Daftar Shift 74HC164 dan Arduino Anda: 9 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:14

Daftar pergeseran adalah bahagian yang sangat penting dalam logik digital, ia berfungsi sebagai pelekat di antara dunia selari dan bersiri. Mereka mengurangkan jumlah wayar, penggunaan pin dan bahkan membantu melepaskan cpu anda dengan dapat menyimpan data mereka. Mereka datang dalam pelbagai saiz, dengan model yang berbeza untuk kegunaan yang berbeza, dan ciri yang berbeza. Yang akan saya bincangkan hari ini ialah 74HC164 8 bit, bersiri secara selari, tidak terkunci, register shift. Mengapa? Baik untuk satu, ini adalah salah satu daftar pergeseran paling asas di luar sana, yang menjadikannya lebih mudah untuk belajar, tetapi kebetulan satu-satunya yang saya ada (lol!) Petunjuk ini merangkumi bagaimana cip ini berfungsi, bagaimana cara memasangnya, dan antarmuka dengan arduino termasuk beberapa lakaran contoh dan litar led. Saya harap anda semua seronok!

Langkah 1: Jadi, Apa itu Shift Register?

Seperti yang disebutkan sebelumnya, mereka datang dalam semua rasa yang berbeza, dan saya juga menyebutkan bahawa saya menggunakan 74HC164 8 bit, bersiri secara selari, tidak terkunci, register shift apa maksud semua itu?!? Pertama, nama 74 - bermaksud bahagian dari keluarga logik 74xx, dan kerana logiknya ia tidak dapat mengawal arus secara langsung (16-20ma untuk keseluruhan cip biasa), ia hanya meneruskan isyarat, tetapi itu tidak bermaksud isyarat itu tidak menuju ke transistor yang boleh menukar beban arus yang lebih tinggi. HC bermaksud ia adalah peranti cmos berkelajuan tinggi, anda boleh membaca tentang itu pada pautan di bawah, tetapi yang asasnya anda perlu ketahui ialah ia adalah rendah peranti kuasa dan akan berjalan dari 2 hingga 5 volt (jadi jika anda menggunakan arduino 3.3 volt ok anda) Juga boleh berfungsi dengan baik pada kelajuan tinggi cip tertentu ini mempunyai kelajuan khas 78mhz, tetapi anda boleh bergerak dengan perlahan atau secepat (sehingga ia mula naik) seperti yang anda mahukanwww.kpsec.freeuk.com/components/74series.htm164 adalah nombor model untuk cip ini, terdapat carta besar di wikipediaen.wikipedia.org/wiki/List_of_7400_series_integrated_circuits Seterusnya, 8 bit Register shift terdiri daripada litar flip flop, satu flip flop adalah 1 bit memori, satu ha ini s 8 (atau 1 bait memori). Oleh kerana ia adalah memori, jika anda tidak perlu mengemas kini daftar, anda boleh berhenti "bercakap" dengannya dan ia akan tetap dalam keadaan apa pun yang anda tinggalkan, sehingga anda "bercakap" dengannya semula atau tetapkan semula kuasa. register peralihan siri logik 7400 yang lain boleh mencapai siri 16 bit secara selari. Ini bermakna arduino anda menghantar data secara bersiri (pada denyutan off satu demi satu) dan register shift meletakkan setiap bit pada pin output yang betul. Model ini hanya memerlukan 2 wayar dikawal, jadi anda boleh menggunakan 2 pin digital pada arduino, dan mematahkan 2 hingga 8 output digital yang lain, beberapa model lain sejajar dengan siri keluar, mereka melakukan perkara yang sama tetapi sebagai input ke arduino (misalnya gamepad NES) tidak terkunci Ini mungkin kejatuhan cip ini jika anda memerlukannya. Apabila data memasuki daftar pergeseran melalui siri, ia muncul pada pin output pertama, ketika denyut jam masuk, bit pertama beralih ke 1 tempat, mewujudkan kesan penggulungan pada output, misalnya 00000001 akan muncul pada output sebagai 101001000100001000001000000100000001Jika anda bercakap dengan peranti logik lain yang berkongsi jam yang sama dan tidak menjangka ini, ia boleh menyebabkan masalah. Register shift terkunci memiliki set memori tambahan, jadi setelah data selesai memasuki register, Anda dapat memutar suis dan menunjukkan output, tetapi menambahkan kabel, perisian, dan hal lain yang harus diperhatikan. Sekiranya ini dapat diarahkan kami mengawal paparan LED, kesan tatal berlaku dengan begitu cepat sehingga anda tidak dapat melihatnya (kecuali ketika anda menghidupkan cip pertama), dan setelah bait berada di daftar pergeseran tidak ada lagi penggulungan Kami akan mengawal jenis bargraph, 7 segmen, dan matriks 16LED 4x4 dot dengan cip dan perisian ini di arduino hanya menggunakan 2 pin digital (+ kuasa dan ground)

