74HC595: دليل شامل لرقائق سجل التحول عالية الكفاءة 8 بت
سجلات التحول هي أجهزة تستخدم المنطق المتسلسل لتخزين ونقل البيانات الثنائية.فهي دوائر ثنائية الاتجاه التي تحرك كل جزء من البيانات من المدخلات إلى الإخراج مع كل نبضة على مدار الساعة.في الوقت الحالي ، هناك نماذج مختلفة من سجلات التحول ، من بينها 74HC595 هو سجل تحول المسلسل إلى الموازى.تتمثل وظيفتها في تحويل الإشارات التسلسلية إلى إشارات متوازية ، وتستخدم عادة في رقائق القيادة لمختلف الأنابيب الرقمية وشاشات مصفوفة DOT.ستقدم هذه المقالة معلوماتها المحددة من جوانب تكوين الدبوس والتطبيق.كتالوج
1. نظرة عامة على 74HC595
2. تكوين الدبوس والوظائف
3. الرسم البياني المنطقي من 74HC595
4. تطبيقات 74HC595
5. استخدام حالات 74HC595
6. تعزيز القدرة على القيادة من 74HC595
1. نظرة عامة على 74HC595
74HC595 هو سجل تحول 8 بت يجمع بين الإدخال التسلسلي مع الإخراج المتوازي ، ويوفر خيارات إخراج TRI-State فريدة من نوعها.يعمل هذا المكون المعقد عن طريق استلام البيانات التسلسلية من خلال إدخال البيانات التسلسلية (SDI) على الحافة الصاعدة للساعة التسلسلية (SCK).يعالج سجل التحول الداخلي 8 بت البيانات ، حيث يتم الإخراج بالتتابع من محطة Q7-أعلى نقطة لإخراج البيانات التسلسلية.
- الساعة التسلسلية (SCK): نشأت على الحافة الصاعدة
- إدخال البيانات التسلسلية (SDI): يتلقى بيانات 8 بت
- Q7 'terminal: أعلى بتات البيانات التسلسلية بتات
- يتكشف التحويل إلى الإخراج الموازي على الحافة الصاعدة للتحكم في المزلاج (LCK).في هذه اللحظة ، يتم قفل البيانات الموجودة في سجل التحول 8 بت في سجل الإخراج الموازي 8 بت.القيم المكشوفة من قبل المخرجات المتوازية هي نفسها التي يتم تخزينها فيها ، اعتمادًا على إشارة تمكين الإخراج (OE) منخفضة (تمكين).
- التحكم في المزلاج (LCK): تم تنشيطه على الحافة الصاعدة
- تمكين الإخراج (OE): يتم تنشيطه عندما يكون منخفضًا
بدائل وخيارات مكافئة
SN74HC595MPWREP
SN74HC595MPWREP
2. تكوين الدبوس والوظائف
يحتوي 74hc595 على 16 دبابيس ، ويثبت تخطيطها تنوعه:
- SER (PIN 1): بوابة البيانات التسلسلية ، دبوس SER ، تساعد في الإرسال بتت بتات في الشريحة.يبدأ نقل البيانات بالتوازي ، نبض ساعة واحدة في وقت واحد.
- RCLK (PIN 2): العمل كمدخل ساعة التسجيل ، يشرف RCLK على حركة البيانات من سجل التحول إلى سجل الإخراج ، مما يضمن تخزين البيانات المتزامن.
- SRCLK (PIN 3): يقوم هذا التحول بإحداثيات دبوس الإدخال في سجلات الإدخال ، وإدارة وتيرة تحويل البيانات.
- OE (PIN 4): يشير إدخال تمكين الإخراج إلى نقل البيانات من خلال دبابيس الإخراج ، والتبديل بين حالات التمكين والتعطيل عبر مستوى الجهد.
- DS (PIN 5): إدخال البيانات التسلسلية ثنائية الاتجاه ، يوفر DS نقطة إدخال بيانات بديلة ، وتعزيز مرونة الاتصال.
- ST_CP (PIN 6): يتحكم إخراج متجر الإخراج في توقيت تخزين البيانات في دبابيس الإخراج ، مما يعكس التغييرات في إشارة ساعة تشغيل المتجر.
- SH_CP (PIN 7): يتحكم في إدخال الساعة في سجل التحول ، يعد SH_CP أمرًا ضروريًا لترحيل البيانات بالتسلسل إلى سجل التحول.
- Q7 '(PIN 8) إلى Q0-Q7 (دبابيس 9-16): تمثل دبابيس الإخراج هذه جوهر انتشار البيانات المتوازية ، مرددًا بيانات سجل التحول من أدنى إلى أعلى بت.
