# Проект 19: Чип 74HC595


![](../media/5960e5b0003f4e3f635dbaac910b895b.png)

#### Описание

74HC595 — это распространённый IO-чип, который управляет несколькими выходами с помощью небольшого количества управляющих пинов, что делает его идеальным для сценариев, где нужно управлять множеством светодиодов или других выходных устройств.

В этом проекте мы управляем включением и выключением 7 светодиодов через чип 74HC595, чтобы добиться эффекта бегущих огней.

#### Аппаратное обеспечение

1\. Плата разработки UNO R3 (ch340) x1

2\. Чип 74HC595 x1

3\. Светодиод x7

4\. Резистор 220 Ом x7

5\. Макетная плата x1

6\. Соединительные провода

#### Принцип работы

74HC595 имеет два 8-битных регистра (которые можно считать «контейнерами памяти»). Первый называется сдвиговым регистром, а второй — регистром хранения/захвата.

Каждый раз, когда 74HC595 получает тактовый импульс, происходят две вещи:

Биты, содержащиеся в сдвиговом регистре, сдвигаются влево на одну позицию. Значение бита 0 перемещается в бит 1, значение бита 1 — в бит 2 и так далее.

Бит 0 в сдвиговом регистре принимает текущее значение на пине DATA. На фронте тактового импульса, если пин DATA высокий, в сдвиговый регистр записывается 1, иначе 0.

Этот процесс продолжается, пока 74HC595 получает тактовые импульсы.

Когда пин захвата (latch) активируется, содержимое сдвигового регистра копируется в регистр хранения/захвата. Каждый бит регистра хранения связан с одним из выходных пинов IC QA-QH. В результате, при изменении значения в регистре хранения изменяется и выход.

Анимация ниже поможет лучше понять это.

![/data/weboffice/tmp/webword_1554412927/upload_post_object_v2_980920564](../media/e1edfe0e123713ef3590003a647f9999.GIF)

#### Технические характеристики

8-битный последовательный ввод

8-битный последовательный или параллельный вывод

Регистр хранения с трёхсостоянием на выходах

Сдвиговый регистр с прямой очисткой

Частота сдвига до 100 МГц (типичная)

#### Распиновка

![](../media/8cf953d67206bcd25ddb2abb9aab5ced.png)

GND — это пин земли.

VCC — питание для сдвигового регистра 74HC595, должен быть подключён к 5В.

SER (Serial Input) — последовательный вход, используется для передачи данных в сдвиговый регистр по одному биту.

SRCLK (Shift Register Clock) — тактовый вход для сдвигового регистра, срабатывает по фронту сигнала. Это означает, что биты записываются при нарастающем фронте тактового сигнала.

RCLK (Register Clock / Latch) — очень важный пин. Когда он подтянут к HIGH, содержимое сдвигового регистра копируется в регистр хранения/захвата, который затем появляется на выходах. Таким образом, пин захвата можно рассматривать как последний шаг перед отображением результата на выходах.

SRCLR (Shift Register Clear) — пин сброса сдвигового регистра, который устанавливает все биты в ноль. Поскольку это активный LOW пин, для сброса его нужно подтянуть к LOW.

OE (Output Enable) — также активный LOW пин: при подтягивании к HIGH выходы отключаются (становятся в состояние высокого импеданса). При подтягивании к LOW выходы работают нормально.

QA–QH — выходные пины.

QH’ — выводит бит 7 сдвигового регистра. Это позволяет объединять несколько 74HC595 последовательно. Если подключить этот пин к пину SER другого 74HC595 и подать на оба одинаковый тактовый сигнал, они будут работать как один чип с 16 выходами. С помощью этой техники можно объединять сколько угодно чипов.

#### Схема подключения

1\. Подключите пин VCC чипа 74HC595 к 5В на плате, а пин GND к земле на плате.

2\. Подключите DS (пин 14) чипа 74HC595 к D11 на плате, SHCP (пин 11) к D12, а STCP (пин 12) к D13.

3\. Подключите Q0-Q7 (пины 15, 1-6) чипа 74HC595 к анодам 7 светодиодов через резисторы 220 Ом, катоды светодиодов подключите к земле.

![Img](../media/img-20260401195549.png)



#### Пример кода

```cpp

/*

Electronics Learning Starter Kit for Arduino

Project 19

74HC595 Chip

Edit By Keyes

*/

const int DS = 11; // serial data input

const int SHCP = 12; // Shift register clock input

const int STCP = 13; // Latch clock input

void setup() {

pinMode(DS, OUTPUT);

pinMode(SHCP, OUTPUT);

pinMode(STCP, OUTPUT);

}

void loop() {

for (int i = 0; i < 7; i++) {

digitalWrite(STCP, LOW);

shiftOut(DS, SHCP, MSBFIRST, 1 << i); // Move data into the shift register by serial

digitalWrite(STCP, HIGH); // Output shift register data to the latch in parallel

delay(200);

}

}
```

#### Объяснение кода

Сначала в коде определяются три переменные пинов: DS, SHCP и STCP, которые используются для последовательного ввода данных, тактового сигнала сдвигового регистра и тактового сигнала регистра захвата соответственно. Эти пины сопоставлены с конкретными пинами на плате Arduino через цифровые определения.

```cpp

const int DS = 11; // Serial data input

const int SHCP = 12; // Shift register clock input

const int STCP = 13; // Latch register clock input

```

Далее, в функции `setup()` все три пина устанавливаются в режим вывода, так как они будут использоваться для отправки сигналов в сдвиговый регистр.

```cpp
void setup() {

pinMode(DS, OUTPUT);

pinMode(SHCP, OUTPUT);

pinMode(STCP, OUTPUT);

}
```

Основная логика цикла

В функции `loop()` код управляет последовательным включением светодиодов через цикл. Цикл выполняется семь раз, и каждый проход управляет состоянием одного светодиода через сдвиговый и захватный регистры.

```cpp
void loop() {

for (int i = 0; i < 7; i++) {

digitalWrite(STCP, LOW);

shiftOut(DS, SHCP, MSBFIRST, 1 << i);

digitalWrite(STCP, HIGH);

delay(200);

}

}
```

**Установка STCP в низкий уровень**: Перед отправкой данных пин STCP устанавливается в низкий уровень, чтобы подготовить сдвиговый регистр к приёму данных.

```cpp
digitalWrite(STCP, LOW);
```

**Сдвиг данных**: Функция `shiftOut()` используется для передачи данных бит за битом с пина DS в сдвиговый регистр. Параметр `MSBFIRST` указывает, что данные отправляются начиная с самого старшего бита. Операция `1 << i` — это побитовый сдвиг, который задаёт только один бит в высокий уровень (1), остальные биты — в низкий (0). Эта операция эффективно управляет тем, какой светодиод загорается.

```cpp

shiftOut(DS, SHCP, MSBFIRST, 1 << i);

```

**Установка STCP в высокий уровень**: После отправки данных пин STCP устанавливается в высокий уровень. Это действие вызывает копирование содержимого сдвигового регистра в регистр захвата, обновляя состояние светодиодов.

```cpp
digitalWrite(STCP, HIGH);
```

**Задержка**: Вызов функции `delay(200)` удерживает каждый включённый светодиод включённым в течение 200 миллисекунд, позволяя пользователю чётко видеть последовательность включения светодиодов.

#### Результат проекта

После загрузки кода 7 светодиодов будут загораться последовательно, создавая эффект бегущей воды. С помощью чипа 74HC595 мы управляем 7 выходами всего через три пина Arduino, что значительно экономит пины.

![P19](../media/P19.gif)