Langkah 2: Pendawaian dan Operasi Asas

Pendawaian 74HC164 adalah cip 14 pin, ia mempunyai 4 pin input, 8 pin output, daya dan arde, jadi mari kita mulakan dari atas. Pin 1 dan 2 adalah kedua-dua input bersiri, ia disiapkan sebagai pintu masuk logik DAN, yang bermaksud bahawa keduanya harus logik tinggi (iaitu 5 volt) agar bit dilihat sebagai 1, keadaan rendah (0 volt) pada kedua-duanya akan dibaca sebagai sifar. Kami tidak benar-benar memerlukan ini dan lebih mudah untuk ditangani dalam perisian, jadi pilihlah dan ikatkan pada V + sehingga selalu tinggi. Saya memilih untuk menggunakan pelompat dari pin 1 hingga pin 14 (V +) kerana anda hanya boleh memasukkan pelompat papan roti di atas cip. Masukan bersiri yang tinggal (pin 2 dalam skema saya) akan mendapat pin digital 2 dari arduino. Pin 3, 4, 5, dan 6 dari 74HC164 adalah 4 byte output pertama Pin 7 menghubungkan ke tanah Melompat ke kanan, pin 8 adalah pin jam, ini adalah bagaimana register shift mengetahui bit siri seterusnya siap dibacanya, ini harus disambungkan ke pin digital 3 di arduino. Pin 9 adalah membersihkan keseluruhan daftar sekaligus, jika ia rendah, anda mempunyai pilihan untuk menggunakannya, tetapi tidak ada yang tidak dapat diselesaikan, jadi ikatkan ke pin V + 10, 11 12 dan 13 adalah 4 bait terakhir dari output dari register (pin digital 2 di arduino) tinggi atau rendah, seterusnya anda perlu membalikkan pin jam (pin digital 3) dari rendah ke tinggi, register shift akan membaca data pada input bersiri dan mengalihkan pin output dengan 1, ulangi 8 kali dan anda telah menetapkan semua 8 output. Ini boleh dilakukan dengan tangan untuk gelung dan penulisan digital di arduino IDE, tetapi sejak t ini adalah komunikasi tahap perkakasan yang sangat biasa (SPI) mereka mempunyai satu fungsi yang berfungsi untuk anda. shiftOut (dataPin, clockPin, bitOrder, value) Cukup beritahu di mana data dan pin jam disambungkan ke arduino, cara menghantar data dan apa yang hendak dihantar, dan yang dijaga untuk anda (berguna)

