移位寄存器IC有什么区别?

电器工程 Arduino 移位寄存器
2022-01-23 08:28:25

我正在学习 Arduino,引起我注意的一件事是使用移位寄存器来扩展数字引脚的数量。

我看过很多使用 74HC595 移位寄存器的教程,但我当地的商店不出售这个确切的移位寄存器,但确实出售许多其他的,例如:

74HC166
CD4015
74HC165
74HC164
CD4014
74HC595贴片

它们似乎都是 8 位移位寄存器。

我想用它们用 Arduino 点亮一些 LED。我想它们有非常特定的目的,但总的来说,我可以在我的项目中使用它们中的任何一个吗?

这些移位寄存器之间的主要区别是什么?

4个回答

回答此类问题的最简单方法是查看组件的数据表:

  • CD4015是较旧的 4000 系列芯片的一部分。当初推出的时候是CMOS,7400芯片是TTL,现在74HC型芯片也是CMOS。他们仍然看到一些用途,因为它们的电压范围比 74HC 芯片更宽(高达 15V,而 74HC 最高为 7V,74LS 最高为 5.5V)。它们也有点慢(5V 时最大 3MHz,而 74HC595 为 25MHz)。

  • CD4014具有与 4015 类似的规格,但它不是具有让您一次取出所有已移入的值的引脚,而是允许您一次输入多个值,然后一次将它们移出一个。所以CD4015就像一个串并转换器,但这个是一个并串转换器。

  • 74HC166与 CD4014 一样是并行输入串行输出,但在 74HC 范围内,因此电压范围更小,响应速度更快。

  • 74HC165允许并行和串行输入,并且是串行输出。它还提供反相和非反相输出。

  • 74HC164像 CD4015 一样是串行输入和并行输出,但 74HC 系列速度更快,电压更低。

  • 74HC595(或更准确地说,SN74HC595J)和 74HC595-SMD(可能是许多不同的微小变化)是不同封装中的相同组件。第一个是传统的“DIP”封装,如果您正在研究面包板、条形板或穿孔原型板,这可能是您想要的。后者是一种表面贴装封装(可能是 SOIC),它更小,更容易焊接到 PCB,但对于原型设计来说可能有点麻烦。这些是串行输入并行输出,但它们也有一组单独的寄存器,可以将输入的数据复制到这些寄存器。这意味着您的并行输出可以同时更改,而不是在移入新数据时其中包含无效数据。

您可能想看看的其他一些芯片:

  • 正如@supercat 在评论中提到的,当您需要控制超过 8 条输出线时, CD4094非常有用,因为它可以更轻松地将输出从一个芯片级联到下一个芯片。74HC4094是具有相同行为和引脚布局但使用 74HC 电压和更快速度的芯片。
  • TLC6C5912是一款 12 通道串并并行输出芯片,专为驱动 LED 而设计,可以处理远大于上述任何电压和电流的 LED。
  • TLC5911是一个芯片的怪物,但它控制 16 个 LED,并且每个 LED 都有一个恒流驱动器,可以单独控制到 128 个级别之一,即您可以使用它来单独调暗每个 LED,通过移位 7 位每一个的亮度信息,而不仅仅是 1 个单独的开/关位。对于显示图像/视频的标志很有用。

添加到 schadjo 的答案:

Arduino 最常用的两个(但不仅如此)是74HC16574HC595

74HC165 可用于将多达 8 个输入(例如开关)连接到几个 GPIO。

74HC595 可用于将多达 8 个输出(例如 LED)连接到几个 GPIO。

对于新手来说,移位寄存器的主要区别可能是并行输入/串行输出(PISO)和串行输入/并行输出(SIPO)。

顾名思义,PISO 接收一个 8 位宽的信号,并允许您使用单个时钟脉冲(串行)一次一个地单独移出这些位。

SIPO 允许您按顺序移动每个位,然后让所有(例如)这些位中的 8 个同时出现在 8 个输出引脚上,即并行。

74HC595(通孔或 SMD)对 Vcc 和 Gnd 引脚有 70mA 的限制,因此您应该选择允许 8-9 mA 的限流电阻。(8 个输出 x 9mA = 72mA)。

选择电阻器:(5V - Vf)/.008 = 电阻器,Vf 为 LED 的正向电压(例如,典型的红色 LED 约为 2.5V,一些绿色和黄色,而其他颜色(如蓝色)通常稍高一些, 白色的)。

(5V - 2.5V)/.008A = 312.5 ohm,所以 300 或 330 ohm 会很好。对于 9.25mA,270 也可以。1K会降低一些亮度,但仍然很亮。使用现代高效 LED,8mA 可以非常亮。

如果您需要更多电流,则 TPIC6B595 和 TPIC6C595 的控制方式与 74HC595 相同 - 具有时钟、数据和锁存器 - 但每个输出引脚可以吸收 150 毫安和 100 毫安(移入 1,打开输出,它变低通过 LED 及其电阻器从 5V 吸收电流。Vs 通过 LED/电阻器到 Gnd 的源电流)。

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