了解和使用74HC595主复位功能

描述

了解 74HC595 主复位功能

你有没有想过 74HC595 主复位引脚的作用以及它是如何工作的？我们总是略过这一点，并通过将其硬接线到 +5v 来简单地保持引脚高，一切正常。

在本教程中，我们将了解该引脚的作用以及如何以编程方式使用它来控制 74HC595 移位寄存器。

本教程利用现有资源，这些资源旨在提供有用且易于使用的方法来定义、配置和使用开关和 SIPO 移位寄存器，即ez_switch_lib 和ez_SIPO8_lib 库，这两者都可以通过 Project Hub 获得。如果您要为本教程构建电路并下载草图，那么您还需要下载ez_switch_lib 和ez_SIPO8_lib 库 - 按照上面的两个链接，在您的 PC 上为每组库文件创建一个目录，即“... /ez_switch_lib" 和 ".../ez_SIPO8_lib"，并将各自的库文件（.cpp、.h 和 .txt）分别下载到这些目录中的每一个：

...Arduino/库/ez_switch_lib/...

...Arduino/库/ez_SIPO8_lib/...

教程草图使用了这两个库中的许多函数和资源，但出于本教程的目的，它们没有被描述或过度阐述。

对于电路设计，需要注意的是，它在很大程度上遵循将 74HC595 IC 连接到微控制器的标准方法，但以下情况除外：

• SIPO IC 引脚 10 (SRCLR) 不像通常那样硬连线高 (+5v)，而是...

• ...一个额外的微控制器数字引脚（此处为数字引脚 11）在其引脚 10 (SRCLR) 上连接到 SIPO IC。这用于应用编程脉冲来演示主 IC 复位功能

• 只需连接一个按钮开关（无下拉电阻），即可通过数据输入 (SER) 和时钟 (SRCLK) 线在应用主复位（所有 LED 关闭）和正常 8 位更新（所有 LED 点亮）之间切换

有关接线设计/方案的直观表示，请参见下面的原理图部分。

让我们从参考 74HC595 IC 的标准引脚排列开始，然后深入研究 IC 内部并查看其逻辑结构，这将有助于我们更详细地了解其工作原理。

74HC595内部

无论 74HC595 引脚输出对您来说是新的还是其他的，介绍/回顾这些很有用。以下 74HC595 表示列出了 IC 的每个引脚：

74HC595 引脚输出

 

在我们的教程中，我们将专注于 IC 的 SRCLR 引脚（引脚 10），我们已将其连接到微控制器的数字引脚 11。SRCLR 引脚也可以称为 MR（主复位）引脚，而术语 SRCLR 是“移位寄存器 CLeaR”的缩写。

微控制器/74HC595/开关引脚分配为：

 

到目前为止，一切都很好。然而，74HC595 IC 包含两个不同的部分（8 位寄存器），当我们使用这些组件时，我们都没有完全意识到这两个部分。但是，如果我们要了解主重置功能，那么我们确实需要有更全面的了解。

下图提供了 74HC595 IC 的这两个不同寄存器的逻辑概览：

 

注意两个 8 位寄存器 - 一个是移位寄存器，另一个是存储/锁存器。在正常操作下，我们一次将一位输入 74HC595，这些位被接收到移位寄存器中，直到我们执行锁存，然后移位寄存器的内容立即复制到存储/锁存寄存器（输出），我们看到操作的结果。总之，这个正常的操作是：

• 我们将锁存器引脚设为低电平（RCLK）

• 我们将数据一次一位地应用于引脚 (SER) 中的数据，然后通过将时钟引脚 (SRCLK) 切换为高电平然后低电平将其接收到 74HC595 移位寄存器中。对于我们希望发送到 74HC595 的尽可能多的位，此过程将继续进行。当新的到达时，74HC595 沿移位寄存器对连续位进行洗牌

• 当所有位都被应用后，我们将锁存引脚恢复为高电平。此时，我们应用的位会立即复制到存储/锁存寄存器，因此会出现在输出上

执行此过程的演示草图部分是：

my_SIPOs.set_all_array_pins(HIGH);
my_SIPOs.xfer_array(MSBFIRST); // send update to all output ports

然而，74HC595 主复位引脚 (SRCLR) 允许我们以编程方式清除移位寄存器（所有 8 位位置为 0），而无需使用引脚 (SER) 和时钟引脚 (SRCLK) 中的数据。要清除寄存器，编程步骤是：

• 将主复位引脚 (SRCLR) 拉低

• 提高主复位引脚（SRCLR）高

• 将锁存器引脚 (RCLK) 拉低

• 提高锁存器引脚（RCLK）高

执行此过程的演示草图部分是：

digitalWrite(IC_MR_pin, LOW);  // reset IC - drop MR reset pin +5v signal
digitalWrite(IC_MR_pin, HIGH); // set IC back to active status
digitalWrite(latch_pin, LOW);  // indicate an update from shift register to output required
digitalWrite(latch_pin, HIGH); // action transfer of register reset state to the outputs

现在，在我们执行从 LOW 到 HIGH 的锁存之前，我们不会在输出端口上看到主复位的结果。

通过执行从 LOW 到 HIGH 的锁存，我们强制 74HC595 将其移位​​寄存器内容复制到存储/锁存寄存器，当然，现在输出中将显示 0。

就这样，大功告成。无论在我们开始之前 74HC595 处于何种状态，我们现在所有 8 位寄存器都在每个位/输出位置显示 0，并且 74HC595 再次准备好以正常方式接收数据。

请注意，在主复位引脚上执行的前两个操作仅清除移位寄存器。这些不会影响存储/锁存寄存器输出的状态。我们需要最后两个步骤来使存储/锁存寄存器与移位寄存器同步。

演示草图让我们见证了上述操作，按一下按钮开关强制主复位，清除所有输出，然后正常更新，照亮所有 8 位/输出。

结论

这个功能有多大用处？我不太确定。我们可以使用正常的数据传输方法清除 74HC595 ：ez_SIPO8_lib

my_SIPO.set_all_array_pins(LOW); 
my_SIPOs.xfer_array(MSBFIRST);

并且，为了讨价还价，重新获得我们用来驱动主复位引脚的数​​字引脚。归根结底，您必须自己决定。

我希望您发现本教程对您有所帮助，并且您对 74HC595 IC 有更多了解？