Управление 32 светодиодами с Arduino Nano и 4 сдвиговыми регистрами 74HC595 — Руководство для начинающих

Компоненты и материалы

Программное обеспечение

• Arduino IDE
• Библиотека HC595: GitHub

О проекте

Пошаговое руководство для начинающих по управлению 32 светодиодами с помощью четырех каскадно подключенных сдвиговых регистров 74HC595. Рассматриваются базовые принципы работы регистра, последовательное соединение (daisy chain) и использование библиотеки HC595.

Автор столкнулся с проблемой нестабильной работы некоторых регистров (возможно, из-за нехватки питания).

Полезные ссылки

• Даташит 74HC595: TI
• Статья о использовании 74HC595 с Arduino: rastating.github.io
• Цикл for в Arduino: Arduino.cc

Схема подключения

Светодиоды подключены к выходам Q0-Q7 каждого регистра через резисторы 100 Ом. Регистры соединяются каскадом: выход Q7' (pin 9) предыдущего регистра подключается к входу DS (pin 14) следующего. Общие линии: SH_CP (pin 11) — тактирование, ST_CP (pin 12) — защелка, OE (pin 13) — на GND (всегда включены), MR (pin 10) — на VCC (сброс отключен). Arduino Nano: Data → D2, Clock → D3, Latch → D4.

Код (пример из библиотеки HC595)

#include <HC595.h>

const int chipCount = 4;        // Количество каскадированных 74HC595 (макс. 8)
const int latchPin = 4;         // ST_CP (pin 12)
const int clockPin = 3;         // SH_CP (pin 11)
const int dataPin = 2;          // DS (pin 14)

HC595 ledArray(chipCount, latchPin, clockPin, dataPin);
int delayMs = 30;
int lastPin = ledArray.lastPin();

void setup() {
  ledArray.reset();
}

void loop() {
  // Прямой бег
  for (int i = 0; i <= lastPin; i++) {
    ledArray.setPin(i, ON);
    delay(delayMs);
  }
  // Обратный бег
  for (int i = lastPin; i >= 0; i--) {
    ledArray.setPin(i, OFF);
    delay(delayMs);
  }
  // Переключение в обратном порядке
  for (int i = lastPin; i >= 0; i--) {
    ledArray.setPin(i, TOGGLE);
    delay(delayMs);
  }
  // Переключение в прямом порядке
  for (int i = 0; i <= lastPin; i++) {
    ledArray.setPin(i, TOGGLE);
    delay(delayMs);
  }
}

Библиотека HC595

Автор: J. Bellavance. Доступна на GitHub: https://github.com/j-bellavance/HC595. Библиотека упрощает управление множеством регистров, предоставляя методы setPin(), reset(), lastPin().

Схема (Fritzing)

Схема подключения показана на изображении. Обратите внимание на правильное питание: все регистры и светодиоды лучше запитывать от отдельного источника 5V, если суммарный ток превышает возможности Arduino.