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Arduino开发板的普通IO引脚是有限的,必要时要对IO口进行扩展,才能满足外部设备对IO口的需求。本篇介绍74HC595芯片,使用它来扩展Arduino的IO口,用3个IO来控制8路LED灯。
1. 74HC595介绍
74HC595芯片是一个串行输入,并行输出设备。其内部包括一个8位移位寄存器、一个存储器以及三态输出门电路,其中移位寄存器和存储器都有相互独立的时钟。

1. 引脚说明
74HC595芯片引脚定义说明如下所示:

-
VCC、GND为芯片供电管脚,工作电压5V。
-
Q0~Q7这8个引脚是芯片的输出引脚。
-
DS引脚为串行输入引脚。我们需要将数据一位一位的写入该引脚。
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STCP引脚为锁存引脚。当移位寄存器的8位数据全部传输完毕后,通过控制此引脚将数据复制到锁存器准备并行输出。
-
SHCP引脚为时钟引脚。通过控制此引脚将数据写入移位寄存器。
-
OE引脚为输出使能。其作用是控制锁存器里的数据是否最终输出到Q0-Q7输出引脚上。低电平时输出,高电平时不输出,本实验直接接在GND使其一直保持低电平输出数据。
-
MR是用来重置内部寄存器的引脚。低电平时重置内部寄存器。本实验直接连接在VCC上一直保持高电平。
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Q7S引脚为串行输出引脚,专门用于芯片级联。
2. 操作说明
根据74HC595引脚说明,有三个重要的引脚:数据引脚(data)、锁存引脚(latch)、时钟引脚(clock)。
74HC595操作步骤 | 操作说明 |
---|---|
latch = LOW | 只有为low时才可以输入数据 |
data | 通过data传输数据第一位,HIGH/LOW |
clock = HIGH | 数据锁存 |
clock = LOW | 准备下一个 |
data… | 继续上面步骤,直到传输完成 |
clock = HIGH | 储存全部的数据 |
clock = LOW | 禁止数据再进行传输 |
latch = HIGH | 并行送出数据 |
2. 实验材料
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Uno R3开发板
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配套USB数据线
-
面包板及配套连接线
-
74HC595芯片
-
8个220Ω限流电阻
-
8个LED发光二极管
3. 实验步骤
1. 根据原理图搭建电路。
8个LED发光二极管的负极接开发板GND,正极分别接入220Ω限流电阻,电阻另一端分别接入74HC595芯片的Q0~Q7输出引脚。
74HC595的VCC、MR引脚接入开发板5V,OE、GND引脚接入开发板的GND。DS、SHCP、STCP这三个控制引脚分别接入开发板的8、9、10数字引脚。
实验原理图如下图所示:

实物连接图如下图所示:

2. 新建sketch,拷贝如下代码替换自动生成的代码并进行保存。
1/*
2
Shift
3
74HC595扩展IO,串行驱动8路LED灯
4*/
5int
latchPin
=
10;
//锁存引脚
6int
clockPin
=
9;
//时钟引脚
7int
dataPin
=
8;
//数据引脚
8
9void
setup
()
10{
11
pinMode(latchPin,
OUTPUT);
12
pinMode(clockPin,
OUTPUT);
13
pinMode(dataPin,
OUTPUT);
//让三个脚都是输出状态
14 }
15void
loop()
16{
17
for
(int
data
=
0;
data
<
255;
data++)
18
{
19
digitalWrite(latchPin,
LOW);
//将ST_CP口上加低电平让芯片准备好接收数据
20
shiftOut(dataPin,
clockPin,
LSBFIRST,
data);
21
digitalWrite(latchPin,
HIGH);
//将ST_CP这个针脚恢复到高电平
22
delay(1000);
//暂停1秒钟观看显示效果
23
}
24 }
3. 连接开发板,设置好对应端口号和开发板类型,进行程序下载。

4. 实验现象
8个LED灯移位进行亮灭显示。

5. 函数介绍
shiftOut()
-
描述:将数据在时钟引脚脉冲控制下按位移出写入到数字引脚。
-
函数原型:
shiftOut(dataPin, clockPin, bitOrder, value) -
参数:
-
dataPin: 数据输入引脚。
-
clockPin: 时钟引脚。
-
bitOrder: 移位顺序。MSBFIRST(高位在前)、LSBFIRST(低位在前)。
-
value: 需要移位的数据。
-
返回值:没有。
6. 实验分析
程序中将74HC595三个控制引脚设置为输出模式,然后使用
shiftOut()函数将数据进行移位写入74HC595的移位寄存器,然后通过控制锁存引脚将数据进行锁存输出。
shiftOut()函数的value参数是一个字节长度,即每执行一次会将一个字节(最大值255)进行移位输出。如果移位的数据大于一个字节,需要执行两次
shiftOut()函数,例如:
1//Do
this
for
MSBFIRST
serial
2int
data
=
500;
3//
shift
out
highbyte
4
shiftOut(dataPin,
clock,
MSBFIRST,
(data
>>
8));
5//
shift
out
lowbyte
6
shiftOut(dataPin,
clock,
MSBFIRST,
data);
7
8//
Or
do
this
for
LSBFIRST
serial
9data
=
500;
10//
shift
out
lowbyte
11
shiftOut(dataPin,
clock,
LSBFIRST,
data);
12//
shift
out
highbyte
13
shiftOut(dataPin,
clock,
LSBFIRST,
(data
>>
8));

原文始发于微信公众号(
TonyCode
):Arduino基础入门篇22—74HC595扩展IO
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