3. الرسم البياني المنطقي من 74HC595
4. تطبيقات 74HC595
يتفوق 74HC595 في مناطق متعددة ، حيث يعرض قابلية التكيف والكفاءة:
التحكم في التتابع: تتيح وظائف الإخراج المتوازية التحكم في وقت واحد في مرحلات متعددة ، كل قادر على معالجة جهاز كهربائي واحد أو أكثر.وهذا يتيح إنشاء أنظمة التحكم الكهربائية الديناميكية والقوية.
توسيع الإخراج الرقمي: من خلال توصيل دبابيس إخراج متحكم بالتحكم إلى المدخلات التسلسلية 74HC595 ، يمكن توسيع منافذ الإخراج بشكل مريح ، وبالتالي توسيع نطاق التحكم على الأجهزة الأخرى.
التحكم في العرض: في سيناريوهات التحكم في شاشة LCD ، يقوم 74HC595 بنقل بيانات العرض بسلاسة إلى الشاشة باستخدام تحويلها التسلسلي إلى الموازى ، مما يضمن تحديثات سلسة للنص أو الصور أو الفيديو.
مصابيح الإيقاع الموسيقية: يمكن أن يؤدي دمج خوارزميات التحكم في الإيقاع مع 74HC595 إلى إنشاء تأثيرات LED متزامنة تمامًا مع إيقاع الموسيقى.يلتقط هذا الانصهار جوهر الإيقاعات الموسيقية ، ويحولها إلى عروض LED آسرة من الترددات المختلفة ، والسطوع ، والألوان.
5. استخدام حالات 74HC595
5.1 تصميم شاشة LED متعددة الأرقام باستخدام 74HC595
5.1.1 طريقة العرض الثابت
في عالم العروض الثابتة ، يتم توصيل كل خط اختيار مقطع LED بشكل معقد بالمخرجات المتوازية لـ 74HC595.يسمح مخطط الاتصال هذا بعرض كل رقم بشكل مستقل ، مع تغييرات الأحرف التي تتم إدارتها مباشرة بواسطة مخرجات رقائق 74HC595 الفردية.
- المخرجات الموازية: كل 74HC595 يتحكم في رقم.
- تغييرات الأحرف: يمكن أن تظهر الشاشة أحرفًا مختلفة.
- على الرغم من كثافة للموارد ، والتي تتطلب رقائق N 74HC595 وخطوط N+3 I/O لعرض LED N ، فإن هذه الطريقة تبرز أيضًا الآثار المترتبة على التعقيد والتكلفة المرتبطة بعرض LED متعدد الأرقام.
5.1.2 طريقة العرض الديناميكي
لتبسيط تصميم الدوائر ، وتقليل التكاليف ، وتوفير موارد النظام لشاشات LED متعددة الأرقام ، يتم اعتماد نهج موحد.هنا ، رموز القطاع من جميع الأرقام هي parallellely وتديرها شريحة 74HC595 واحدة.
- التحكم الموحد: يتحكم 74hc595 واحد في جميع قطاعات الأرقام.
- طريقة المسح: يتم عرض الأحرف بالتتابع على مصابيح LED.
- باستخدام تقنية المسح الضوئي ، يتم عرض حرف LED واحد فقط في أي لحظة معينة ، وركوب الدراجات عبر كل رقم لتقديم الأحرف المقصودة.تزيل وظيفة المزلاج في 74HC595 الحاجة إلى تأخير إضافي ، مما يسهل استمرار تأثير الرؤية دون التضحية بالسرعة التشغيلية.
5.2 تصميم دائرة محرك LED باستخدام رقاقة 74HC595
رقاقة 74HC595 هي عضو في سلسلة 74 ، والمعروفة بتشغيلها السريع ، واستهلاك الطاقة المنخفضة ، وسهولة الاستخدام.إنه بمثابة جسر فعال بين متحكمهم وشاشات LED ، مما يوفر العديد من المزايا.
5.2.1 شاشات LED
تعرض شاشات LED ، وخاصة شاشات LED ذات سبعة قطاعات ، لفعالية التكلفة ، وانخفاض استهلاك الطاقة ، والموثوقية.على الرغم من توفر برامج تشغيل LED المخصصة ذات الميزات ، فإن تكلفتها الأعلى تجعل 74HC595 خيارًا مفضلاً للأنظمة المتبسعة والمعبأة للميزانية.
مزايا استخدام 74HC595: السرعة السريعة ، استهلاك الطاقة المنخفضة ، قادرة على قيادة أعداد مختلفة من المصابيح.