Langkah 3: Projek

Baiklah, cukup kuliah dan teori, mari kita buat beberapa perkara yang menyeronokkan dengan cip ini! Terdapat 3 projek untuk dicuba, 2 yang pertama adalah mudah dan dapat diselesaikan dalam beberapa saat. Yang ketiga, matriks dipimpin 4x4, memerlukan lebih banyak masa dan pemikiran untuk dibina, kerana pendawaian yang dipimpin. Senarai bahagian Projek 1: Pengawal paparan LED bargraph '2 Wire' 1 * 74HC164 Shift register1 * papan roti tanpa solder1 * arduino, atau arduino serasi (5v) 1 * 330 ohm perintang 1/4 watt 8 * wayar jumper LED * keluaran normal keluaran LED merah 2 * '2 Wire' 7 pengawal paparan segmen 1 * 74HC164 Shift register1 * papan roti tanpa solder1 * arduino, atau serasi dengan arduino (5v) 1 * 330 ohm perintang 1/4 watt 1 * katod biasa tujuh segmen paparan Perintang 1/4 watt 8 * Perintang 1 Kohm 1/8 watt (atau lebih besar) 8 * Transistor NpN (2n3904 atau lebih baik) 16 * LED output merah normal adalah kaedah untuk membinanya dan mengatur kuasa 5 volt yang dapat menangani 160 + ma (anda boleh hidupkan semua LED sekaligus seperti lampu brek)

Langkah 4: Projek 1 [pt 1]: Perkakasan Pengawal Paparan LED Bargraph '2 Wire'

Hook arduino dan shift shift mengikut skema, saya sudah mempunyai paparan bargraf segmen 10 yang siap untuk penggunaan papan roti dan itulah yang akan anda lihat dalam gambar, tetapi anda boleh melakukan perkara yang sama dengan led individu Di halaman kedua Saya menyatakan bahawa ini bukan alat pemacu, bahawa ia adalah peranti logik, dengan sejumlah kecil arus dapat melaluinya. Untuk menjalankan 8 LED, sambil menjaga litar tetap sederhana, dan tidak memasak pergeseran peralihan, memerlukan kita mengehadkan arus sedikit. LED dikendalikan secara selari dan berkongsi landasan bersama (katod biasa), sebelum masuk ke kuasa bekalan tanah mereka perlu melalui perintang 330 ohm, mengehadkan jumlah arus yang mungkin digunakan oleh semua LED hingga 10ma (pada 5 volt) Ini menjadikan LED dalam keadaan kelihatan sakit tetapi mereka menyala dan dengan itu berfungsi untuk contoh ini, untuk menggerakkan LED pada arus yang tepat, anda perlu memasukkan transistor di mana pergeseran peralihan dapat menghidupkan / mematikan sumber arus yang lebih tinggi (lihat projek 3) Pin data dari daftar shift (pin 2) memerlukan untuk menyambung ke pin digital arduino # 2Penanda jam dari shift shift (pin 8) perlu disambungkan ke pin digital arduino # 3

Langkah 5: Projek 1 [pt 2]: Perisian Pengawal Paparan LED Bargraph '2 Wire'

