2.4 Mikrochip - 74HC595

Willkommen zu diesem spannenden Projekt! In diesem Projekt werden wir den 74HC595-Chip verwenden, um eine fließende Anzeige von 8 LEDs zu steuern.

Stellen Sie sich vor, dieses Projekt auszulösen und einen faszinierenden Lichtfluss zu beobachten, als ob ein funkelnder Regenbogen zwischen den 8 LEDs hin und her springt. Jede LED wird nacheinander aufleuchten und schnell verblassen, während die nächste LED weiterhin strahlt und einen wunderschönen und dynamischen Effekt erzeugt.

Durch die clevere Nutzung des 74HC595-Chips können wir die Ein- und Ausschaltzustände mehrerer LEDs steuern, um den fließenden Effekt zu erreichen. Dieser Chip verfügt über mehrere Ausgangspins, die in Serie geschaltet werden können, um die Reihenfolge der LED-Beleuchtung zu steuern. Darüber hinaus ermöglicht die Erweiterbarkeit des Chips, problemlos mehr LEDs zur fließenden Anzeige hinzuzufügen und noch spektakulärere Effekte zu erzeugen.

Benötigte Komponenten

Für dieses Projekt benötigen wir die folgenden Komponenten.

Es ist definitiv praktisch, ein ganzes Set zu kaufen, hier ist der Link:

Name	ARTIKEL IN DIESEM KIT	LINK
ESP32 Starter Kit	320+	ESP32 Starter Kit

Sie können sie auch separat über die unten stehenden Links kaufen.

KOMPONENTENBESCHREIBUNG	KAUF-LINK
ESP32 WROOM 32E	BUY
ESP32-Kameraerweiterung	-
Steckbrett	BUY
Überbrückungsdrähte	BUY
Widerstand	BUY
LED	BUY
74HC595	BUY

Verfügbare Pins

Hier ist eine Liste der verfügbaren Pins auf dem ESP32-Board für dieses Projekt.

Verfügbare Pins

IO13, IO12, IO14, IO27, IO26, IO25, IO33, IO32, IO15, IO2, IO0, IO4, IO5, IO18, IO19, IO21, IO22, IO23

Schaltplan

• Wenn MR (Pin10) High-Level und CE (Pin13) Low-Level ist, werden Daten im ansteigenden Flanken von SHcp eingegeben und gehen durch die ansteigende Flanke von SHcp ins Speicherregister.

• Wenn die beiden Uhren miteinander verbunden sind, ist das Schieberegister immer einen Puls früher als das Speicherregister.

• Es gibt einen seriellen Schiebeeingang (DS), einen seriellen Ausgang (Q7‘) und einen asynchronen Reset-Knopf (niedriges Niveau) im Speicherregister.

• Das Speicherregister gibt einen Bus mit einem parallelen 8-Bit und in drei Zuständen aus.

• Wenn OE aktiviert ist (niedriges Niveau), werden die Daten im Speicherregister auf den Bus(Q0 ~ Q7) ausgegeben.

Verdrahtung

Code

Bemerkung

• Öffnen Sie die Datei 2.4_microchip_74hc595.py, die sich im Pfad esp32-starter-kit-main\micropython\codes befindet, oder kopieren und fügen Sie den Code in Thonny ein. Klicken Sie dann auf „Aktuelles Skript ausführen“ oder drücken Sie F5, um es auszuführen.

• Stellen Sie sicher, dass Sie den Interpreter „MicroPython (ESP32).COMxx“ in der unteren rechten Ecke ausgewählt haben.

import machine
import time

# Initialize the pins for the 74HC595 shift register
sdi = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT)  # DS
rclk = machine.Pin(27, machine.Pin.OUT)  # STcp
srclk = machine.Pin(26, machine.Pin.OUT)  # SHcp

# Define the hc595_shift function to shift data into the 74HC595 shift register
def hc595_shift(dat):
    # Set the RCLK pin to low
    rclk.off()

    # Iterate through each bit (from 7 to 0)
    for bit in range(7, -1, -1):
        # Extract the current bit from the input data
        value = 1 & (dat >> bit)

