74HC164 pamainų registras ir jūsų „Arduino“: 9 žingsniai

2024 Autorius: John Day | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2024-01-30 10:51

Pamainų registrai yra labai svarbi skaitmeninės logikos dalis, jie veikia kaip klijai tarp lygiagretaus ir nuoseklaus pasaulio. Jie sumažina laidų skaičių, kaiščių naudojimą ir netgi padeda pašalinti procesoriaus apkrovą, nes gali saugoti jų duomenis. Jie yra skirtingų dydžių, skirtingų modelių skirtingiems tikslams ir skirtingoms funkcijoms. Šiandien aš diskutuosiu apie 74HC164 8 bitų serijinį lygiagretųjį išjungimą, neužrakintą, pamainų registrą. Kodėl? Viena vertus, tai yra vienas iš pagrindinių pamainų registrų, todėl lengviau apie tai sužinoti, bet taip atsitiko, kad tai buvo vienintelis, kurį turėjau (lol!) Šis pamokymas apima tai, kaip šis lustas veikia, kaip jį prijungti ir sujunkite jį su „arduino“, įskaitant keletą pavyzdžių eskizų ir ledų grandinių. Tikiuosi, kad jums visiems patinka!

1 žingsnis: Taigi, kas yra pamainų registrai?

Kaip minėta anksčiau, jie yra įvairių skonių, ir aš taip pat paminėjau, kad naudoju 74HC164 8 bitų serijinį lygiagretųjį išjungimą, neužrakintą, pamaininį registrą, ką tai reiškia?!? Pirma, pavadinimas 74-reiškia jo dalį 74xx logikos šeimoje, ir kadangi pagal savo logiką jis negali tiesiogiai valdyti labai didelės srovės (16–20 mA visam lustui yra įprasta), jis perduoda tik signalus, bet tai nereiškia tas signalas nesiruošia tranzistoriui, kuris gali perjungti didesnę srovės apkrovą. HC reiškia didelės spartos CMOS įrenginį, apie tai galite perskaityti žemiau esančioje nuorodoje, tačiau iš esmės apie tai reikia žinoti, kad jis yra žemas maitinimo įrenginį ir veiks nuo 2 iki 5 voltų (taigi, jei naudojate 3,3 voltų arduino, viskas gerai) Be to, jis gali tinkamai veikti dideliu greičiu, šis lustas turi įprastą 78 MHz greitį, tačiau galite veikti tiek lėtai, tiek greitai (kol nepradės klysti) kaip norite www.kpsec.freeuk.com/components/74series.htm164 yra šio lusto modelio numeris, yra didelė jų schema wikipediaen.wikipedia.org/wiki/List_of_7400_series_integrated_circuits Kitas, 8 bitų Pamainų registrą sudaro flip flop grandinės, flip flop yra 1 bitas atminties, šis ha s 8 (arba 1 baitas atminties). Kadangi tai yra atmintis, jei jums nereikia atnaujinti registro, galite tiesiog nustoti su juo „kalbėtis“ir jis išliks bet kokioje būsenoje, kurią palikote, kol vėl su juo „kalbėsite“arba atkursite maitinimą. kiti 7400 loginės serijos poslinkių registrai gali eiti iki 16 bitų nuosekliai. Tai reiškia, kad jūsų „arduino“siunčia duomenis serijiniu būdu (vienas po kito įjungia impulsus), o pamainų registras kiekvieną bitą padeda ant teisingo išvesties kaiščio. Šis modelis reikalauja tik dviejų laidų valdymo, todėl galite naudoti 2 skaitmeninius kaiščius „arduino“ir pertraukti tuos 2 iki 8 daugiau skaitmeninių išėjimų kai kurie kiti modeliai yra lygiagrečiai nuosekliai, jie daro tą patį, bet kaip įvestys į „arduino“(pvz., NES žaidimų pultas) neužsifiksavęs Jei tai reikalinga, tai gali būti šio lusto žlugimas. Duomenims patekus į poslinkių registrą serijiniu būdu, jie rodomi ant pirmojo išvesties kaiščio, kai įvedamas laikrodžio impulsas, pirmasis bitas pasislenka per 1 vietą, sukuriant slinkties efektą išėjimams, pavyzdžiui, išėjimuose bus rodomas 00000001 kaip 101001000100001000001000000100000001Jei kalbate su kitais loginiais įrenginiais, kurie naudoja tą patį laikrodį ir to nesitiki, tai gali sukelti problemų. Užrakinti pamainų registrai turi papildomą atminties rinkinį, todėl kai duomenys bus įvesti į registrą, galite apversti jungiklį ir parodyti išvestis, tačiau jis prideda kitą laidą, programinę įrangą ir dalykus, kuriuos reikia sekti. Šios instrukcijos atveju mes valdome LED ekranus, slinkimo efektas įvyksta taip greitai, kad jūs to nematote (išskyrus pirmą kartą įjungus lustą), o baitui esant pamainų registre nebereikia slinkti. ir 16LED 4x4 taškų matrica su šiuo lustu ir programine įranga „arduino“, naudojant tik 2 skaitmeninius kaiščius (+ maitinimas ir žemė)

