概述

在本課程中，您將學(xué)習(xí)如何在Arduino上使用八個(gè)大型紅色LED而不需要放棄8個(gè)輸出引腳！

盡管您可以將八個(gè)LED分別連接一個(gè)Arduino引腳上的電阻（就像我們?cè)诘?課中對(duì)RGB LED所做的那樣），您很快就會(huì)開始用盡Arduino上的引腳。如果您沒有與duino連接的東西很多，則可以這樣做-但通常我們需要按鈕，傳感器，伺服器等，在您不知道它的情況下，您就沒有管腳了。因此，您將使用名為 74HC595串行到并行轉(zhuǎn)換器的芯片，而不是這樣做。該芯片具有八個(gè)輸出（完美）和三個(gè)輸入，可用于一次將數(shù)據(jù)饋入其中。

該芯片使驅(qū)動(dòng)LED的速度稍慢一些（您每秒只能將LED更換大約500，000次，而不是每秒8，000，000次），但它的確非常快，比人類可以檢測(cè)到的速度還要快，所以值得！

零件

要構(gòu)建本課中描述的項(xiàng)目，您將需要以下零件。

零件 數(shù)量

5mm紅色LED 8

270電阻（紅色，紫色，棕色條紋） 8

74HC595移位寄存器

1

半面包板 1

Arduino Uno R3 1

跳線束 1

面包板布局

由于我們要連接八個(gè)LED和八個(gè)電阻，因此實(shí)際上需要進(jìn)行很多連接。

將74HC595芯片放在第一位可能是最容易的，因?yàn)閹缀跛衅渌麞|西都可以連接對(duì)此。如此放置，以使小U形槽口朝向面包板的頂部。芯片的引腳1位于該凹口的左側(cè)。

arduino的數(shù)字4進(jìn)入移位寄存器的引腳14

arduino的數(shù)字5進(jìn)入移位寄存器的引腳12

來自arduino的數(shù)字6進(jìn)入移位寄存器的＃11引腳

除了‘595的所有輸出之一，所有輸出都位于芯片的左側(cè)，因此，為了便于連接，

在芯片之后，將電阻器放置到位。您需要小心，不要使電阻的引線相互接觸。在將電源連接到Arduino之前，應(yīng)該再次檢查這一點(diǎn)。如果發(fā)現(xiàn)很難在不接觸引線的情況下布置電阻器，則有助于縮短引線，使其更靠近面包板的表面。然后，將LED放在面包板上。

更長(zhǎng)的正極LED引線必須全部朝向芯片，無論面包板位于面包板的哪一側(cè)。

現(xiàn)在僅需連接跳線，如上所示。不要忘了從IC的引腳8到面包板GND列的引腳。

稍后加載列出的草圖并嘗試一下。每個(gè)LED都應(yīng)依次點(diǎn)亮，直到所有LED都點(diǎn)亮，然后它們都熄滅并重復(fù)該循環(huán)。

74HC595移位寄存器

在閱讀代碼之前，讓我們快速看一下芯片的功能，以便我們可以理解代碼的功能。

該芯片屬于一種移位寄存器。

移位寄存器可保存八個(gè)存儲(chǔ)單元，每個(gè)存儲(chǔ)單元可以是1或0。

設(shè)置每個(gè)存儲(chǔ)單元這些值的開或關(guān)，我們使用芯片的“數(shù)據(jù)”和“時(shí)鐘”引腳輸入數(shù)據(jù)。

時(shí)鐘引腳需要接收八個(gè)脈沖。在每個(gè)脈沖時(shí)，如果數(shù)據(jù)引腳為高電平，則將1壓入移位寄存器。否則，它為0。當(dāng)接收到所有八個(gè)脈沖時(shí)，然后啟用“鎖存”引腳會(huì)將這八個(gè)值復(fù)制到鎖存寄存器。這是必要的，否則當(dāng)將數(shù)據(jù)加載到移位寄存器中時(shí)，錯(cuò)誤的LED會(huì)閃爍。該芯片還具有OE（輸出使能）引腳，該引腳用于一次啟用或禁用所有輸出。您可以將其連接到具有PWM功能的Arduino引腳，并使用“ analogWrite”控制LED的亮度。該引腳為低電平有效，因此我們將其連接至GND。

Arduino代碼

Arduino包含一個(gè)名為“ shiftOut”的特殊功能，該功能專門用于將數(shù)據(jù)發(fā)送到移位寄存器。

這是完整的草圖，

下載：文件

復(fù)制代碼

/*

Adafruit Arduino - Lesson 4. 8 LEDs and a Shift Register

*/

int latchPin = 5;

int clockPin = 6;

int dataPin = 4;

byte leds = 0;

void setup（）

{

pinMode（latchPin， OUTPUT）;

pinMode（dataPin， OUTPUT）;

pinMode（clockPin， OUTPUT）;

