선택 제어 I/O 포트는 스트로브 레벨을 디스플레이 비트로 보냅니다. 해당 문자가 올바르게 표시되도록합니다.이 프로세스는 차례로 수행되므로 각 LED가 한 번에 표시 해야하는 문자를 표시합니다.74HC595에는 래치 기능이 있기 때문에 직렬 입력 세그먼트 코드를 선택하는 데 일정한 시간이 걸리므로 실제 작동에서는 시각적 지속성 효과를 형성하기 위해 추가 지연이 필요하지 않습니다.

LED Dynamic Display Drive Circuit Wiring

변위 버퍼 칩 74HC595 기반 LED 드라이버 회로 설계

74HC595 칩은 74 시리즈의 멤버입니다.빠른 속도, 저전력 소비 및 간단한 작동의 특성이 있습니다.LED를 구동하기 위해 마이크로 컨트롤러 인터페이스로 쉽게 사용할 수 있습니다.

LED 디스플레이

LED 디스플레이라고도하는 7 세그먼트 광 방출 다이오드 디스플레이는 저렴한 가격, 저전력 소비 및 신뢰할 수있는 성능으로 인해 다양한 유형의 계측기에서 널리 사용되었습니다.현재 시장에는 여러 유형의 전용 LED 운전자가 있습니다.그들 대부분은 기능이 풍부하지만 가격은 그에 따라 높습니다.따라서 이러한 드라이브를 저비용 및 간단한 시스템에서 사용하면 자원을 낭비 할뿐만 아니라 제품 비용도 증가합니다.74HC595를 사용하여 LED를 구동하는 데는 많은 장점이 있습니다.첫째, 운전 속도는 빠르며 전력 소비는 상대적으로 낮습니다.둘째, 74HC595는 일반적인 캐소드 LED 디스플레이이든 공통 양극 LED 디스플레이이든 다른 수의 LED를 유연하게 구동 할 수 있으므로 쉽게 처리 할 수 있습니다.또한 소프트웨어 제어를 통해 LED의 밝기를 쉽게 조정하고 필요할 때 디스플레이를 끄고 (데이터가 여전히 유지됨) 전력 소비를 더욱 줄이고 필요할 때 언제든지 디스플레이를 깨울 수 있습니다.74HC595를 사용하여 설계된 회로에는 간단한 소프트웨어 및 하드웨어 디자인, 저전력 소비, 강력한 주행 기능이있을뿐만 아니라 I/O 라인이 적습니다.따라서 비용과 자원에 대한 엄격한 요구 사항이있는 시나리오에 적합한 저렴하고 유연한 설계 솔루션이되었습니다.

74HC595 칩 LED 드라이브 회로 설계

아래 그림은 AT89C2051 및 74HC595 인터페이스를 사용하여 설계된 디스플레이 패널 회로입니다.

P1 포트의 P115, P116 및 P117은 LED 디스플레이를 제어하는 데 사용됩니다.그들은 각각 SLCK, SCLK 및 SDA 핀에 연결되어 있습니다.3 개의 디지털 튜브가 전압 값을 표시하는 데 사용됩니다.전압 값을 표시하기 위해 3 개의 디지털 튜브가 회로 보드에 설치되어 있습니다.그중에서도 LED3은 가장 왼쪽에 위치하고 있으며 LED1은 가장 오른쪽에 있습니다.데이터를 보낼 때 먼저 LED3의 디스플레이 코드를 보내고 마지막으로 LED1의 디스플레이 코드를 보냅니다.LED의 밝기는 PR1에서 PR3으로 저항을 조정하여 제어됩니다.이 설계는 데이터 표시의 순서를 보장 할뿐만 아니라 유연한 밝기 조정을 가능하게합니다.

74HC595의 운전 능력을 향상시키는 방법은 무엇입니까?