2 žingsnis: Pagrindiniai laidai ir veikimas

Laidai 74HC164 yra 14 kontaktų lustas, jis turi 4 įvesties kaiščius, 8 išvesties kaiščius, maitinimą ir įžeminimą, todėl galite pradėti nuo viršaus. 1 ir 2 kaiščiai yra nuoseklūs įėjimai, jie yra sukonfigūruoti kaip logiški IR vartai, o tai reiškia, kad jie abu turi būti aukšto loginio lygio (ty 5 voltai), kad bitą būtų galima vertinti kaip 1, bet žemos būsenos (0 voltų) abiejose pusėse bus skaitoma kaip nulis. Mums to tikrai nereikia ir ją lengviau tvarkyti programinėje įrangoje, todėl pasirinkite vieną ir susiekite ją su V+, kad ji visada būtų aukšta. Aš pasirenku naudoti trumpiklį nuo 1 kaiščio iki 14 kaiščio (V+), nes galite tiesiog perkelti duonos lentos trumpiklį virš lusto. Vienas likęs nuoseklusis įėjimas (2 schema mano schemose) gaus skaitmeninį arduino 2 kaištį. 74HC164 3, 4, 5 ir 6 kaiščiai yra pirmieji 4 išvesties baitai Pin 7 jungiasi prie žemės Šokinėjimas į dešinę, 8 kaištis yra laikrodžio kaištis, taip pamainos registras žino, kad kitas serijinis bitas yra paruoštas skaitymui, jis turėtų būti prijungtas prie 3 arduino skaitmeninio kaiščio. 9 kaištis yra išvalyti visą registrą iš karto, jei jis sumažėja, jūs turite galimybę juo naudotis, bet nieko šiame nesuprantamame nėra, todėl pririškite jį prie V+kaiščių 10, 11 12 ir 13 yra paskutiniai 4 išvesties baitai 14 yra lustų galia Operacija Pirmiausia turite nustatyti nuoseklųjį įėjimą iš registro (skaitmeninis kaištis 2 ant arduino) aukštas arba žemas, toliau reikia apversti laikrodžio kaištį (skaitmeninis kaištis 3) nuo žemo iki aukšto, pamainos registras skaitys nuoseklaus įvesties duomenis ir perkelia išvesties kaiščius 1, pakartokite 8 kartus ir nustatėte visus 8 išėjimus. Tai galima padaryti ranka naudojant kilpas ir skaitmeninius įrašus „arduino IDE“, bet kadangi t jis yra labai paplitęs aparatūros lygio ryšys (SPI), jie turi vieną funkciją, kuri tai atlieka už jus. shiftOut (dataPin, clockPin, bitOrder, value) Tiesiog pasakykite, kur duomenys ir laikrodžio kaiščiai prijungti prie „arduino“, kokiu būdu siųsti duomenis ir ką siųsti, o jais pasirūpinama už jus (patogu)

