[Arduino] 74HC595N Shift Register 介紹 – Arduino 的操作

先前介紹過 74HC595 這個 IC 的基本操作方式(這篇)，還有各個接腳功能後(這篇)。接著繼續說怎麼利用 Arduino 去操作這顆 IC，怎麼實現我們一開始說到的好處：用 3 個 Arduino 的 Pin 控制 8 個輸出。

這篇會講到三大區塊：讓 595 啟動的接線方式、Arduino 關於 595N 的 IDE 指令、使用 Arduino 及 595 控制 8 顆 LED 燈。

一、使用 Arduino 啟動 595N，只要使用 5V 及 GND 兩個 pin，接法如下：

• 將 595 的 Vcc (Pin 16) 接上 Arduino 的 5V
• 將 595 的 GND (pin 8) 接上 Arduino 的 GND
• 將 OE 啟動 (打開窗子)，datasheet 上面有寫到 Active Low，所以要啟動就將 OE (Pin 13) 接地
• 將 MR master clear 功能關閉，不然這個功能會一直清除輸入的訊號，一樣是 Active Low，所以將 MR (Pin 10) 接正極
• 基本上接上上面這幾條線 595 就算是啟動了，接著接上訊號線，將 DS (pin 14)接到 Arduino Digital pin 上，作為訊號源
• 將 STcp (Pin 12) 及 SHcp (Pin 11) 分別接上 Arduino 的 Digital pin 上

如此一來，595 就準備好操作的前置作業了！


二、Arduino 關於 595 的 IDE 指令

介紹 Arduino IDE 關於 595 的主要指令：shiftOut()，shiftOut() 這個指令是個幫我們將訊號依序輸入 595 上的指令。

格式與說明如下：詳細可參考這篇
shiftOut(dataPin, clockPin, bitOrder, value)

參數：

• dataPin：Arduino 上輸出訊號的 Pin，上面的接線為 Pin 4 (int)
• clockPin：連接 595 SHcp 的 Pin，也就是 Arduino 上的 Pin 2 (int)
• bitOrder：訊號輸入的順序；MSBFIRST or LSBFIRST
  (Most Significant Bit First, or, Least Significant Bit First)
• value：訊號輸入的值，Arduino 上不接受 value 為二進位，僅接受為十進位或十六進位的數字 (byte)

這邊說明一下 bitOrder MSBFIRST 以及 LSBFIRST 的差別，如果有一組訊號要輸入 11110101，這兩個順序翻譯成中文其實很簡單：

MSBFIRST：由左至右輸入 595 chip
LSBFIRST：由右至左輸入 595 chip

些放在 595 的 Q0~Q7 Out put 時會有不同效果：




三、使用 Arduino 及 595 控制 8 顆 LED 燈

Step 1 準備材料：

Shift Register 74HC595 x1
220 Ohm  電阻 x8
LED x8
 
Step 2 接線圖：

這裡的圖，是除了上述的基本啟動 595 cip 接線外，另外在 Q0~Q7 接上 8 個 LED。



Step 3 原理與解說：

因為 595 最多放 8 個數字 (8-bit)，二進位的 11111111，就是十進位的 255，下列我們會依序輸入 0~255 的數字，8 個 LED 會二進位的表示亮燈。

bitOrder 為 MSBFIRST，輸入的 value 分別的亮起的燈會如下表範例。


Sketch：
//設定 Arduino pin 4 為 DS 輸入 pin，STcp = Arduino pin 3，SHcp = Arduino pin 2
int data = 4;
int clock = 2;
int latch = 3;
//Setup Arduino 3 個 pin 都為 output mode
void setup()
{
  pinMode(data, OUTPUT);
  pinMode(clock, OUTPUT); 
  pinMode(latch, OUTPUT); 
}
void loop()
{
 //每次 led 狀態更新的中間的間隔時間，100 ms
  int delayTime = 300;
 //輸入的 DS 訊號由 0 加到 255
  for(int i = 0; i < 256; i++){
 // 呼叫 updateLED() 這個 function，DS 輸入的訊號由 0 增加到255
   updateLED(i);
   delay(delayTime);
  }
}
// updateLEDs 這個 function 主要的功能為輸入 ( ) 內的 value 進 595 chip
// 並把對應的二進位 LED 燈亮請來
void updateLED(int value){
//把 595N 的 STcp 關閉，暫時不輸出訊號 
  digitalWrite(latch, LOW);
//把 8 bit 訊號由 MSBFIRST 的順序，輸出給 595 chip
  shiftOut(data, clock, MSBFIRST, value);
//打開 STcp，把剛輸入的 8 bit 訊號由 Q0~Q7 輸出讓 LED 亮起來
  digitalWrite(latch, HIGH);
}

Upload 到 Arduino 上就完成拉！




參考文章：

[Arduino] 74HC595N Shift Register 介紹 - 1

[Arduino] 74HC595N Shift Register 介紹 - 2