버퍼 또는 드라이버를 사용하십시오

74LS244 (단방향) 또는 74LS245 (양방향) 및 기타 버스 드라이버 칩과 같은 74HC595의 출력에 버퍼 또는 드라이버를 추가하면 신호의 구동 능력을 향상시키고 신호의 안정성을 향상시킬 수 있습니다.

적절한 전원 공급 장치를 사용하십시오

74HC595의 전원 공급 장치 전압이 지정된 범위 내에 있고 필요한 부하의 구동 수요를 충족 할 수있을 정도로 강력한 지 확인하십시오.전원 공급 장치 전압이 충분하지 않으면 출력 신호의 진폭이 떨어질 수 있으며, 이는 운전 능력에 영향을 미치므로 부하를 효과적으로 구동 할 수 없습니다.

외부 드라이버 회로를 추가하십시오

74HC595의 출력이 원하는 부하를 직접 구동하기에 충분하지 않은 경우 트랜지스터, 필드 효과 튜브 (FET) 또는 특수 드라이버 칩과 같은 외부 드라이버 회로를 추가하여 74HC595의 출력 신호를 증폭시킬 수 있습니다.

PCB 배선의 합리적인 설계

PCB 배선에서는 신호 전송 효율을 향상시키기 위해 배선의 저항과 인덕턴스를 최소화하려고 노력해야합니다.또한 출력 신호 품질 74HC595에 영향을 미치지 않도록 배선에서 너무 많은 간섭과 노이즈를 생성하지 마십시오.

적절한 하중 저항을 사용하십시오

로드 장치의 특성에 따라 적절한 하중 저항을 선택해야합니다.하중 저항이 너무 작 으면 과도한 전류로 이어지고 74HC595 칩이 손상 될 수 있습니다.반대로, 부하 저항이 너무 크면 충분한 출력 신호 진폭을 얻지 못할 수 있습니다.

여러 출력을 평행합니다

더 많은 장치를 구동해야하고 이러한 장치의 주행 요구 사항이 비슷한 경우, 전체 주행 기능을 향상시키기 위해 다중 74HC595의 출력을 병렬화하는 것을 고려할 수 있습니다.그러나 병렬화하기 전에 이러한 장치의 구동 요구 사항이 호환되는지 확인하고 병렬화 후 총 전류가 칩에 손상을 일으키거나 구동 효과에 영향을 미치지 않도록 최대 출력 전류 한계를 초과해서는 안됩니다.

자주 묻는 질문 [FAQ]

1. 74HC595는 마이크로 컨트롤러입니까?

74HC595는 Serial in Parallel Out 프로토콜에서 작동하는 Shift 레지스터입니다.마이크로 컨트롤러에서 일련의 데이터를 수신 한 다음 병렬 핀을 통해이 데이터를 보냅니다.

2. 74HC595의 기능은 무엇입니까?

74HC595는 고속 CMOS 장치입니다.8 비트 시프트 레지스터는 SHCP (Shift Register 클록)의 각 양수 전이에 대한 직렬 입력 (DS)의 데이터를 부여합니다.내시록 낮은 경우 재설정 함수는 모든 시프트 레지스터 값을 0으로 설정하고 모든 시계의 독립적입니다.

3. 74HC595는 얼마나 많은 전류를 처리 할 수 있습니까?

74HC595의 데이터 시트는 허용 최대 출력 전류이기 때문에 각 출력이 최소 35MA를 전달할 수 있다고 명시합니다.이것은 분명히 µC의 허용 된 25MA보다 분명히 더 많습니다.또 다른 한계가 있습니다 : 74HC595는 총 70mA 이상을 제공해서는 안됩니다.

4. MAX7219와 74HC595의 차이점은 무엇입니까?

74HC595는 시프트 레지스터이고 MAX7219는 다중 디스플레이 드라이버입니다.그러므로 그들은 둘 다 같은 일을하지 않습니다.MAX7219는 디스플레이를 다중화하는 작업이 Max7219에 의해 수행되므로 디스플레이를 다중화하는 경우 Picaxe와 함께 사용하기가 훨씬 쉽습니다.

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