3 žingsnis: projektai

Gerai, užteks paskaitos ir teorijos, su šiuo lustu galime padaryti ką nors įdomaus! Šioje pamokoje galima išbandyti 3 projektus, pirmuosius du lengva ir galima iš karto iškepti. Trečioji, 4x4 LED matrica, reikalauja daugiau laiko ir sumanymo dėl LED laidų. 1 dalių sąrašas Projektas 1: „2 laidų“juostinė diagrama LED ekrano valdiklis 1 * 74HC164 Pamainų registras suderinamas (5v) 1 * 330 omų 1/4 vatų rezistorius 8 * normalios išvesties raudonos šviesos diodų 12 * jungiamieji laidai 2 projektas: „2 laidų“7 segmentų ekrano valdiklis 1 * 74HC164 Pamainų registras) 1 * 330 omų 1/4 vatų rezistorius 1 * bendras septynių segmentų katodo ekranas 1 * 4 vatų rezistorius įjunkite visus šviesos diodus vienu metu kaip stabdžių žibintą)

4 žingsnis: 1 projektas [pt 1]: „2 laidų“juostos grafikos LED ekrano valdiklio aparatinė įranga

Prijunkite „arduino“ir „shift“registrą pagal schemą, aš jau turiu 10 segmentų juostos grafinį ekraną, paruoštą naudoti duonos plokštėje, ir tai pamatysite paveikslėlyje, tačiau tą patį galite padaryti su atskirais LED antrame puslapyje Aš pareiškiau, kad tai nėra vairuotojo įrenginiai, kad jie yra loginiai įrenginiai, per kuriuos gali praeiti nedidelis srovės kiekis. Norint paleisti 8 šviesos diodus, išlaikant paprastą grandinę ir nekeičiant pamainos registro, reikia šiek tiek apriboti srovę. Šviesos diodai yra prijungti lygiagrečiai ir turi bendrą pagrindą (bendrą katodą) prieš įjungdami maitinimą maitinimo įžeminimui, jie turi praeiti per 330 omų rezistorių, apribojant bendrą srovės kiekį, kurį visi šviesos diodai galėtų naudoti, iki 10 mA (esant 5 voltų įtampai). Dėl to šviesos diodai būna blogai atrodantys, tačiau jie užsidega ir taip tarnauja šiame pavyzdyje, norint valdyti šviesos diodus tinkama srove, turėsite įterpti tranzistorių, kuriame poslinkių registras galėtų įjungti / išjungti didesnį srovės šaltinį (žr. 3 projektą). Norėdami prisijungti prie „arduino“skaitmeninio kaiščio # 2 Perkelimo registro laikrodžio kaištis (8 kaištis) turi būti prijungtas prie skaitmeninio „arduino“kaiščio # 3

5 žingsnis: 1 projektas [2 p.]: „2 laidų“juostos grafikos LED ekrano valdiklio programinė įranga

