如何在Arduino上使用八个大型红色LED而不需要放弃8个输出引脚

概述

在本课程中，您将学习如何在Arduino上使用八个大型红色LED而不需要放弃8个输出引脚！

尽管您可以将八个LED分别连接一个Arduino引脚上的电阻（就像我们在第2课中对RGB LED所做的那样），您很快就会开始用尽Arduino上的引脚。如果您没有与duino连接的东西很多，则可以这样做-但通常我们需要按钮，传感器，伺服器等，在您不知道它的情况下，您就没有管脚了。因此，您将使用名为 74HC595串行到并行转换器的芯片，而不是这样做。该芯片具有八个输出（完美）和三个输入，可用于一次将数据馈入其中。

该芯片使驱动LED的速度稍慢一些（您每秒只能将LED更换大约500，000次，而不是每秒8，000，000次），但它的确非常快，比人类可以检测到的速度还要快，所以值得！

零件

要构建本课中描述的项目，您将需要以下零件。

零件 数量

5mm红色LED 8

270电阻（红色，紫色，棕色条纹） 8

74HC595移位寄存器

1

半面包板 1

Arduino Uno R3 1

跳线束 1

面包板布局

由于我们要连接八个LED和八个电阻，因此实际上需要进行很多连接。

将74HC595芯片放在第一位可能是最容易的，因为几乎所有其他东西都可以连接对此。如此放置，以使小U形槽口朝向面包板的顶部。芯片的引脚1位于该凹口的左侧。

arduino的数字4进入移位寄存器的引脚14

arduino的数字5进入移位寄存器的引脚12

来自arduino的数字6进入移位寄存器的＃11引脚

除了‘595的所有输出之一，所有输出都位于芯片的左侧，因此，为了便于连接，

在芯片之后，将电阻器放置到位。您需要小心，不要使电阻的引线相互接触。在将电源连接到Arduino之前，应该再次检查这一点。如果发现很难在不接触引线的情况下布置电阻器，则有助于缩短引线，使其更靠近面包板的表面。然后，将LED放在面包板上。

更长的正极LED引线必须全部朝向芯片，无论面包板位于面包板的哪一侧。

现在仅需连接跳线，如上所示。不要忘了从IC的引脚8到面包板GND列的引脚。

稍后加载列出的草图并尝试一下。每个LED都应依次点亮，直到所有LED都点亮，然后它们都熄灭并重复该循环。

74HC595移位寄存器

在阅读代码之前，让我们快速看一下芯片的功能，以便我们可以理解代码的功能。

该芯片属于一种移位寄存器。

移位寄存器可保存八个存储单元，每个存储单元可以是1或0。

设置每个存储单元这些值的开或关，我们使用芯片的“数据”和“时钟”引脚输入数据。

时钟引脚需要接收八个脉冲。在每个脉冲时，如果数据引脚为高电平，则将1压入移位寄存器。否则，它为0。当接收到所有八个脉冲时，然后启用“锁存”引脚会将这八个值复制到锁存寄存器。这是必要的，否则当将数据加载到移位寄存器中时，错误的LED会闪烁。该芯片还具有OE（输出使能）引脚，该引脚用于一次启用或禁用所有输出。您可以将其连接到具有PWM功能的Arduino引脚，并使用“ analogWrite”控制LED的亮度。该引脚为低电平有效，因此我们将其连接至GND。

Arduino代码

Arduino包含一个名为“ shiftOut”的特殊功能，该功能专门用于将数据发送到移位寄存器。

这是完整的草图，

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复制代码

/*

Adafruit Arduino - Lesson 4. 8 LEDs and a Shift Register

*/

int latchPin = 5;

int clockPin = 6;

int dataPin = 4;

byte leds = 0;

void setup（）

{

pinMode（latchPin， OUTPUT）;

pinMode（dataPin， OUTPUT）;

pinMode（clockPin， OUTPUT）;

}

void loop（）

{

leds = 0;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

for （int i = 0; i 《 8; i++）

{

bitSet（leds， i）;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

}

}

void updateShiftRegister（）

{

digitalWrite（latchPin， LOW）;

shiftOut（dataPin， clockPin， LSBFIRST， leds）;

digitalWrite（latchPin， HIGH）;

} /*

Adafruit Arduino - Lesson 4. 8 LEDs and a Shift Register

*/

int latchPin = 5;

int clockPin = 6;

int dataPin = 4;

byte leds = 0;

void setup（）

{

pinMode（latchPin， OUTPUT）;

pinMode（dataPin， OUTPUT）;

pinMode（clockPin， OUTPUT）;

}

void loop（）

{

leds = 0;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

for （int i = 0; i 《 8; i++）

{

bitSet（leds， i）;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

}

}

void updateShiftRegister（）

{

digitalWrite（latchPin， LOW）;

shiftOut（dataPin， clockPin， LSBFIRST， leds）;

digitalWrite（latchPin， HIGH）;

}

我们要做的第一件事是定义将要使用的三个引脚。这些是Arduino数字输出，将连接到74HC595的锁存器，时钟和数据引脚。

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int latchPin = 5;

int clockPin = 6;

int dataPin = 4; int latchPin = 5;

int clockPin = 6;

int dataPin = 4;

接下来，定义了一个名为“ leds”的变量。这将用于保持当前打开或关闭LED的模式。 “字节”类型的数据表示使用八位数字。每个位都可以打开或关闭，因此非常适合跟踪我们八个LED中的哪个打开或关闭。

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复制代码

byte leds = 0; byte leds = 0;

“设置”功能仅设置了我们正在使用的三个引脚

下载：文件

复制代码

void setup（）

{

pinMode（latchPin， OUTPUT）;

pinMode（dataPin， OUTPUT）;

pinMode（clockPin， OUTPUT）;

