2.4 Microchip - 74HC595

¡Bienvenidos a este emocionante proyecto! En este proyecto, utilizaremos el chip 74HC595 para controlar una secuencia fluida de 8 LEDs.

Imagina activar este proyecto y ser testigo de un flujo hipnotizante de luz, como si un arcoíris chispeante saltara entre los 8 LEDs. Cada LED se iluminará uno tras otro y se apagará rápidamente, mientras el siguiente LED sigue brillando, creando un efecto dinámico y espléndido.

Mediante el uso ingenioso del chip 74HC595, podemos controlar los estados de encendido y apagado de múltiples LEDs para lograr el efecto fluido. Este chip tiene múltiples pines de salida que pueden conectarse en serie para controlar la secuencia de iluminación de los LEDs. Además, gracias a la capacidad de expansión del chip, podemos añadir fácilmente más LEDs a la secuencia, creando efectos aún más espectaculares.

Componentes Necesarios

En este proyecto, necesitamos los siguientes componentes.

Es definitivamente conveniente comprar un kit completo, aquí tienes el enlace:

Nombre	ELEMENTOS EN ESTE KIT	ENLACE
Kit de Inicio ESP32	320+	ESP32 Starter Kit

También puedes comprarlos por separado en los siguientes enlaces.

INTRODUCCIÓN DE COMPONENTES	ENLACE DE COMPRA
ESP32 WROOM 32E	BUY
Extensión de Cámara ESP32	-
Protoboard	BUY
Cables Puente	BUY
Resistor	BUY
LED	BUY
74HC595	BUY

Pines Disponibles

Aquí tienes una lista de los pines disponibles en la placa ESP32 para este proyecto.

Pines Disponibles

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

Esquemático

• Cuando MR (pin10) está en alto y CE (pin13) en bajo, los datos se ingresan en el flanco ascendente de SHcp y pasan al registro de memoria a través del flanco ascendente de SHcp.

• Si los dos relojes están conectados juntos, el registro de desplazamiento siempre está un pulso antes que el registro de memoria.

• Hay un pin de entrada de desplazamiento serial (DS), un pin de salida serial (Q7”) y un botón de reinicio asincrónico (nivel bajo) en el registro de memoria.

• El registro de memoria produce un Bus con 8 bits paralelos y en tres estados.

• Cuando OE está activado (nivel bajo), los datos en el registro de memoria se envían al bus (Q0 ~ Q7).

Cableado

Código

Nota

• Abre el archivo 2.4_microchip_74hc595.py ubicado en la ruta esp32-starter-kit-main\micropython\codes, o copia y pega el código en Thonny. Luego, haz clic en «Ejecutar Script Actual» o presiona F5 para ejecutarlo.

• Asegúrate de seleccionar el intérprete «MicroPython (ESP32).COMxx» en la esquina inferior derecha.

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

Durante la ejecución del script, verás cómo se iluminan los LEDs uno por uno y luego se apagan en el orden original.

¿Cómo funciona?

Este código se utiliza para controlar un registro de desplazamiento de 8 bits (74595) y emitir diferentes valores binarios al registro de desplazamiento, con cada valor mostrado en un LED por un cierto período de tiempo.

1. El código importa los módulos machine y time, donde el módulo machine se utiliza para controlar E/S de hardware, y el módulo time se utiliza para implementar retrasos de tiempo y otras funciones.

   import machine
   import time
   

2. Tres puertos de salida se inicializan usando la función machine.Pin(), correspondiendo al puerto de datos (SDI), puerto de reloj de almacenamiento (RCLK) y puerto de reloj del registro de desplazamiento (SRCLK) del registro de desplazamiento.

   # 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. Se define una función llamada hc595_shift() para escribir un dato de 8 bits en el registro de desplazamiento.

   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. Acerca del bucle for.

   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
   

   • La variable i se utiliza para controlar el valor binario de salida. En las primeras 8 iteraciones, el valor de num será sucesivamente 00000001, 00000011, 00000111, …, 11111111, que se desplaza a la izquierda por un bit y luego se suma 1.

   • En las iteraciones del 9 al 16, el bit más alto de 1 se cambia primero a 0, y luego se desplaza a la izquierda por un bit, resultando en los valores de salida de 00000010, 00000100, 00001000, …, 10000000.

   • En cada iteración, el valor de num se pasa a la función hc595_shift() para controlar el registro de desplazamiento para emitir el valor binario correspondiente.

   • Al mismo tiempo que se emite el valor binario, la función print() muestra el valor binario como una cadena en el terminal.

   • Después de emitir el valor binario, el programa hace una pausa durante 200 milisegundos usando la función time.sleep_ms(), para que el valor en el LED permanezca mostrado por un cierto período de tiempo.