怎样仅使用3个Arduino引脚控制8个输出数量的倍数所需的硬件和代码

步骤1：移位寄存器简介

什么是移位寄存器：

移位寄存器的基本目的是增加微控制器的输入/输出引脚数。所使用的移位寄存器可以是用于增加输出引脚的74HC595，而74HC164是用于增加输入引脚的移位寄存器。需要注意的最重要一点是，可以将多个移位寄存器级联。因此，微控制器仅使用3个引脚就可以将8个电源控制到n个输出/输入的电源。这种级联也可以称为移位寄存器的菊花链。

移位寄存器的引脚：

移位寄存器最重要的引脚如下：

串行输入（PIN 14）：

用于移位移位寄存器下一个输入的引脚。

RCK（引脚12）：

此引脚被拉高时，将移位寄存器。

串行时钟（PIN11）：

需要拉高以将输出设置为新的移位寄存器值，必须在SRCLK之后立即将其拉高。

QH‘（引脚9）：

该引脚的意义在于可以连接到下一个移位寄存器的串行输入（PIN14），并且菊花链可以增加。

移位寄存器的工作原理：

可以将移位寄存器与数据游戏进行比较沿路口移动。当移位寄存器的RCK引脚变为HIGH时，它们将移至另一个结点，因此可以使用以下原理将数据传输到任意数量的移位寄存器。移位寄存器可以使用串行时钟（PIN 11）保持这些值。每当串行时钟引脚变高时，RCK引脚就会变低，依此类推，直到传输所需的数据为止。

我提供了一个123D电路图，描述了移位寄存器与Arduino的连接。以及移位寄存器工作所需的基本连接。提供的第二个123d电路图显示了第二个移位寄存器的连接，依此类推。

菊花链移位寄存器：

可以增加移位寄存器通过将QH’引脚与第二个串行输入的移位寄存器（PIN 14）连接。因此，输出的数量仅限于可以连接的移位寄存器的数量。选件随附的代码可连接多达40个以上的寄存器。我还提供了模块的实时图以及使用这些模块与arduino的连接。

步骤2：模块的组装和焊接-1

正如我前面提到的，此Instructable具有不同的方法组装，我使用分步焊接教程。我希望它的作用与仅提供电路并自行完成一样有用。将来，我将尝试使其成为蚀刻过的PCB，以便使焊接变得更加容易。第一张图片显示了完成的模块。

无论如何，所生产的模块将是4 x 3 cm的正方形，并且可以通过菊花链方式链接更多的模块，并且可以根据需要增加输入量。因此，让我们开始组装吧！！！！

步骤1：

第一步是插入LED。

注1：

请注意，应通过电源检查led条形图的位置，以便正确插入。来自arduino的5V电压就足够了，但请不要长时间连接，否则LED会短路。名为 Note1 的图显示了我检查模块的方法。请忽略图中的电阻，直接将其连接。

第2步：

检查后，如图所示插入1k电阻。需要这个电阻是因为它为最终的LED提供了电阻。其次是接地的4k7电阻矩阵。有关电阻的位置，请参见该图。我在图中显示了10k，但请忽略它。

注2：

该注意事项非常重要，因为只有在LED亮起时，电阻矩阵接地引脚（♢）才应正确连接到接地轨。这很关键，因为如果矩阵反转，LED将会变暗。

第3步：

因此，如图所示，将电阻矩阵的菱形端（♢）插入接地端。然后焊接矩阵的引脚。您也可以通过连接电源来仔细检查LED。

步骤3：模块的组装和焊接-2

注3：

在插入主IC之前，只需使用指南针或刀片进行切割即可。可以使用万用表中的连续性测试仪检查切口。

第4步：

IC如图所示并且使用DIP插座，以便在发生任何故障时可以更换IC。最后焊接接头。

步骤5：

移位寄存器可以控制8个LED，但是模块有10个LED因此，额外的两个是由两个公头控制的，它们可以由Arduino控制。焊接接头。

第6步：

需要按图所示连接跳线。连接器的一端连接到LED条形图，另一个连接到74HC595的第15引脚。

第7步：

接下来是电源供应您需要如图所示连接两个接头并焊接接头。

第8步：

现在插入两个如图所示，以下引脚上的公头连接器。然后焊接接头。它们可以连接到Arduino或下一个模块。

注意4：

将图中所示的销钉焊接到接地导轨上。这比连接跳线要容易。

步骤4：模块的组装和焊接-3

第9步：

将面包板电线作为跨接线连接起来，如图所示并将它们焊接在底部。跳线用于将Vcc发送到IC电源引脚。

步骤10：

焊接1uF电容器如图所示，使负极侧焊接到电路板的接地轨，正极轨到达引脚。只需参考先前步骤中的电路图即可。

第11步：

使用剪刀剪切模块并进行剪切尽可能紧凑。然后您就完成了您的第一个模块的准备工作。

只需重复这些步骤即可创建所需的任意数量的模块，并以菊花链的方式增加它们的输入量。 LED的输出可以发送到继电器板上，并且仅使用Arduino的三个引脚就可以驱动任意数量的继电器。最后一张图显示了完成的模块，到目前为止，我已经制作了3个模块。下一步，我们测试完成的模块。

