Reklama

Základy řízení sedmisegmentových displejů – Řízení pomocí obvodu 74HCT595

Úvod

V minulém příspěvku jsme si ukázali, jak řídit sedmisegmentové displeje bez speciálních obvodů. Další možností, jak řídit několik sedmisegmentových displejů pomocí mikrokontroléru, je použití posuvných registrů, které pracují pomocí sériového přenosu dat. Pro řízení použijeme osmibitové posuvné registry 74HCT595.

Popis

Tento obvod umožní pro výstupy Q0 – Q7 pracovat do maximálního výstupního proudu ± 35 mA a pro výstup Q7S do maximálního výstupního proudu ± 25 mA. Celkový proud obvodem by ale neměl přesáhnout 70 mA, což pří použití všech výstupů znamená, že se na maximální proudové zatížení nedostanete. Maximální ztrátový výkon obvodu je 500 mW. Základní funkční diagram tohoto obvodu lze vidět na Obr. 1.

Obr. 1: Funkční diagram obvodu 74HCT595

Obr. 1: Funkční diagram obvodu 74HCT595, převzato z [1]

Z Obr. 1 je patrné, že se obvod skládá ze tří částí a to: Posuvný registr, Záchytný registr a Třístavové výstupy.
 

Jako první je nutné provést zápis do posuvného registru. Data se zapisují na pin DS (serial data input) a jsou nahrávané pomocí náběžné hrany na pinu SHCP (shift register clock input), který je určen pro hodinový signál. První nastavíme bit, který chceme umístit na pozici Q7, s další náběžnou hranou nastavíme bit, který chceme umístit na pozici Q6 atd. Jednotlivé bity se totiž s hodinovým taktem posouvají, proto je nutné pro zapsání všech osmi výstupů vytvořit osm hodinových taktů na pinu SHCP. Pokud je potřeba zobrazit více než osm výstupů, právě pro zobrazení více sedmisegmentových displejů, tak využijeme i pin Q7S (serial data output), který slouží k propojení s dalším obvodem 74HCT595. Pin Q7S prvního obvodu spojíme s pinem DS druhého obvodu. Pinem MR (Master Reset) lze nízkou úrovní vynulovat posuvný registr.
 

Po kompletním zápisu dat do posuvného registru nahrajeme data do záchytného registru pomocí náběžné hrany na pinu STCP (storage register clock input).
 

K nahraným datům v záchytném registru se dostaneme pomocí třístavových výstupů, které ovládá pin OE (output enable input). Pokud je tento pin ve stavu log. 0, tak dojde k nahrání dat na výstupy Q0 – Q7.
 

Chování posuvného registru 74HCT595 lze shrnout následující tabulkou Tab. 1 a Obr. 2.
 

Tab. 1: Chování posuvného registru 74HCT595, převzato z [1]

Řídící piny Vstup Výstupní piny Funkce
SHCP STCP /OE /MR DS Q7S Qn
X X L L X L NC díky log. 0 na MR posuvný registr nereaguje
X L L X L L prázdný posuvný registr je nahrán do záchytného registru
X X H L X L Z posuvný registr je prázdný, výstupy jsou ve stavu vysoké impedance
X L H H Q6S NC log. 1 na DS je zapsána na pozici 0, dále je proveden posun celého registru a na výstupu Q7S se objeví předchozí stav z pozice Q6S
X L H X NC QnS obsah posuvného registru je zkopírován do záchytného registru a na výstup
L H X Q6S QnS obsah posuvného registru je posunut a předchozí obsah posuvného registru je zkopírován do záchytného registru a výstupů

 
Obr. 2: Průběhy signálů v čase pro obvod 74HCT595

Obr. 2: Průběhy signálů v čase pro obvod 74HCT595, převzato z [1]

 

K řízení tohoto obvodu se používá až pět pinů mikrokontroléru, ale řízení lze zjednodušit a pro některé piny nastavit trvalou logickou úroveň. Můžeme nastavit pin OE do stavu log. 0 a pin MR do stavu log. 1, pokud obětujeme možnost vynulování posuvného registru.

Pokud používáte ke kreslení elektronických schémat program EAGLE, tak lze vidět, že jsou piny obvodu 74HCT595 popsány trochu jinak než uvádí dokumentace od výrobce. Popis změn jednotlivých názvů pinů ukazuje Tab. 2.

 

Tab. 2: Popis změn jednotlivých názvů pinů obvodu 74HCT595

Pin Označení výrobce Označení v programu EAGLE
1 Q1 QB
2 Q2 QC
3 Q3 QD
4 Q4 QE
5 Q5 QF
6 Q6 QG
7 Q7 QH
8 GND GND
9 Q7S QH*
10 MR SCL
11 SHCP SCK
12 STCP RCK
13 OE G
14 DS SER
15 Q0 QA
16 Vcc Vcc

 
Možnost připojení čtyř sedmisegmentových displejů ukazuje Obr. 3.

Obr. 3: Připojení čtyř sedmisegmentových displejů pomocí obvodů 74HCT595

Obr. 3: Připojení čtyř sedmisegmentových displejů pomocí obvodů 74HCT595

Elektronické schéma je pouze ilustrativní, tak neobsahuje filtrační kondenzátory pro jednotlivé obvody apod. Jednotlivé hodnoty rezistorů se liší v závislosti na použitém sedmisegmentovém displeji. Výpočet hodnoty rezistoru je stejný jako pro obyčejnou LED diodu. Návod lze nalézt ZDE.
 
Bližší informace lze nalézt v katalogu od výrobce ZDE

 
Aktualizace: 6.2.2017
 

[1] NXP. 74HC595; 74HCT595 – 8-bit serial-in, serial or parallel-out shift register with output
latches; 3-state.
[online] citováno 11. dubna 2015. Dostupné na www: http://www.nxp.com/documents/data_sheet/74HC_HCT595.pdf

 

Následující a předchozí příspěvek v kategorii:

 
Následující: Základy řízení sedmisegmentových displejů – Řízení pomocí obvodu SAA1064
Předchozí: Základy řízení sedmisegmentových displejů – Řízení bez speciálních obvodů
 
Tajned facebook
 

Za případné chyby v textu, ve zdrojovém kódě, nebo ve schématickém zapojení se omlouváme.
AUTOŘI NEBEROU ŽÁDNOU ODPOVĚDNOST ZA PŘÍPADNÉ ÚJMY NA ZDRAVÍ ČI MAJETKU.