1 pavyzdys: atidarykite failą „_164_bas_ex.pde“„Arduino IDE“viduje - tai paprastas eskizas, leidžiantis tiesiog įjungti arba išjungti šviesos diodų rodymą juostos grafikos ekrane. Pirmosios 2 eilutės apibrėžia PIN kodus, kuriuos naudosime duomenims ir laikrodžiui, naudokite #define per const sveiką skaičių, man lengviau įsiminti, ir vieniems ar kitiems nėra jokios naudos, kai surenkami #define data 2 #apibrėžti laikrodį 3 toliau yra tuštumos sąrankos funkcija, ji veikia tik vieną kartą, todėl arduino pasisuka įjungtas, nustato pamainų registrą ir neturi nieko kito. Viduje tuštumos nustatymo funkcijos laikrodį ir duomenų kaiščius nustatome kaip OUTPUT kaiščius, tada naudodami „shiftOut“funkciją duomenis siunčiame į „shift register void setup“() {pinMode (clock, OUTPUT); // padaryti laikrodžio kaištį išvesties pinMode (duomenys, OUTPUT); // padaryti duomenų kaištį išvesties poslinkiu (duomenys, laikrodis, LSBFIRST, B10101010); // siųsti šią dvejetainę reikšmę pamainų registrui} Funkcijoje shiftOut galite pamatyti jos argumentus duomenys yra duomenų kaištis, laikrodis yra laikrodžio kaištis elementas, esantis už B, yra mažiausias reikšmingas bitas Pirma, jis įvedamas pirmiausia, todėl baigiasi paskutine išvestimi, kai visi 8 bitai yra įvedami B10101010 yra dvejetainė vertė, siunčiama į pamainų registrą, ir ji įjungs kiekvieną nelyginę šviesą, pabandykite žaisti su skirtingomis reikšmėmis, kad įjungtumėte arba išjungtumėte skirtingus modelius ir galiausiai tuščią tuštumos ciklą (nes jums to reikia, net jei nenaudojate) kaip ir pirmosios 8 pirmojo pavyzdžio eilutės, iš tikrųjų jos nepasikeis jokiam kitam projektui, todėl #define data 2 #define clock 3void setup () {pinMode (clock, OUTPUT); // padaryti laikrodžio kaištį išvesties pinMode (duomenys, OUTPUT); // padaryti duomenų kaištį išvestimi Bet dabar tuščioje sąrankoje yra 8 ciklo skaičiavimai, jie paima tuščią baitą ir perkelia 1 bitą vienu metu, pradedant nuo kairiausio bito ir judant į dešinę. Tai yra atgal nuo pirmojo pavyzdžio, kai pradėjome nuo dešiniojo bito ir dirbome į kairę, tačiau naudojant MSBFIRST perjungimo funkcija siunčia duomenis teisingu būdu. Taip pat pridedame vėlavimą for ciklui, kad jis sulėtėtų pakankamai, kad būtų matomas. for (int i = 0; i <8; ++ i) // 0 - 7 do {shiftOut (duomenys, laikrodis, MSBFIRST, 1 << i); // bitų perkėlimas į logikos aukštą (1) reikšmę i delay (100); // atidėti 100 ms arba jūs to nematytumėte}} void loop () {} // kol kas tuščia kilpa įkelkite scenarijų ir dabar turėtumėte matyti, kad juostos diagrama užsidega kiekviena šviesa po vieną

6 žingsnis: 2 projektas: „2 laidų“7 segmentų ekrano valdiklis

Pažvelkite į 7 segmentų ekrano kištuką (aš turėjau tik dvigubą, bet tik pusę) ir naudokite žemiau esantį piešinį, kad kiekvieną segmentą prijungtumėte prie teisingo poslinkio registro bitų 1 = kaištis 3 bitai 2 = kaištis 4 bitai 3 = kaištis 5 bitų 4 = kaištis 6 bitai 5 = kaištis 10 bitų 6 = kaištis 11 bitų 7 = kaištis 12 bitų 8 = kaištis 13 (jei norite naudoti dešimtainį tašką) Ir ekrano katodas per 330 omų rezistorių ir į maitinimo šaltinį dabar atidarykite seven_seg_demo.pde „arduino IDE“Pirmiausia matote, kur mes apibrėžiame duomenis ir laikrodžio smeigtukus #define data 2 #define clock 3 Toliau visus simbolių modelius nustatome dvejetainiu būdu, tai yra gana paprasta, jei reikia vidurinio segmento, žiūrėkite žemiau esantį brėžinį įveskite vieną, tada ar jums reikia viršutinio segmento, jei taip, įveskite kitą, tęskite tai daryti, kol apimsite visus 8 segmentus, pastebėkite, kad mano dešinysis bitas (8 bitas) visada yra 0, todėl niekada neįjungiu dešimtainio skaičiaus taškas. baitas nulis = B01111110; vienas baitas = B00000110; du baitai = B11011010; trečias baitas = B11010110; ketvirtas baitas = B10100110; penktas baitas = B11110100; šeštas baitas = B11111100; septintas baitas = B01000110; aštuntas baitas = B111111101; baitas devyni; toliau void setup nustatome savo duomenis ir laikrodžio kaiščius į išėjimus void setup () {pinMode (clock, OUTPUT); // padaryti laikrodžio kaištį išvesties pinMode (duomenys, OUTPUT); // kad duomenų kaištis būtų išvestis 0-9 ir kartokite amžinai. void loop () {shiftOut (duomenys, laikrodis, LSBFIRST, nulis); vėlavimas (500); shiftOut (duomenys, laikrodis, LSBFIRST, vienas); vėlavimas (500); shiftOut (duomenys, laikrodis, LSBFIRST, du); vėlavimas (500); shiftOut (duomenys, laikrodis, LSBFIRST, trys); vėlavimas (500); shiftOut (duomenys, laikrodis, LSBFIRST, keturi); vėlavimas (500); shiftOut (duomenys, laikrodis, LSBFIRST, penki); vėlavimas (500); shiftOut (duomenys, laikrodis, LSBFIRST, šeši); vėlavimas (500); shiftOut (duomenys, laikrodis, LSBFIRST, septyni); vėlavimas (500); shiftOut (duomenys, laikrodis, LSBFIRST, aštuoni); vėlavimas (500); shiftOut (duomenys, laikrodis, LSBFIRST, devyni); vėlavimas (500);}