Contoh 1: Buka fail "_164_bas_ex.pde" Di dalam arduino IDE, Ini adalah lakaran sederhana yang hanya membolehkan anda menentukan LED atau mematikan dalam paparan bargraf 2 baris pertama menentukan nombor pin yang akan kami gunakan untuk data dan jam, saya gunakan #define over const integer, saya rasa lebih mudah untuk diingat, dan tidak ada kelebihan untuk satu atau yang lain setelah menyusun #define data 2 # tentukan jam 3 seterusnya adalah fungsi persediaan void, ia hanya berjalan sekali, jadi arduino bertukar dihidupkan, menetapkan daftar pergeseran dan tidak ada kena mengena. Di dalam fungsi setup void kita menetapkan jam dan pin data sebagai pin OUTPUT, kemudian menggunakan fungsi shiftOut kami mengirim data ke setup void shift register () {pinMode (jam, OUTPUT); // jadikan pin jam sebagai pin outputMode (data, OUTPUT); // jadikan pin data sebagai output shiftOut (data, jam, LSBFIRST, B10101010); // kirimkan nilai binari ini ke register shift} Dalam fungsi shiftOut anda dapat melihat argumennya, data adalah pin data, jam adalah pin jam LSBFIRST merujuk kepada susunannya, ketika menulisnya dalam notasi binari (Bxxxxxxxx) ke-7 elemen melepasi B adalah Paling Sedikit Signifigant Pertama, ini diberi makan terlebih dahulu sehingga berakhir pada output terakhir setelah semua 8 bit diberi makan di B10101010 adalah nilai Binari yang dihantar ke register shift, dan ia akan menyala setiap lampu ganjil, cuba bermain dengan nilai yang berbeza untuk menghidupkan atau mematikan corak yang berlainan dan akhirnya gelung kekosongan kosong (kerana anda memerlukannya walaupun anda tidak menggunakannya) gelung kosong () {} // gelung kosong buat masa ini Contoh 2: 8 baris pertama adalah sama dengan 8 baris pertama contoh pertama, sebenarnya ia tidak akan berubah untuk mana-mana projek lain, jadi # tentukan data 2 # tentukan jam 3void setup () {pinMode (jam, OUTPUT); // jadikan pin jam sebagai pin outputMode (data, OUTPUT); // jadikan pin data sebagai output Tetapi sekarang dalam penyediaan kosong terdapat 8 kiraan untuk gelung, yang mengambil bait kosong dan beralih 1 bit pada satu masa bermula dari bit paling kiri dan bergerak ke kanan. Ini adalah mundur dari contoh pertama di mana kita bermula dari bit paling kanan dan bekerja di kiri, tetapi menggunakan MSBFIRST fungsi shift out menghantar data dengan cara yang betul. Juga kita menambah kelewatan untuk loop loop sehingga melambatkan cukup sehingga dapat dilihat. untuk (int i = 0; i <8; ++ i) // untuk 0 - 7 do {shiftOut (data, jam, MSBFIRST, 1 << i); // bit beralih nilai logik tinggi (1) oleh i delay (100); // tunda 100ms atau anda tidak akan dapat melihatnya}} gelung kosong () {} // gelung kosong untuk memuat naik skrip sekarang dan anda kini harus melihat bargraf menyala setiap cahaya satu persatu

Langkah 6: Projek 2: Pengawal Paparan Segmen '2 Wire' 7

Lihat pinout paparan segmen 7 anda (saya hanya mempunyai dua tetapi hanya menggunakan separuh) dan gunakan gambar di bawah untuk menghubungkan setiap segmen ke bit yang betul pada shiftbit bitbit 1 = pin 3bit 2 = pin 4bit 3 = pin 5bit 4 = pin 6bit 5 = pin 10bit 6 = pin 11bit 7 = pin 12bit 8 = pin 13 (jika anda mahu menggunakan titik perpuluhan) Dan katod paparan melalui perintang 330ohm dan untuk bekalan kuasa dari bawah buka tujuh_seg_demo.pde di arduino IDEF pertama anda melihat di mana kita menentukan data dan pin jam #menentukan data 2 # menentukan jam 3 Seterusnya kita menetapkan semua corak charater dalam binari, ini cukup mudah, lihat gambar di bawah, jika anda memerlukan segmen tengah taip satu, seterusnya adakah anda memerlukan segmen teratas, jika ya taipkan yang lain, teruskan ini sehingga anda merangkumi semua 8 segmen, perhatikan bit paling kanan saya (bit 8) selalu 0, itu kerana saya tidak pernah menghidupkan perpuluhan titik. bait sifar = B01111110; bait satu = B00000110; bait dua = B11011010; bait tiga = B11010110; bait empat = B10100110; bait lima = B11110100; bait enam = B11111100; bait tujuh = B01000110; bait lapan = B11111110; bait sembilan = B11101 seterusnya dalam penyediaan void, kami menetapkan data dan pin jam kami ke output void setup () {pinMode (jam, OUTPUT); // jadikan pin jam sebagai pin outputMode (data, OUTPUT); // jadikan pin data sebagai output3} kemudian dalam gelung void kita menggunakan shiftOut untuk memaparkan setiap pola (angka) tunggu 1/2 saat dan paparkan yang berikutnya, 0 hingga 9, kerana ia dilakukan dalam fungsi gelung void, ia akan dikira 0-9 dan ulangi selama-lamanya. gelung void () {shiftOut (data, jam, LSBFIRST, sifar); kelewatan (500); shiftOut (data, jam, LSBFIRST, satu); kelewatan (500); shiftOut (data, jam, LSBFIRST, dua); kelewatan (500); shiftOut (data, jam, LSBFIRST, tiga); kelewatan (500); shiftOut (data, jam, LSBFIRST, empat); kelewatan (500); shiftOut (data, jam, LSBFIRST, lima); kelewatan (500); shiftOut (data, jam, LSBFIRST, enam); kelewatan (500); shiftOut (data, jam, LSBFIRST, tujuh); kelewatan (500); shiftOut (data, jam, LSBFIRST, lapan); kelewatan (500); shiftOut (data, jam, LSBFIRST, sembilan); kelewatan (500);}