المرونة وكفاءة الطاقة: يتيح 74HC595 عمليات التحكم السهل في السطوع وتوفير الطاقة ، ومناسبة لكل من الأنود الشائع وشاشات الكاثود الشائعة.
المرونة وكفاءة الطاقة: يتيح 74HC595 عمليات التحكم السهل في السطوع وتوفير الطاقة ، ومناسبة لكل من الأنود الشائع وشاشات الكاثود الشائعة.
5.2.2 التصميم باستخدام 74HC595 ChIP
يتم توضيح هذا الإعداد من خلال تصميم واجهة مع متحكم AT89C2051 و 74HC595 ، حيث يعرض شاشة الجهد باستخدام ثلاثة أنابيب رقمية ، مع التركيز على أهمية عرض البيانات المنظم والسطوع القابل للضبط.
دبابيس التحكم (P115 ، P116 ، P117): إدارة سطوع وتسلسل شاشات العرض LED.
6. تعزيز القدرة على القيادة من 74HC595
المخازن المؤقتة أو برامج التشغيل: يمكن أن يؤدي استخدام المخازن المؤقتة مثل 74LS244 (أحادي الاتجاه) أو 74LS245 (ثنائية الاتجاه) إلى تعزيز قوة قيادة الإشارة واستقرارها.
مصدر الطاقة المناسب: ضمان أن يكون مصدر الطاقة ضمن نطاق الجهد الموصى به ولديه طاقة كافية لتلبية متطلبات الحمل أمر بالغ الأهمية للأداء الأمثل.
دوائر محرك الأقراص الخارجية: بالنسبة للأحمال التي تتجاوز إمكانية الإخراج المباشر لـ 74HC595 ، يمكن لدوائر محرك الأقراص الخارجية باستخدام الترانزستورات أو FETS أو رقائق برنامج التشغيل المخصصة تضخيم إشارة الخرج.
اعتبارات تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور: يمكن أن يؤدي تقليل المقاومة والحث في آثار ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى تحسين كفاءة نقل الإشارة مع تجنب الضوضاء المفرطة والتداخل للحفاظ على جودة الإشارة.
مقاومات الحمل المناسبة: اختيار مقاومات التحميل على أساس
على خصائص جهاز التحميل ، يمكن أن تمنع المواقف الزائدة التي يمكن أن تلحق الضرر بشريحة 74HC595.
تكوين الإخراج الموازي: بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب عددًا كبيرًا من الأجهزة ذات متطلبات القيادة المماثلة ، فإن موازية مخرجات رقائق 74HC595 المتعددة يمكن أن تعزز القدرة على القيادة الإجمالية ، شريطة أن لا يتجاوز التيار المشترك الحد الأقصى للإخراج من الرقاقة.
الأسئلة المتداولة
1. هل 74HC595 متحكم؟
74HC595 هو سجل Shift يعمل على مسلسل في بروتوكول التوازي.يستقبل البيانات بشكل متسلسل من متحكم ثم يرسل تلك البيانات من خلال دبابيس متوازية.
2. ما هي وظيفة 74HC595؟
74HC595 هو جهاز CMOs عالي السرعة.يقبل سجل التحول الثماني بتات البيانات من المدخلات التسلسلية (DS) مع كل انتقال إيجابي لساعة سجل التحول (SHCP).عند التعيين على انخفاض ، تقوم دالة إعادة الضبط بتعيين جميع قيم سجل التحول إلى الصفر بشكل مستقل عن جميع الساعات.
3. ما مقدار التيار الذي يمكن أن يتحمله 74HC595؟
تنص ورقة البيانات الخاصة بـ 74HC595 على أن كل مخرج يمكن أن يوفر 35mA على الأقل من التيار ، حيث أن هذا هو الحد الأقصى لتيار الإخراج المسموح به.هذا يتجاوز بوضوح 25MA المسموح به من قبل µC.هناك قيود أخرى هو المبلغ الإجمالي للتيار الذي توفره 74hc595 يجب ألا يتجاوز 70mA.
4. ما هو الفرق بين MAX7219 و 74HC595؟
74HC595 هو سجل تحول ، في حين أن MAX7219 عبارة عن برنامج تشغيل عرض متعدد الإرسال.وبالتالي ، فإنهم لا يفعلون نفس الشيء.إذا كان استخدام شاشة متعددة الإرسال ، فسيكون MAX7219 سهلاً (أكثر) سهل الاستخدام مع Picaxe ، حيث يتم إجراء مهمة تعدد الإرسال بواسطة MAX7219 وليس picaxe ، لكنها أكثر تكلفة.