} void setup（）

{

pinMode（latchPin， OUTPUT）;

pinMode（dataPin， OUTPUT）;

pinMode（clockPin， OUTPUT）;

}

“循环”功能最初通过将变量“ leds”的值设置为0来关闭所有LED。然后调用“ updateShiftRegister”发送“ leds” ’模式到移位寄存器，以便所有LED熄灭。稍后我们将处理‘updateShiftRegister’的工作方式。

循环功能暂停半秒钟，然后使用‘for’循环和变量‘i’从0到7开始计数。每次，它使用Arduino函数‘bitSet’来设置控制变量‘leds’中的LED的位。然后它还会调用‘updateShiftRegister’，以便leds更新以反映变量‘leds’中的内容。

然后，在‘i’递增之前，有半秒的延迟，下一个LED点亮。

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复制代码

void loop（）

{

leds = 0;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

for （int i = 0; i 《 8; i++）

{

bitSet（leds， i）;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

}

} void loop（）

{

leds = 0;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

for （int i = 0; i 《 8; i++）

{

bitSet（leds， i）;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

}

}

函数‘updateShiftRegister’首先将LatchPin设置为低电平，然后在再次将‘latchPin’置于高电平之前调用Arduino函数‘shiftOut’。它有四个参数，前两个是分别用于数据和时钟的引脚。

第三个参数指定要从哪个数据端开始。我们将从最右边的位开始，这就是所谓的“最低有效位”（LSB）。

最后一个参数是要移入移位寄存器的实际数据。

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void updateShiftRegister（）

{

digitalWrite（latchPin， LOW）;

shiftOut（dataPin， clockPin， LSBFIRST， leds）;

digitalWrite（latchPin， HIGH）;

} void updateShiftRegister（）

{

digitalWrite（latchPin， LOW）;

shiftOut（dataPin， clockPin， LSBFIRST， leds）;

digitalWrite（latchPin， HIGH）;

}

如果要关闭而不是打开LED之一，则可以在“ leds”变量上调用类似的Arduino函数（bitClear） 。这会将“ leds”的位设置为0，然后您只需跟随它调用“ updateShiftRegister”即可更新实际的LED。

亮度控制

我未提到的74HC595的一个引脚是称为“输出使能”的引脚。这是针脚13，在面包板上，它永久接地。该引脚用作开关，可以启用或禁用输出-唯一需要注意的是它是“低电平有效”（接地以启用）。因此，如果将其连接到5V，则所有输出均关闭。而如果将其接地，则应该打开的那些输出打开，应该关闭的那些输出关闭。

我们可以将此引脚与“ analogWrite”功能一起使用，我们在第3课中使用了该功能。 ，以使用PWM控制LED的亮度（另请参阅第3课）。

要做的是，更改与74HC595引脚13的连接，以代替将其接地，将其连接到Arduino的引脚3。

下面的草图将在所有LED点亮后逐渐将它们逐渐熄灭。

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复制代码

/*

Adafruit Arduino - Lesson 4. 8 LEDs and a Shift Register - Brightness

*/

int latchPin = 5;

int clockPin = 6;

int dataPin = 4;

int outputEnablePin = 3;

byte leds = 0;

void setup（）

{

pinMode（latchPin， OUTPUT）;

pinMode（dataPin， OUTPUT）;

pinMode（clockPin， OUTPUT）;

pinMode（outputEnablePin， OUTPUT）;

}

void loop（）

{

setBrightness（255）;

leds = 0;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

for （int i = 0; i 《 8; i++）

{

bitSet（leds， i）;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

}

for （byte b = 255; b 》 0; b--）

{

setBrightness（b）;

delay（50）;

}

}

void updateShiftRegister（）

{

digitalWrite（latchPin， LOW）;

shiftOut（dataPin， clockPin， LSBFIRST， leds）;

digitalWrite（latchPin， HIGH）;

}

void setBrightness（byte brightness） // 0 to 255

{

analogWrite（outputEnablePin， 255-brightness）;

}

/*

Adafruit Arduino - Lesson 4. 8 LEDs and a Shift Register - Brightness

*/

int latchPin = 5;

int clockPin = 6;

int dataPin = 4;

int outputEnablePin = 3;

byte leds = 0;

void setup（）

{

pinMode（latchPin， OUTPUT）;

pinMode（dataPin， OUTPUT）;

pinMode（clockPin， OUTPUT）;

pinMode（outputEnablePin， OUTPUT）;

}

void loop（）

{

setBrightness（255）;

leds = 0;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

for （int i = 0; i 《 8; i++）

{

bitSet（leds， i）;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

}

for （byte b = 255; b 》 0; b--）

{

setBrightness（b）;

delay（50）;

}

}

void updateShiftRegister（）

{

digitalWrite（latchPin， LOW）;

shiftOut（dataPin， clockPin， LSBFIRST， leds）;

digitalWrite（latchPin， HIGH）;

}

void setBrightness（byte brightness） // 0 to 255

{

analogWrite（outputEnablePin， 255-brightness）;

}

其他要做的事情

一旦您知道如何使用74HC595，那么使用许多LED可以做很多事情。您可以尝试以下操作：

制作“ Larson Scanner”扫描灯，就像在电视连续剧《骑士骑士》中KITT的前部以及在《 Battle Start Galactica》系列中的Cylons上那样。 li》

制作电子骰子。将6个LED排列为两列，每列三个LED，中间一个LED。提示–看一下称为“随机”的Arduino函数。

74HC595的一大优点是，您可以通过菊花链式连接它们以增加数量。您可以控制的LED。有关74HC595的更高级用法的其他指导，请查看使用‘shiftOut’的Arduino官方文档http://arduino.cc/zh/Tutorial/ShiftOut

责任编辑：wv