}

void loop（）

{

leds = 0;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

for （int i = 0; i 《 8; i++）

{

bitSet（leds， i）;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

}

}

void updateShiftRegister（）

{

digitalWrite（latchPin， LOW）;

shiftOut（dataPin， clockPin， LSBFIRST， leds）;

digitalWrite（latchPin， HIGH）;

} /*

Adafruit Arduino - Lesson 4. 8 LEDs and a Shift Register

*/

int latchPin = 5;

int clockPin = 6;

int dataPin = 4;

byte leds = 0;

void setup（）

{

pinMode（latchPin， OUTPUT）;

pinMode（dataPin， OUTPUT）;

pinMode（clockPin， OUTPUT）;

}

void loop（）

{

leds = 0;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

for （int i = 0; i 《 8; i++）

{

bitSet（leds， i）;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

}

}

void updateShiftRegister（）

{

digitalWrite（latchPin， LOW）;

shiftOut（dataPin， clockPin， LSBFIRST， leds）;

digitalWrite（latchPin， HIGH）;

}

我們要做的第一件事是定義將要使用的三個(gè)引腳。這些是Arduino數(shù)字輸出，將連接到74HC595的鎖存器，時(shí)鐘和數(shù)據(jù)引腳。

下載：file

復(fù)制代碼

int latchPin = 5;

int clockPin = 6;

int dataPin = 4; int latchPin = 5;

int clockPin = 6;

int dataPin = 4;

接下來，定義了一個(gè)名為“ leds”的變量。這將用于保持當(dāng)前打開或關(guān)閉LED的模式。 “字節(jié)”類型的數(shù)據(jù)表示使用八位數(shù)字。每個(gè)位都可以打開或關(guān)閉，因此非常適合跟蹤我們八個(gè)LED中的哪個(gè)打開或關(guān)閉。

下載：文件

復(fù)制代碼

byte leds = 0; byte leds = 0;

“設(shè)置”功能僅設(shè)置了我們正在使用的三個(gè)引腳

下載：文件

復(fù)制代碼

void setup（）

{

pinMode（latchPin， OUTPUT）;

pinMode（dataPin， OUTPUT）;

pinMode（clockPin， OUTPUT）;

} void setup（）

{

pinMode（latchPin， OUTPUT）;

pinMode（dataPin， OUTPUT）;

pinMode（clockPin， OUTPUT）;

}

“循環(huán)”功能最初通過將變量“ leds”的值設(shè)置為0來關(guān)閉所有LED。然后調(diào)用“ updateShiftRegister”發(fā)送“ leds” ’模式到移位寄存器，以便所有LED熄滅。稍后我們將處理‘updateShiftRegister’的工作方式。

循環(huán)功能暫停半秒鐘，然后使用‘for’循環(huán)和變量‘i’從0到7開始計(jì)數(shù)。每次，它使用Arduino函數(shù)‘bitSet’來設(shè)置控制變量‘leds’中的LED的位。然后它還會(huì)調(diào)用‘updateShiftRegister’，以便leds更新以反映變量‘leds’中的內(nèi)容。

然后，在‘i’遞增之前，有半秒的延遲，下一個(gè)LED點(diǎn)亮。

下載：文件

復(fù)制代碼

void loop（）

{

leds = 0;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

for （int i = 0; i 《 8; i++）

{

bitSet（leds， i）;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

}

} void loop（）

{

leds = 0;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

for （int i = 0; i 《 8; i++）

{

bitSet（leds， i）;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

}

}

函數(shù)‘updateShiftRegister’首先將LatchPin設(shè)置為低電平，然后在再次將‘latchPin’置于高電平之前調(diào)用Arduino函數(shù)‘shiftOut’。它有四個(gè)參數(shù)，前兩個(gè)是分別用于數(shù)據(jù)和時(shí)鐘的引腳。

第三個(gè)參數(shù)指定要從哪個(gè)數(shù)據(jù)端開始。我們將從最右邊的位開始，這就是所謂的“最低有效位”（LSB）。

最后一個(gè)參數(shù)是要移入移位寄存器的實(shí)際數(shù)據(jù)。

下載：文件

復(fù)制代碼

void updateShiftRegister（）

{

digitalWrite（latchPin， LOW）;

shiftOut（dataPin， clockPin， LSBFIRST， leds）;

digitalWrite（latchPin， HIGH）;