        # Set the SRCLK pin to low
        srclk.off()

        # Set the value of the SDI pin
        sdi.value(value)

        # Clock the current bit into the shift register by setting the SRCLK pin to high
        srclk.on()

    # Latch the data into the storage register by setting the RCLK pin to high
    rclk.on()

num = 0

# Shift data into the 74HC595 to create a moving LED pattern
for i in range(16):
    if i < 8:
        num = (num << 1) + 1  # Shift left and set the least significant bit to 1
    elif i >= 8:
        num = (num & 0b01111111) << 1  # Mask the most significant bit and shift left
    hc595_shift(num)  # Shift the current value into the 74HC595
    print("{:0>8b}".format(num))  # Print the current value in binary format
    time.sleep_ms(200)  # Wait 200 milliseconds before shifting the next value

Während der Ausführung des Skripts sehen Sie, wie die LEDs nacheinander aufleuchten und dann in der ursprünglichen Reihenfolge ausschalten.

Wie funktioniert das?

Dieser Code wird verwendet, um ein 8-Bit-Schieberegister (74595) zu steuern und verschiedene binäre Werte an das Schieberegister auszugeben, wobei jeder Wert für eine bestimmte Zeit auf einer LED angezeigt wird.

1. Der Code importiert die Module machine und time, wobei das Modul machine zur Steuerung der Hardware-I/O und das Modul time für die Implementierung von Zeitverzögerungen und anderen Funktionen verwendet wird.

   import machine
   import time
   

2. Drei Ausgangsports werden mit der Funktion machine.Pin() initialisiert und entsprechen dem Datenport (SDI), Speichertaktport (RCLK) und Schieberegistertaktport (SRCLK) des Schieberegisters.

   # Initialize the pins for the 74HC595 shift register
   sdi = machine.Pin(25, machine.Pin.OUT)  # DS
   rclk = machine.Pin(27, machine.Pin.OUT)  # STcp
   srclk = machine.Pin(26, machine.Pin.OUT)  # SHcp
   

3. Eine Funktion namens hc595_shift() wird definiert, um ein 8-Bit-Daten an das Schieberegister zu schreiben.

   def hc595_shift(dat):
       # Set the RCLK pin to low
       rclk.off()
   
       # Iterate through each bit (from 7 to 0)
       for bit in range(7, -1, -1):
           # Extract the current bit from the input data
           value = 1 & (dat >> bit)
   
           # Set the SRCLK pin to low
           srclk.off()
   
           # Set the value of the SDI pin
           sdi.value(value)
   
           # Clock the current bit into the shift register by setting the SRCLK pin to high
           srclk.on()
   
       # Latch the data into the storage register by setting the RCLK pin to high
       rclk.on()
   

4. Über die for-Schleife.

   for i in range(16):
           if i < 8:
              num = (num << 1) + 1  # Shift left and set the least significant bit to 1
           elif i >= 8:
               num = (num & 0b01111111) << 1  # Mask the most significant bit and shift left
           hc595_shift(num)  # Shift the current value into the 74HC595
           print("{:0>8b}".format(num))  # Print the current value in binary format
           time.sleep_ms(200)  # Wait 200 milliseconds before shifting the next value
   

   • Die Variable i wird verwendet, um den Ausgabebinärwert zu steuern. In den ersten 8 Iterationen wird der Wert von num sukzessive 00000001, 00000011, 00000111, …, 11111111 sein, der um ein Bit nach links verschoben und dann um 1 erhöht wird.

   • In den 9. bis 16. Iterationen wird das höchste Bit von 1 zuerst in 0 geändert und dann um ein Bit nach links verschoben, was zu den Ausgabewerten 00000010, 00000100, 00001000, …, 10000000 führt.

   • In jeder Iteration wird der Wert von num an die Funktion hc595_shift() übergeben, um das Schieberegister zu steuern, um den entsprechenden Binärwert auszugeben.

   • Gleichzeitig mit dem Ausgeben des Binärwerts gibt die Funktion print() den Binärwert als Zeichenkette an das Terminal aus.

   • Nach dem Ausgeben des Binärwerts pausiert das Programm 200 Millisekunden mit der Funktion time.sleep_ms(), damit der Wert auf der LED für eine bestimmte Zeit angezeigt bleibt.