74HC165 Shift Register: caratteristiche chiave, condizioni operative e applicazioni pratiche

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Introduzione a 74HC165

74HC165 è un registro di spostamento parallelo e serial-out a otto bit ad alta velocità con un intervallo di tensione operativo da 2,0 V a 6,0 V e una corrente di azionamento di ± 5,2 mA.È dotato di più pin di input e un pin di output parallelo, che può convertire i dati di input seriale in output parallelo.Questo chip ha un intervallo di temperatura operativa da -40 ° C a 85 ° C ed è disponibile in una varietà di pacchetti come SO16, SSOP16, DIP16 e TSSOP16.Inoltre, la 74HC165 utilizza la tecnologia CMOS avanzata, quindi ha le caratteristiche di basso consumo di energia, funzionamento ad alta velocità e alta affidabilità.Grazie a queste eccellenti prestazioni, è ampiamente utilizzato in molti campi come la scansione della tastiera, la raccolta dei dati, il rilevamento dello stato, ecc.

Funzioni di 74HC165

Il 74HC165 ha le seguenti caratteristiche:

- Funzionamento a cascata: i chip più 74HC165 possono essere cascati insieme per espandere il numero di segnali di input.L'operazione a cascata si ottiene tramite il pin a cascata (Sera/B) e il pin di uscita a cascata (QH).In particolare, il pin a cascata può collegare l'uscita di un 74HC165 all'ingresso di un altro 74HC165, consentendo così la trasmissione seriale di dati.

- Caricamento parallelo: oltre alle operazioni a turni, 74HC165 ha anche una funzione di caricamento parallela per la lettura e la memorizzazione dei segnali di input.Questa operazione è controllata attraverso il pin di abilitazione dell'orologio (clkinh) e il pin di carico parallelo (PL).Quando il pin di abilitazione dell'orologio è elevato e anche il perno di carico parallelo è elevato, è possibile attivare il funzionamento del carico parallelo.Questa modalità di funzionamento rende 74HC165 più flessibile ed efficiente quando si leggono i segnali di input.

- Uscita seriale: 74HC165 ha un pin di uscita seriale (QH), che può convertire il segnale di ingresso in un segnale di uscita seriale.I segnali di output vengono letti nello stesso ordine dei segnali di input.

- Ingresso parallelo: 74HC165 ha 8 pin di input paralleli (A-H), che possono leggere 8 segnali di input contemporaneamente.Questi segnali di input possono essere segnali digitali o segnali analogici.

- Funzionamento del cambio: 74HC165 può leggere e archiviare i segnali di input attraverso le operazioni di cambio.Questa operazione è controllata da un segnale di clock (SH/LD) e da un segnale di abilitazione dell'orologio (Clkinh).Quando il segnale di abilitazione dell'orologio è ad alto livello, viene eseguita l'operazione di spostamento;Quando il segnale di abilitazione dell'orologio è a basso livello, l'operazione di spostamento è disabilitata.

Diagramma logico di 74HC165

"H" indica un livello elevato ", L" indica un livello basso, "H" indica un livello elevato quando l'orologio è un bordo di salita ", L" indica un livello basso quando l'orologio è un bordo di salita e "Q"Indica lo stato di output quando l'orologio è un vantaggio di salita."↑" indica un bordo di salita.

Principio di lavoro di 74HC165

Il principio di lavoro di 74HC165 si basa sulla progettazione di un registro a turni.Utilizza quattro pin di input (Ser, SRCLK, RCLK, OE) per implementare l'input seriale e l'output parallelo di dati.Spinti dal segnale di clock, i dati inseriscono il bit di registro per bit attraverso il pin di ingresso seriale Ser.Ogni volta che si verifica un bordo di salita sul segnale dell'orologio, i dati vengono spostati di un bit a sinistra e il bit più alto è stato spostato nella cascata o passato al registro del turno successivo.Questo meccanismo consente al 74HC165 di elaborare in modo efficiente i dati seriali e convertirli in output parallelo, facilitando così la successiva elaborazione del circuito.

Condizioni operative raccomandate di 74HC165

Le tensioni sono referenziate a GND (terra = 0V)

Precauzioni per l'utilizzo di 74HC165

Quando si utilizza 74HC165, dovremmo prestare attenzione ai seguenti punti:

- Alimentazione e messa a terra: dobbiamo assicurarci di fornire un alimentatore stabile e adatto al 74HC165 e garantire che sia ben messo a terra.L'alimentazione instabile o la scarsa messa a terra possono causare il funzionamento in modo anomalo del chip.

- Segnale di ingresso: dobbiamo garantire che l'ingresso del segnale al 74HC165 sia all'interno dell'intervallo specificato per evitare ingressi anormali come sovratensione e sovracorrente.L'ingresso anormale può causare danni al chip o operazioni instabili.

- Cambiamento tra ingresso seriale e lettura parallela: quando si cambia l'ingresso seriale e le modalità di lettura parallele di 74HC165, dobbiamo prestare attenzione allo stato di livello del terminale di input PL (lettura parallela).Dobbiamo assicurarci di impostare l'ingresso PL sul livello corretto prima di passare e seguire la sequenza corretta delle operazioni.

- Cascade Use: se è necessario essere più a cascata 74HC165S, dobbiamo assicurarci che la connessione a cascata sia accurata e seguirà l'orologio corretto e abilita i metodi di controllo.Inoltre, vale la pena notare che l'intervallo di tempo tra il bordo di salita del pin CP e l'uscita dei dati può variare tra i chip 74HC165 prodotti da diversi produttori.Se il ritardo è insufficiente, è possibile leggere dati errati.