步骤5：检查模块

一旦完成模块，您就可以使用此简单代码检查完成的模块。该代码显示了led追踪器和其他一些有趣的模式。此代码基本上是用于检查模块并确保其正常工作的。

代码：

int data = 11;

int clock = 12;

int latch = 8;

// the animation sequence for the LED display

// first column is the LED status in binary form， second column is the timing in milliseconds

byte patterns［48］ = {

B00000001， 100，

B00000010， 100，

B00000100， 100，

B00001000， 100，

B00010000， 100，

B00100000， 100，

B01000000， 100，

B10000000， 100，

B01000000， 100，

B00100000， 100，

B00010000， 100，

B00001000， 100，

B00000100， 100，

B00000010， 100，

B00000001， 100，

B00011000， 200，

B00100100， 200，

B01000010， 200，

B10000001， 200，

B01000010， 200，

B10100101， 200，

B01011010， 200，

B00100100， 200，

B00011000， 200

};

// variables used for status

int pattern_index = 0;

int pattern_count = sizeof（patterns） / 2;

void setup（）

{

// setup the serial output if needed

Serial.begin（9600）;

// define the pin modes

pinMode（ data， OUTPUT）;

pinMode（clock， OUTPUT）;

pinMode（latch， OUTPUT）;

}

void loop（）

{

// activate the patterns

digitalWrite（latch， LOW）;

shiftOut（data， clock， MSBFIRST， patterns［pattern_index*2］）;

digitalWrite（latch， HIGH）;

// delay for the timing

delay（patterns［（pattern_index*2） + 1］）;

// move to the next animation step

pattern_index ++;

// if we‘re at the end of the animation loop， reset and start again

if （pattern_index 》 pattern_count） pattern_index = 0;

}

如果一切顺利，那么您将获得与给定视频相同的输出。在下一步中，我将向您展示如何菊花链它们以及仅使用Arduino的3个引脚控制24个以上输出的代码。

步骤6：主代码

如图所示连接电路。然后上传给定的代码，该代码可用于控制寄存器的各个引脚。该代码专门用于控制继电器。它们也可以用于制造大型LED追逐器，您只需要根据应用程序更改代码即可。

首先，我将解释根据移位寄存器的数量需要更改的基本行。顾名思义，具有

//How many of the shift registers - change this

#define number_of_74hc595s 1

的代码行应提供您正在使用的移位寄存器模块的数量。该程序最多只能有40个以上的移位寄存器。

setRegisterPin（2， HIGH）;

setRegisterPin（3， HIGH）;

setRegisterPin（4， LOW）;

setRegisterPin（5， HIGH）;

setRegisterPin（7， HIGH）;

writeRegisters（）;

这行代码是u可以用来控制移位寄存器引脚的主要功能。 “ writeRegisters（）”行是为了将数据发送到移位寄存器而需要调用的函数。假设您需要控制第三个移位寄存器模块的第24引脚，则代码为

setRegisterPin（24， HIGH）;

假设您需要重置引脚，以使所有引脚均变低，然后功能将变为

clearRegisters（）;

最后，下面给出了控制引脚的总体代码，我还附带了该程序的代码。因此，在此代码中，以下引脚设置为高电平，并且可以使用清除寄存器功能将其复位。我使用3个移位寄存器模块，因此如果使用2个移位寄存器，则必须更改代码。如果一切顺利，输出将如上面的视频所示。使用此基本思想，您可以设计出色的微控制器项目。

代码：

int SER_Pin = 11; //pin 14 on the 75HC595

int RCLK_Pin = 8; //pin 12 on the 75HC595

int SRCLK_Pin = 12; //pin 11 on the 75HC595

//How many of the shift registers - change this

#define number_of_74hc595s 3

//do not touch

#define numOfRegisterPins number_of_74hc595s * 8

boolean registers［numOfRegisterPins］;

void setup（）{

pinMode（SER_Pin， OUTPUT）;

pinMode（RCLK_Pin， OUTPUT）;

pinMode（SRCLK_Pin， OUTPUT）;

//reset all register pins

clearRegisters（）;

writeRegisters（）;

}

//set all register pins to LOW

void clearRegisters（）{

for（int i = numOfRegisterPins - 1; i 》= 0; i--）{

registers［i］ = LOW;

}

writeRegisters（）;