7 žingsnis: 3 projektas [1 punktas]: „2 laidų“4x4 LED matricos ekranas

4x4 šviesos diodų matricos projektas yra šiek tiek sudėtingesnis, tačiau beveik viskas yra statoma, aš pasirenku, kad mano litavimas būtų atliekamas ant perforatoriaus, bet turėtų būti įmanoma pakartoti ant duonos lentos, tik daug labiau išdėstytos. skiriasi tuo, kad poslinkių registras tiesiogiai nekelia šviesos diodų, o poslinkio registro išėjimai per 1Kohm rezistorių siunčiami į NpN tranzistoriaus bazę, kai bitų išėjimas yra didelis, jis leidžia pakankamai srovės ir įtampos patekti į tranzistorius, norint perjungti jungtį tarp kolektoriaus ir emiterio, kolektoriai yra prijungti prie „tvirto“reguliuojamo 5 voltų. Tranzistorių spinduoliai yra prijungti prie 150 omų rezistorių, o rezistoriai yra susieti su 4 LED iš eilės anodais ir apriboja eilutę iki 20 m stulpeliai, kiekvienas eilutė gauna rezistorių ir tranzistorių, kiekviename stulpelyje šviesos diodų katodai yra susieti, pateko į tranzistoriaus kolektorių, kurio bazę taip pat valdo poslinkių registras, ir galiausiai į žemę. Didelė schemos versija www.instructables.com/files/orig/F7J/52X0/G1ZGOSRQ/F7J52X0G1ZGOSRQ.jpg

