移位寄存器如何获得更多空闲I/O引脚来连接更多传感器

在嵌入式设计中，微控制器中存在没有足够的I/O引脚的可能性。这可能是由于任何原因造成的，可能是您的应用程序需要多个 LED，或者您想使用多个 7 段显示器，但您的微控制器中没有所需的 I/O 引脚。这里有一个完美的组件，移位寄存器。移位寄存器接受串行数据并提供并行输出。它只需要3 个引脚即可与您的微控制器连接，您将从中获得超过 8 个输出引脚。其中一个流行的移位寄存器是74HC595。它具有8位存储寄存器和8位移位寄存器。

您将向移位寄存器提供串行数据，该数据将被锁存于存储寄存器上，然后存储寄存器将控制 8 个输出。如果您想要更多输出，只需添加另一个移位寄存器。通过级联两个移位寄存器，您将获得额外的 8 个输出，总共 16 位输出。

移位寄存器 74HC595：

这是根据数据表的74HC595的引脚图-

HC595 有 16 针;如果我们看到数据表，我们将了解引脚功能-

QA至QH，从引脚号1到7和15用作移位寄存器的8位输出，其中引脚14用于接收串行数据。还有关于如何使用其他引脚和利用移位寄存器的其他功能的真值表。

当我们编写用于连接74HC595的代码时，我们将应用此真值表来获取所需的输出。

所需组件：

PIC16F877A

2个33pF陶瓷盘式电容器

20兆赫晶体

4.7k 电阻

8颗发光二极管

1k 电阻器 -1 个（如果需要每个 LED 上的单独电阻器，则需要 8 个 1k 电阻器）

74HC595 集成电路

5V墙上适配器

PIC 编程环境

面包板和电线

电路图：

在电路图中，我们连接了串行数据引脚;时钟和选通（锁存）引脚分别位于微控制器的RB0，RB1和RB2引脚上。在这里，我们使用一个电阻器用于8个LED。根据真值表，我们通过将74HC595的引脚13接地来启用输出。QH引脚保持打开状态，因为我们不会用它级联另一个74HC595。我们通过将移位寄存器的引脚10与VCC连接来禁用清除输入标志。

晶体振荡器连接在微控制器的 OSC 引脚上。PIC16F877A 没有任何内部振荡器。在本项目中，我们将使用移位注册表从 Q0 到 Q7逐个点亮 lead。

我们在面包板中构建了电路-

代码说明：

文末给出了使用移位寄存器控制LED的完整代码。与往常一样，我们需要在PIC微控制器中设置配置位。

#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，我们声明了延迟所需的晶体频率和74HC595的引脚声明。

#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

接下来我们声明了 system_init（） 函数来初始化引脚方向。

void system_init(void){

TRISB = 0x00;

}

我们使用两种不同的函数创建了时钟脉冲和锁存脉冲

/*

*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;

}

在这两个函数之后，我们声明了data_submit（无符号 int data）函数以向74HC595提交串行数据。

void data_submit(unsigned int data){

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

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

clock();

}

strobe(); // Data finally submitted

}

在此函数中，我们接受 8 位数据并使用两个按位运算符左移和AND运算符发送每个位。我们首先逐个移动数据，并使用带有 0x01 的 AND 运算符找出确切的位是 0 还是 1。每个数据都由时钟脉冲存储，最终数据输出使用锁存器或选通脉冲完成。在此过程中，数据输出将首先是MSB（最高有效位）。

在主函数中，我们提交了二进制文件，并逐个将输出引脚调高。

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;

}

这就是移位寄存器可用于在任何微控制器中获得更多空闲I/O引脚以连接更多传感器的方式。