}

//Set and display registers

//Only call AFTER all values are set how you would like （slow otherwise）

void writeRegisters（）{

digitalWrite（RCLK_Pin， LOW）;

for（int i = numOfRegisterPins - 1; i 》= 0; i--）{

digitalWrite（SRCLK_Pin， LOW）;

int val = registers［i］;

digitalWrite（SER_Pin， val）;

digitalWrite（SRCLK_Pin， HIGH）;

}

digitalWrite（RCLK_Pin， HIGH）;

}

//set an individual pin HIGH or LOW

void setRegisterPin（int index， int value）{

registers［index］ = value;

}

void loop（）{

setRegisterPin（0， LOW）;

setRegisterPin（1， HIGH）;

setRegisterPin（2， LOW）;

setRegisterPin（3， HIGH）;

setRegisterPin（4， LOW）;

setRegisterPin（5， HIGH）;

setRegisterPin（6， LOW）;

setRegisterPin（7， HIGH）;

setRegisterPin（8， LOW）;

setRegisterPin（9， HIGH）;

setRegisterPin（10， LOW）;

setRegisterPin（11， HIGH）;

setRegisterPin（12， LOW）;

setRegisterPin（13， HIGH）;

setRegisterPin（14， LOW）;

setRegisterPin（15， HIGH）;

setRegisterPin（16， LOW）;

setRegisterPin（17， HIGH）;

setRegisterPin（18， LOW）;

setRegisterPin（19， HIGH）;

setRegisterPin（20， LOW）;

setRegisterPin（21， HIGH）;

setRegisterPin（22， LOW）;

setRegisterPin（23， HIGH）;

writeRegisters（）;

delay（500）;

clearRegisters（）;

setRegisterPin（0， HIGH）;

setRegisterPin（1， LOW）;

setRegisterPin（2， HIGH）;

setRegisterPin（3， LOW）;

setRegisterPin（4， HIGH）;

setRegisterPin（5， LOW）;

setRegisterPin（6， HIGH）;

setRegisterPin（7， LOW）;

setRegisterPin（8， HIGH）;

setRegisterPin（9， LOW）;

setRegisterPin（10， HIGH）;

setRegisterPin（11， LOW）;

setRegisterPin（12， HIGH）;

setRegisterPin（13， LOW）;

setRegisterPin（14， HIGH）;

setRegisterPin（15， LOW）;

setRegisterPin（16， HIGH）;

setRegisterPin（17， LOW）;

setRegisterPin（18， HIGH）;

setRegisterPin（19， LOW）;

setRegisterPin（20， HIGH）;

setRegisterPin（21， LOW）;

setRegisterPin（22， HIGH）;

setRegisterPin（23， LOW）;

writeRegisters（）;

delay（500）;

clearRegisters（）;

}

步骤7：LED追逐者很有趣！

如果您已达到此测试，则说明您已成功完成模块。因此，让我们做一个LED追逐器不仅是为了娱乐，而且是为了进一步理解代码。下面给出了代码以尝试使用新模块。我上传了我的LED追逐器的视频。

代码：

int SER_Pin = 11; //pin 14 on the 75HC595

int RCLK_Pin = 8; //pin 12 on the 75HC595

int SRCLK_Pin = 12; //pin 11 on the 75HC595

//How many of the shift registers - change this

#define number_of_74hc595s 3

//do not touch

#define numOfRegisterPins number_of_74hc595s * 8

boolean registers［numOfRegisterPins］;

void setup（）{

Serial.begin（9600）;

pinMode（SER_Pin， OUTPUT）;

pinMode（RCLK_Pin， OUTPUT）;

pinMode（SRCLK_Pin， OUTPUT）;

//reset all register pins

clearRegisters（）;

writeRegisters（）;

}

//set all register pins to LOW

void clearRegisters（）{

for（int i = numOfRegisterPins - 1; i 》= 0; i--）{

registers［i］ = LOW;

}

writeRegisters（）;

}

//Set and display registers

//Only call AFTER all values are set how you would like （slow otherwise）

void writeRegisters（）{

digitalWrite（RCLK_Pin， LOW）;

for（int i = numOfRegisterPins - 1; i 》= 0; i--）{

digitalWrite（SRCLK_Pin， LOW）;

int val = registers［i］;

digitalWrite（SER_Pin， val）;

digitalWrite（SRCLK_Pin， HIGH）;

}

digitalWrite（RCLK_Pin， HIGH）;

}

//set an individual pin HIGH or LOW

void setRegisterPin（int index， int value）{

registers［index］ = value;

}

void loop（）{

for（int i = 0;i 《 numOfRegisterPins;i++）

{

setRegisterPin（i ， HIGH）;

Serial.println（i）;

writeRegisters（）;

delay（70）;

clearRegisters（）;

}

clearRegisters（）;

for（int i = 24; i 》 0; i--）

{

setRegisterPin（i ， HIGH）;

writeRegisters（）;

Serial.println（i）;

delay（70）;

clearRegisters（）;

}

clearRegisters（）;

}

责任编辑：wv