8 veiksmas: 3 projektas [2 p.]: „2 laidų“4x4 LED matricos ekranas

Perkėlimo registras valdo ir anodą, ir šviesos diodų katodus YX formatu, pažiūrėkite į 1 bitą 1 = 1 stulpelis (dešinysis) bitas 2 = 2 stulpelis 3 = 3 bitų 4 = 4 stulpelio 5 = 1 eilutės (aukščiausias) bitas 6 = 2 bitų eilutė 7 = 3 bitų eilutė 8 = 4 eilutė Norėdami sukurti vaizdą, nubrėžkite 4x4 kvadratą ant grafiko popieriaus ir užpildykite, kuriuos norite rodyti, tada sukurkite YX lentelę. Žemiau pamatysite panašumo atvaizdavimą ir tai, ką geriausiai galima padaryti naudojant 4x4 pikselius _4x4.pde failą arduino IDE pamatysite mūsų senus 2 draugus #define data 2 #define clock 3, tada sveikųjų skaičių masyvas int img = {1, 1, 4, 1, 1, 3, 4, 3, 2, 4, 3, 4}; Jei pažvelgtumėte į tai tik mano užrašytų YX koordinačių sąrašas, būtų labai skaudu užfiksuoti šias vertes rankiniu būdu, o mes turime kompiuterį … leiskite tai padaryti! Judant toliau yra tuščia sąranka mūsų laikrodis ir duomenų smeigtukai OUTPUTS void setup () {pinMode (laikrodis, OUTPUT); // padaryti laikrodžio kaištį išvesties pinMode (duomenys, OUTPUT); // padaryti duomenų kaištį išvestį3} Ir painiai atrodanti tuštumos kilpa, norint pradėti viską, reikia paskelbti kai kuriuos vietinius kintamuosius negaliojančia kilpa () {int Y; int X; baitas; Tada a ciklui, ši kilpa turi būti tiek pat, kiek įrašų img masyve, šiam vaizdui naudojau tik 6 pikselius, taigi gaunamos 12 YX koordinatės. Aš praleidžiu kiekvieną kitą skaičių, naudodamas i += 2, nes mes skaitome 2 koordinates vienoje kilpoje (int i = 0; i <12; i += 2) // taškų skaičius img masyve, šiuo atveju 12 {Dabar mes skaitome Y įrašą masyve ir atimame vieną iš jo vertės, nes baitai prasideda ne nuo vieno, jie prasideda nuo nulio, bet mes skaičiavome nuo 1 // gauname pirmąją YX laidų porą Y = (img - 1); // atimti vieną, nes bitų skaičius prasideda nuo 0 Toliau mes skaitome X įrašą [i + 1] masyve ir atimame vieną iš jo vertės dėl tos pačios priežasties X = (img [i + 1] - 1); Gavę pikselio YX reikšmes, mes darome šiek tiek bitų arba matematikos ir perkeliame į kairę. Pirmiausia turime perskaityti X reikšmę ir, kad ir kokia jos vertė būtų, perkelkite ją daug vietų + 4 kairėje, taigi, jei X yra 4 ir pridėkite 4, tai yra 8 bitas (MSB), dar kartą žiūrint į diagramą … 1 bitas = 1 stulpelis (dešinysis kraštas) 2 bitas = 2 stulpelis 3 = 3 stulpelis 4 = 4 stulpelis 5 = 1 eilutė (aukščiausias) bitas 6 = 2 bitų eilutė 7 = 3 eilutė 8 bitai = 4 eilutė 8 bitas yra paskutinė eilutė Toliau Y reikšmė taip pat perkeliama į kairę, šį kartą tik savaime, nieko nepridedama. Galiausiai abu yra arba sudedami į 1 baitą, o ne 2 pusbaitus (nibles), naudojant bitų arba (simbolis |) užima du baitus ir iš esmės juos sujungia, tarkime, X = 10000000Y = 00000001 -------------------- OR = 10000001 4 eilutės 1 stulpelis išeina = 1 << (X + 4) | 1 << Y; Ir galiausiai perjunkite, kad būtų rodomas dabartinis vaizdas, ir darykite tai tol, kol masyve nebeliks duomenų … atidėkite akimirką ir kartokite amžinai, nes mes perkėlėme duomenis į kairę ir mums reikia, kad MSB būtų ant paskutinio išvesties kaiščio pamainų registro pirmiausia išsiųskite jį. shiftOut (duomenys, laikrodis, MSBFIRST, out); // perkelti baitą į mūsų registro uždelsimą (1); // atidėkite jį, kad jis turėtų galimybę palikti šviesos tašką jūsų akyse. Nesivaržykite kurti savo vaizdus ir efektus, yra 3 failų pavyzdžiai, šypsenėlė ir šachmatų lenta (kuri labiau panaši į juosteles), ir pagaliau atsitiktinis blizgučių gamintojas

9 žingsnis: Išvada

Visa tai yra gana patogus mažas lustas, ir aš džiaugiuosi, kad pašalinau jį iš seno elektronikos gabalo, nukreipto į šiukšliadėžę. Jis gali būti naudojamas ne tik ekrano sistemoms, bet ir kitiems dalykams, tačiau visiems patinka šviesos ir greitas atsiliepimas tai, kas vyksta, yra labai naudinga tokiems vizualiems mąstytojams kaip aš. Taip pat prašau atleisti mano kodą, arduino turiu tik nuo trečiosios spalio savaitės, ir tai buvo gana didelis avarijos kursas. Bet tai yra puikus dalykas sistemoje, jei sėdite ir dirbate su ja, joje yra daug puikių funkcijų, kurios leidžia lengvai valdyti pasaulį naudojant 8 bitų mikrovaldiklį. Kaip visada, klausimai ir komentarai yra labai laukiami ir ačiū už skaitydamas, tikiuosi, kad daug sužinojai