Langkah 7: Projek 3 [pt 1]: '2 Wire' 4x4 Led Matrix Display

Projek matriks 4x4 LED agak lebih rumit, tetapi hampir semuanya dalam pembinaan, saya memilih untuk membuat tambang yang disolder pada papan wangi, tetapi mungkin boleh ditiru di papan roti, jauh lebih jauh. berbeza kerana daftar pergeseran tidak secara langsung menggerakkan led, sebaliknya output shift shift dihantar melalui perintang 1Kohm ke pangkal transistor NpN, apabila output bit tinggi, ia membiarkan arus dan voltan yang cukup masuk ke transistor untuk menukar sambungan antara pemungut dan pemancar, pengumpul diikat pada 5 volt yang "kukuh" yang dikawal. Pemancar transistor disambungkan ke perintang 150 ohm dan perintang diikat pada anod 4 led berturut-turut dan menghadkan baris hingga 20ma, walaupun ketika melukis gambar pada paparan, hanya 1 led yang menyala pada satu masa, dan oleh itu dekat dengan kecerahan penuh (hampir kerana mereka menghidupkan dan mematikan dengan sangat pantas untuk membentuk keseluruhan gambar) Terdapat 4 baris dan 4 lajur, masing-masing baris mendapat perintang dan transistor, pada setiap lajur katod LED diikat bersama, berlari ke pemungut transistor, yang pangkalannya juga dikendalikan oleh pergeseran daftar, dan akhirnya keluar ke tanah. Skema versi besar www.instructables.com/files/orig/F7J/52X0/G1ZGOSRQ/F7J52X0G1ZGOSRQ.jpg

Langkah 8: Projek 3 [pt 2]: Paparan Matriks Led 4x4 '2 Wire'