} void updateShiftRegister（）

{

digitalWrite（latchPin， LOW）;

shiftOut（dataPin， clockPin， LSBFIRST， leds）;

digitalWrite（latchPin， HIGH）;

}

如果要關(guān)閉而不是打開LED之一，則可以在“ leds”變量上調(diào)用類似的Arduino函數(shù)（bitClear） 。這會(huì)將“ leds”的位設(shè)置為0，然后您只需跟隨它調(diào)用“ updateShiftRegister”即可更新實(shí)際的LED。

亮度控制

我未提到的74HC595的一個(gè)引腳是稱為“輸出使能”的引腳。這是針腳13，在面包板上，它永久接地。該引腳用作開關(guān)，可以啟用或禁用輸出-唯一需要注意的是它是“低電平有效”（接地以啟用）。因此，如果將其連接到5V，則所有輸出均關(guān)閉。而如果將其接地，則應(yīng)該打開的那些輸出打開，應(yīng)該關(guān)閉的那些輸出關(guān)閉。

我們可以將此引腳與“ analogWrite”功能一起使用，我們?cè)诘?課中使用了該功能。 ，以使用PWM控制LED的亮度（另請(qǐng)參閱第3課）。

要做的是，更改與74HC595引腳13的連接，以代替將其接地，將其連接到Arduino的引腳3。

下面的草圖將在所有LED點(diǎn)亮后逐漸將它們逐漸熄滅。

下載：文件

復(fù)制代碼

/*

Adafruit Arduino - Lesson 4. 8 LEDs and a Shift Register - Brightness

*/

int latchPin = 5;

int clockPin = 6;

int dataPin = 4;

int outputEnablePin = 3;

byte leds = 0;

void setup（）

{

pinMode（latchPin， OUTPUT）;

pinMode（dataPin， OUTPUT）;

pinMode（clockPin， OUTPUT）;

pinMode（outputEnablePin， OUTPUT）;

}

void loop（）

{

setBrightness（255）;

leds = 0;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

for （int i = 0; i 《 8; i++）

{

bitSet（leds， i）;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

}

for （byte b = 255; b 》 0; b--）

{

setBrightness（b）;

delay（50）;

}

}

void updateShiftRegister（）

{

digitalWrite（latchPin， LOW）;

shiftOut（dataPin， clockPin， LSBFIRST， leds）;

digitalWrite（latchPin， HIGH）;

}

void setBrightness（byte brightness） // 0 to 255

{

analogWrite（outputEnablePin， 255-brightness）;

}

/*

Adafruit Arduino - Lesson 4. 8 LEDs and a Shift Register - Brightness

*/

int latchPin = 5;

int clockPin = 6;

int dataPin = 4;

int outputEnablePin = 3;

byte leds = 0;

void setup（）

{

pinMode（latchPin， OUTPUT）;

pinMode（dataPin， OUTPUT）;

pinMode（clockPin， OUTPUT）;

pinMode（outputEnablePin， OUTPUT）;

}

void loop（）

{

setBrightness（255）;

leds = 0;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

for （int i = 0; i 《 8; i++）

{

bitSet（leds， i）;

updateShiftRegister（）;

delay（500）;

}

for （byte b = 255; b 》 0; b--）

{

setBrightness（b）;

delay（50）;

}

}

void updateShiftRegister（）

{

digitalWrite（latchPin， LOW）;

shiftOut（dataPin， clockPin， LSBFIRST， leds）;

digitalWrite（latchPin， HIGH）;

}

void setBrightness（byte brightness） // 0 to 255

{

analogWrite（outputEnablePin， 255-brightness）;

}

其他要做的事情

一旦您知道如何使用74HC595，那么使用許多LED可以做很多事情。您可以嘗試以下操作：

制作“ Larson Scanner”掃描燈，就像在電視連續(xù)劇《騎士騎士》中KITT的前部以及在《 Battle Start Galactica》系列中的Cylons上那樣。 li》

制作電子骰子。將6個(gè)LED排列為兩列，每列三個(gè)LED，中間一個(gè)LED。提示–看一下稱為“隨機(jī)”的Arduino函數(shù)。

74HC595的一大優(yōu)點(diǎn)是，您可以通過菊花鏈?zhǔn)竭B接它們以增加數(shù)量。您可以控制的LED。有關(guān)74HC595的更高級(jí)用法的其他指導(dǎo)，請(qǐng)查看使用‘shiftOut’的Arduino官方文檔http://arduino.cc/zh/Tutorial/ShiftOut

責(zé)任編輯：wv