移位寄存器如何獲得更多空閑I/O引腳來連接更多傳感器

在嵌入式設(shè)計(jì)中，微控制器中存在沒有足夠的I/O引腳的可能性。這可能是由于任何原因造成的，可能是您的應(yīng)用程序需要多個(gè) LED，或者您想使用多個(gè) 7 段顯示器，但您的微控制器中沒有所需的 I/O 引腳。這里有一個(gè)完美的組件，移位寄存器。移位寄存器接受串行數(shù)據(jù)并提供并行輸出。它只需要3 個(gè)引腳即可與您的微控制器連接，您將從中獲得超過 8 個(gè)輸出引腳。其中一個(gè)流行的移位寄存器是74HC595。它具有8位存儲(chǔ)寄存器和8位移位寄存器。

您將向移位寄存器提供串行數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)將被鎖存于存儲(chǔ)寄存器上，然后存儲(chǔ)寄存器將控制 8 個(gè)輸出。如果您想要更多輸出，只需添加另一個(gè)移位寄存器。通過級(jí)聯(lián)兩個(gè)移位寄存器，您將獲得額外的 8 個(gè)輸出，總共 16 位輸出。

移位寄存器 74HC595：

這是根據(jù)數(shù)據(jù)表的74HC595的引腳圖-

HC595 有 16 針;如果我們看到數(shù)據(jù)表，我們將了解引腳功能-

QA至QH，從引腳號(hào)1到7和15用作移位寄存器的8位輸出，其中引腳14用于接收串行數(shù)據(jù)。還有關(guān)于如何使用其他引腳和利用移位寄存器的其他功能的真值表。

當(dāng)我們編寫用于連接74HC595的代碼時(shí)，我們將應(yīng)用此真值表來獲取所需的輸出。

所需組件：

PIC16F877A

2個(gè)33pF陶瓷盤式電容器

20兆赫晶體

4.7k 電阻

8顆發(fā)光二極管

1k 電阻器 -1 個(gè)（如果需要每個(gè) LED 上的單獨(dú)電阻器，則需要 8 個(gè) 1k 電阻器）

74HC595 集成電路

5V墻上適配器

PIC 編程環(huán)境

面包板和電線

電路圖：

在電路圖中，我們連接了串行數(shù)據(jù)引腳;時(shí)鐘和選通（鎖存）引腳分別位于微控制器的RB0，RB1和RB2引腳上。在這里，我們使用一個(gè)電阻器用于8個(gè)LED。根據(jù)真值表，我們通過將74HC595的引腳13接地來啟用輸出。QH引腳保持打開狀態(tài)，因?yàn)槲覀儾粫?huì)用它級(jí)聯(lián)另一個(gè)74HC595。我們通過將移位寄存器的引腳10與VCC連接來禁用清除輸入標(biāo)志。

晶體振蕩器連接在微控制器的 OSC 引腳上。PIC16F877A 沒有任何內(nèi)部振蕩器。在本項(xiàng)目中，我們將使用移位注冊(cè)表從 Q0 到 Q7逐個(gè)點(diǎn)亮 lead。

我們?cè)诿姘逯袠?gòu)建了電路-

代碼說明：

文末給出了使用移位寄存器控制LED的完整代碼。與往常一樣，我們需要在PIC微控制器中設(shè)置配置位。

#pragma config FOSC = HS // Oscillator Selection bits (HS oscillator)

#pragma config WDTE = OFF // Watchdog Timer Enable bit (WDT disabled)

#pragma config PWRTE = OFF // Power-up Timer Enable bit (PWRT disabled)

#pragma config BOREN = ON // Brown-out Reset Enable bit (BOR enabled)

#pragma config LVP = OFF // Low-Voltage (Single-Supply) In-Circuit Serial Programming Enable bit (RB3/PGM pin has PGM function; low-voltage programming enabled)

#pragma config CPD = OFF // Data EEPROM Memory Code Protection bit (Data EEPROM code protection off)

#pragma config WRT = OFF // Flash Program Memory Write Enable bits (Write protection off; all program memory may be written to by EECON control)

#pragma config CP = OFF // Flash Program Memory Code Protection bit (Code protection off)

之后，我們聲明了延遲所需的晶體頻率和74HC595的引腳聲明。

#include

/*

Hardware related definition

*/

#define _XTAL_FREQ 20000000 //Crystal Frequency, used in delay

#define DATA_595 PORTBbits.RB0

#define STROBE_595 PORTBbits.RB1

#define CLK_595 PORTBbits.RB2

接下來我們聲明了 system_init（） 函數(shù)來初始化引腳方向。

void system_init(void){

TRISB = 0x00;

}

我們使用兩種不同的函數(shù)創(chuàng)建了時(shí)鐘脈沖和鎖存脈沖

/*

*This function will enable the Clock.

*/

void clock(void){

CLK_595 = 1;

__delay_us(500);

CLK_595 = 0;

__delay_us(500);

}

和

/*

*This function will strobe and enable the output trigger.

*/

void strobe(void){

STROBE_595 = 1;

__delay_us(500);

STROBE_595 = 0;

}

在這兩個(gè)函數(shù)之后，我們聲明了data_submit（無符號(hào) int data）函數(shù)以向74HC595提交串行數(shù)據(jù)。

void data_submit(unsigned int data){

for (int i=0 ; i<8 ; i++){

DATA_595 = (data >> i) & 0x01;

clock();

}

strobe(); // Data finally submitted

}

在此函數(shù)中，我們接受 8 位數(shù)據(jù)并使用兩個(gè)按位運(yùn)算符左移和AND運(yùn)算符發(fā)送每個(gè)位。我們首先逐個(gè)移動(dòng)數(shù)據(jù)，并使用帶有 0x01 的 AND 運(yùn)算符找出確切的位是 0 還是 1。每個(gè)數(shù)據(jù)都由時(shí)鐘脈沖存儲(chǔ)，最終數(shù)據(jù)輸出使用鎖存器或選通脈沖完成。在此過程中，數(shù)據(jù)輸出將首先是MSB（最高有效位）。

在主函數(shù)中，我們提交了二進(jìn)制文件，并逐個(gè)將輸出引腳調(diào)高。

system_init(); // System getting ready

while(1){

data_submit(0b00000000);

__delay_ms(200);

data_submit(0b10000000);

__delay_ms(200);

data_submit(0b01000000);

__delay_ms(200);

data_submit(0b00100000);

__delay_ms(200);

data_submit(0b00010000);

__delay_ms(200);

data_submit(0b00001000);

__delay_ms(200);

data_submit(0b00000100);

__delay_ms(200);

data_submit(0b00000010);

__delay_ms(200);

data_submit(0b00000001);

__delay_ms(200);

data_submit(0xFF);

__delay_ms(200);

}

return;

}

這就是移位寄存器可用于在任何微控制器中獲得更多空閑I/O引腳以連接更多傳感器的方式。