5.1 Mikrochip - 74HC595

Ein integrierter Schaltkreis (englisch: integrated circuit), kurz IC, ist eine Art Miniatur-Elektronikbauteil.

Mithilfe eines bestimmten Prozesses werden die für einen Schaltkreis benötigten Transistoren, Widerstände, Kondensatoren, Induktoren und weitere Komponenten sowie Verdrahtungen auf einem oder mehreren kleinen Halbleiter-Wafern oder dielektrischen Substraten angeordnet und dann in einem Gehäuse verpackt. Dadurch entsteht eine mikrostrukturierte Einheit mit den erforderlichen Schaltkreisfunktionen; alle Komponenten sind als eine Einheit strukturiert. Dies markiert einen bedeutenden Schritt in Richtung Mikrominiaturisierung, geringem Energieverbrauch, Intelligenz und hoher Zuverlässigkeit der Elektronikkomponenten.

Die Erfinder der integrierten Schaltkreise sind Jack Kilby (integrierte Schaltungen auf Germaniumbasis (Ge)) und Robert Norton Noyce (integrierte Schaltungen auf Siliziumbasis (Si)).

Das Set enthält einen IC, den 74HC595, der den Gebrauch von GPIO-Pins erheblich reduziert. Genauer gesagt können durch das Schreiben einer 8-Bit-Binärzahl 8 Pins für den digitalen Signalausgang ersetzt werden.

• Binärzahl - Wikipedia

• 74HC595

Erforderliche Komponenten

Für dieses Projekt werden die folgenden Komponenten benötigt.

Ein Komplettset ist natürlich praktisch, hier der Link:

Bezeichnung	ELEMENTE IN DIESEM SET	KAUF-LINK
Kepler Set	450+	Kepler Kit

Sie können die Einzelteile auch über die unten stehenden Links erwerben.

SN	KOMPONENTENBESCHREIBUNG	ANZAHL	KAUF-LINK
1	Raspberry Pi Pico W	1	BUY
2	Micro-USB-Kabel	1
3	Steckbrett	1	BUY
4	Jumperkabel	Mehrere	BUY
5	Widerstand	8(220Ω)	BUY
6	LED	8	BUY
7	74HC595	1	BUY

Schaltplan

• Wenn MR (Pin 10) auf hohem Pegel und OE (Pin 13) auf niedrigem Pegel ist, wird die Daten beim ansteigenden Flanken von SHcp eingelesen und über die ansteigende Flanke von SHcp ins Speicherregister übertragen.

• Sind die beiden Taktgeber miteinander verbunden, ist das Schieberegister immer einen Impuls vor dem Speicherregister.

• Im Speicherregister gibt es einen seriellen Schiebeeingangspin (Ds), einen seriellen Ausgangspin (Q) und eine asynchrone Reset-Taste (niedriges Pegel).

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

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

Verdrahtung

Code

Bemerkung

• Die Datei 5.1_microchip_74hc595.ino finden Sie im Verzeichnis kepler-kit-main/arduino/5.1_microchip_74hc595.

• Oder kopieren Sie diesen Code in die Arduino IDE.

• Vergessen Sie nicht, das Board (Raspberry Pi Pico) und den korrekten Port auszuwählen, bevor Sie auf die Schaltfläche Hochladen klicken.

Während das Programm läuft, können Sie sehen, wie die LEDs nacheinander aufleuchten.

Wie funktioniert das?

Deklarieren Sie ein Array und speichern Sie mehrere 8-Bit-Binärzahlen, die dazu verwendet werden, den Arbeitszustand der acht von 74HC595 gesteuerten LEDs zu ändern.

int datArray[] = {0b00000000, 0b00000001, 0b00000011, 0b00000111, 0b00001111, 0b00011111, 0b00111111, 0b01111111, 0b11111111};

Setzen Sie zuerst STcp auf niedriges Pegel und dann auf hohes Pegel. Dadurch wird ein ansteigender Impuls von STcp erzeugt.

digitalWrite(STcp, LOW);

shiftOut() wird verwendet, um ein Byte Daten bitweise zu verschieben. Das heißt, es verschiebt ein Byte Daten in datArray[num] zum Schieberegister über den DS-Pin. MSBFIRST bedeutet, dass von den höheren Bits aus bewegt wird.

shiftOut(DS, SHcp, MSBFIRST, datArray[num]);

Nach Ausführung von digitalWrite(STcp, HIGH), ist STcp an der ansteigenden Flanke. Zu diesem Zeitpunkt werden die Daten im Schieberegister ins Speicherregister verschoben.

digitalWrite(STcp, HIGH);

Nach 8 Durchläufen wird ein Byte Daten ins Speicherregister übertragen. Dann werden die Daten des Speicherregisters auf den Bus (Q0-Q7) ausgegeben. Zum Beispiel wird durch shiftOut B00000001 die von Q0 gesteuerte LED eingeschaltet und die von Q1~Q7 gesteuerten LEDs ausgeschaltet.