- Temperatura e imballaggio: 74HC165 ha requisiti specifici dell'intervallo di temperatura e deve essere garantito per essere utilizzato nell'intervallo di temperatura di funzionamento raccomandato.Inoltre, quando si selezionano 74HC165, dovremmo scegliere il tipo di pacchetto appropriato in base a requisiti specifici dell'applicazione, come pacchetto Dual In-line (DIP) o PACCHETTO CHIP CHIP (PLCC).

- Protezione elettrostatica: 74HC165 è un dispositivo sensibile elettrostatico, quindi dobbiamo adottare misure di protezione elettrostatica appropriate durante la manipolazione, la conservazione e l'installazione per prevenire danni elettrostatici.

Qual è il ruolo di 74HC165?

Come input seriale o registro di spostamento in uscita parallela, 74HC165 ha principalmente le seguenti funzioni:

- Rilevamento dello stato: 74HC165 può essere utilizzato per rilevare lo stato di più interruttori o sensori.Collegando l'uscita di un interruttore o un sensore al pin di ingresso del 74HC165, i loro cambiamenti di stato possono essere monitorati in tempo reale.Ciò è molto utile in applicazioni come il controllo dell'automazione, gli allarmi di sicurezza e il monitoraggio dello strumento.

- Scansione della tastiera: 74HC165 può essere utilizzato per la scansione e il rilevamento dell'ingresso della tastiera.Inserendo i segnali di riga e colonna della tastiera nel bit da chip 74HC165, possiamo rilevare se un tasto viene premuto in base a una sequenza di scansione fissa e leggere il codice del tasto corrispondente.Questa funzione è ampiamente utilizzata nelle tastiere del computer, nei pannelli di controllo e in altre applicazioni, migliorando efficacemente la velocità di risposta e l'accuratezza dell'input della tastiera.

- Espansione dell'input dati: 74HC165 può espandere il numero di porte di input dei circuiti digitali.Attraverso il pin di ingresso seriale, possiamo inserire più segnali da dispositivi o sensori esterni nel chip 74HC165 per l'elaborazione.Ciò è utile per i sistemi che devono ricevere un gran numero di segnali di input, come tastiere, pannelli di controllo e switch.

- Raccolta e archiviazione dei dati: 74HC165 può archiviare i dati di input seriale in base a un determinato tempismo.Quando tutte le operazioni di input dei dati sono completate, tramite il pin di output parallelo, possiamo leggere contemporaneamente i dati memorizzati.Questa funzione rende il processo di acquisizione e archiviazione dei dati più conveniente ed efficiente, quindi il 74HC165 è stato ampiamente utilizzato in molte applicazioni come logger di dati, analizzatori logici e interfacce di sensori.

Come passare da un ingresso seriale e una lettura parallela di 74HC165?

L'ingresso seriale e le modalità di lettura parallele del 74HC165 possono essere cambiate modificando lo stato di livello dell'ingresso PL (carico parallelo).Quando l'ingresso PL è basso, il 74HC165 è in modalità di lettura parallela.In questo momento, la porta di input dei dati parallela da D0 a D7 leggerà i dati nel registro in modo asincrono.In questa modalità, i dati possono essere caricati in registri in parallelo, consentendo letture di dati veloci.

Quando l'ingresso PL è elevato, il 74HC165 passa alla modalità di ingresso seriale.A questo punto, i dati verranno serializzati a poco a poco dall'input DS (dati seriali) nel registro, spostando un bit a destra sul bordo di salita di ciascun impulso di clock.In questa modalità, i dati inseriscono il bit di registro a poco in modo seriale e un'operazione di spostamento viene eseguita all'interno del registro, realizzando l'input seriale e l'archiviazione dei dati.

Pertanto, controllando lo stato di livello del terminale di ingresso PL, può facilmente passare da ingresso seriale e modalità di lettura parallele per adattarsi alle diverse esigenze dell'applicazione.Va notato che prima del bordo di salita di PL, entrambi gli ingressi CP (impulso di clock) e CE (clock abilita) devono essere impostati su un livello elevato per impedire ai dati di spostarsi nello stato attivo di PL.Inoltre, l'ingresso dell'orologio del 74HC165 ha anche una struttura gated, una delle quali può essere utilizzata come input abilitato attivo (CE).Questa struttura fornisce una maggiore flessibilità, consentendo agli utenti di scegliere l'orologio e abilitare i metodi di controllo in base a requisiti specifici dell'applicazione.

Domande frequenti [FAQ]

1. A cosa serve 74HC165?

Il 74HC165 è un registro a turni con otto input paralleli: consente di campionare contemporaneamente otto pin di input e quindi leggere il risultato un bit alla volta.In altre parole, è un modo semplice per espandere il numero di pin di input per il tuo microcontrollore.Il registro a turni ha due stati: campionamento e spostamento.

2. Qual è la differenza tra 74HC165 e 74HC595?

Il 74HC165 può essere utilizzato per collegare fino a 8 ingressi (ad esempio interruttori) a pochi GPIO.Il 74HC595 può essere utilizzato per collegare fino a 8 uscite (ad esempio LED) a pochi GPIO.Per un nuovo arrivato, la principale distinzione nei registri a turni è probabilmente parallela in/Serial Out (PISO) e Serial in/Parallel Out (SIPO).

3. Qual è l'ingresso seriale di 74HC165?

74HCT165 sono registri a 8 bit seriali o paralleli/serial-out.Il dispositivo presenta un input di dati seriali (DS), otto input di dati paralleli (D0 a D7) e due uscite seriali complementari (Q7 e Q7).

4. Come funziona 74HC165?

Il 74HC165 è un parallelo a 8 bit nel registro a turni Serial Out (PISO).Puoi usare Piso per leggere lo stato di 8 pin usando solo tre pin sull'Arduino Uno.Il registro a turni 74HC165 viene utilizzato per aumentare il numero di pin di input per Arduino.