Shift register mengawal kedua-dua anod dan katod LED dalam format YX, lihat bit berikut 1 = lajur 1 (paling kanan) bit 2 = lajur 2bit 3 = lajur 3bit 4 = lajur 4bit 5 = baris 1 (paling atas) bit 6 = baris 2bit 7 = baris 3bit 8 = baris 4Untuk membuat gambar lukis persegi 4x4 pada kertas graf dan isikan gambar yang anda mahu paparkan, seterusnya buat jadual YX. Di bawah ini anda akan melihat pemetaan untuk simile, serta yang terbaik yang dapat dilakukan pada 4x4 "piksel" fail _4x4.pde di arduino IDE anda akan melihat 2 rakan lama kami #menentukan data 2 # menentukan jam 3 kemudian sebilangan bilangan bulat int img = {1, 1, 4, 1, 1, 3, 4, 3, 2, 4, 3, 4}; Sekiranya anda melihatnya hanyalah senarai koordinat YX yang ditulis saya, akan sangat menyakitkan apabila menukar nilai-nilai itu dengan tangan, dan kita mempunyai komputer … biarkan saja! Melangkah ke sana adalah persediaan kosong di mana kita membuat jam dan pin data kami OUTPUTS batal penyediaan () {pinMode (jam, OUTPUT); // jadikan pin jam sebagai pin outputMode (data, OUTPUT); // jadikan pin data sebagai output3} Dan gelung kekosongan yang kelihatan membingungkan, untuk memulakan sesuatu, kita perlu menyatakan beberapa pemboleh ubah tempatan gelung kosong () {int Y; int X; bait keluar; Kemudian untuk gelung, gelung ini perlu sepanjang jumlah entri dalam susunan img, untuk gambar ini saya hanya menggunakan 6 piksel, sehingga membuat koordinat 12 YX. Saya membuatnya melangkau setiap nombor lain dengan menggunakan i + = 2, kerana kita membaca 2 koordinat per gelung untuk (int i = 0; i <12; i + = 2) // bilangan titik dalam array img, kes ini 12 {Sekarang kita membaca entri Y di dalam array, dan tolak satu dari nilainya, kerana bait tidak bermula pada satu, mereka bermula pada sifar, tetapi kita menghitung dari 1 // mendapatkan sepasang tali YX pertama Y = (img - 1); // tolak satu sejak kiraan bit bermula pada 0 Seterusnya kita membaca entri X pada [i + 1] dalam array, dan tolak satu dari nilainya, kerana alasan yang sama X = (img [i + 1] - 1); Selepas kita mempunyai nilai YX piksel, kita melakukan sedikit demi sedikit atau matematik dan beralih ke kiri. Mula-mula kita perlu membaca nilai X, dan apa pun nilainya adalah beralih ke banyak tempat + 4 kiri, jadi jika X adalah 4 dan tambahkan 4 itu bit 8 (MSB), melihat carta sekali lagi … bit 1 = lajur 1 (paling kanan) bit 2 = lajur 2bit 3 = lajur 3bit 4 = lajur 4bit 5 = baris 1 (paling atas) bit 6 = baris 2bit 7 = baris 3bit 8 = baris 4Bit 8 adalah baris terakhirSeterusnya nilai Y juga dialihkan ke kiri, kali ini dengan sendirinya, tidak ada yang ditambahkan. Akhirnya kedua-duanya digabungkan menjadi 1 bait dan bukannya 2 setengah bait (menggigit), menggunakan bitwise atau (simbol |) mengambil dua bait dan secara asasnya menambahkannya bersama, mari kita anggap X = 10000000Y = 00000001 -------------------- ATAU = 10000001row 4 lajur 1 keluar = 1 << (X + 4) | 1 << Y; Dan akhirnya shiftOut untuk memaparkan gambar semasa, dan terus melakukannya sehingga kami tidak mempunyai data lagi dalam array … tunda seketika dan gelung selamanya, kerana kami mengalihkan data ke kiri dan kami memerlukan MSB berada pada pin output terakhir dari daftar shift menghantarnya terlebih dahulu. shiftOut (data, jam, MSBFIRST, keluar); // ubah bait ke kelewatan pendaftaran kami (1); // tunda sehingga ia berpeluang untuk meninggalkan cahaya di mata anda Jangan ragu untuk membuat gambar dan kesan anda sendiri, Terdapat 3 contoh fail, wajah tersenyum dan papan centang (yang kelihatan lebih seperti garis-garis), dan akhirnya pembuat kilauan rawak

Langkah 9: Kesimpulannya

Secara keseluruhan, ini adalah cip kecil yang sangat berguna, dan saya gembira kerana saya mengeluarkannya dari sekeping elektronik lama menuju ke tong sampah. Ia boleh digunakan untuk perkara lain selain sistem paparan, tetapi semua orang menyukai lampu dan maklum balas segera melihat apa yang berlaku sangat membantu bagi pemikir visual seperti I. Juga, maafkan kod saya, saya hanya mempunyai arduino sejak minggu ketiga Oktober, dan ini merupakan kursus kemalangan yang cukup besar. Tetapi itu adalah perkara yang hebat mengenai sistem ini, jika anda duduk dan bekerja dengannya, ia penuh dengan ciri-ciri kemas yang menjadikan pengendalian dunia dengan mikrokontroler 8 bit agak mudah dilakukan. Seperti biasa, soalan dan komen sangat dialu-alukan, dan terima kasih untuk membaca, saya harap anda banyak belajar