怎樣僅使用3個Arduino引腳控制8個輸出數(shù)量的倍數(shù)所需的硬件和代碼

步驟1：移位寄存器簡介

什么是移位寄存器：

移位寄存器的基本目的是增加微控制器的輸入/輸出引腳數(shù)。所使用的移位寄存器可以是用于增加輸出引腳的74HC595，而74HC164是用于增加輸入引腳的移位寄存器。需要注意的最重要一點是，可以將多個移位寄存器級聯(lián)。因此，微控制器僅使用3個引腳就可以將8個電源控制到n個輸出/輸入的電源。這種級聯(lián)也可以稱為移位寄存器的菊花鏈。

移位寄存器的引腳：

移位寄存器最重要的引腳如下：

串行輸入（PIN 14）：

用于移位移位寄存器下一個輸入的引腳。

RCK（引腳12）：

此引腳被拉高時，將移位寄存器。

串行時鐘（PIN11）：

需要拉高以將輸出設(shè)置為新的移位寄存器值，必須在SRCLK之后立即將其拉高。

QH‘（引腳9）：

該引腳的意義在于可以連接到下一個移位寄存器的串行輸入（PIN14），并且菊花鏈可以增加。

移位寄存器的工作原理：

可以將移位寄存器與數(shù)據(jù)游戲進(jìn)行比較沿路口移動。當(dāng)移位寄存器的RCK引腳變?yōu)镠IGH時，它們將移至另一個結(jié)點，因此可以使用以下原理將數(shù)據(jù)傳輸?shù)饺我鈹?shù)量的移位寄存器。移位寄存器可以使用串行時鐘（PIN 11）保持這些值。每當(dāng)串行時鐘引腳變高時，RCK引腳就會變低，依此類推，直到傳輸所需的數(shù)據(jù)為止。

我提供了一個123D電路圖，描述了移位寄存器與Arduino的連接。以及移位寄存器工作所需的基本連接。提供的第二個123d電路圖顯示了第二個移位寄存器的連接，依此類推。

菊花鏈移位寄存器：

可以增加移位寄存器通過將QH’引腳與第二個串行輸入的移位寄存器（PIN 14）連接。因此，輸出的數(shù)量僅限于可以連接的移位寄存器的數(shù)量。選件隨附的代碼可連接多達(dá)40個以上的寄存器。我還提供了模塊的實時圖以及使用這些模塊與arduino的連接。

步驟2：模塊的組裝和焊接-1

正如我前面提到的，此Instructable具有不同的方法組裝，我使用分步焊接教程。我希望它的作用與僅提供電路并自行完成一樣有用。將來，我將嘗試使其成為蝕刻過的PCB，以便使焊接變得更加容易。第一張圖片顯示了完成的模塊。

無論如何，所生產(chǎn)的模塊將是4 x 3 cm的正方形，并且可以通過菊花鏈方式鏈接更多的模塊，并且可以根據(jù)需要增加輸入量。因此，讓我們開始組裝吧?。。?！

步驟1：

第一步是插入LED。

注1：

請注意，應(yīng)通過電源檢查led條形圖的位置，以便正確插入。來自arduino的5V電壓就足夠了，但請不要長時間連接，否則LED會短路。名為 Note1 的圖顯示了我檢查模塊的方法。請忽略圖中的電阻，直接將其連接。

第2步：

檢查后，如圖所示插入1k電阻。需要這個電阻是因為它為最終的LED提供了電阻。其次是接地的4k7電阻矩陣。有關(guān)電阻的位置，請參見該圖。我在圖中顯示了10k，但請忽略它。

注2：

該注意事項非常重要，因為只有在LED亮起時，電阻矩陣接地引腳（?）才應(yīng)正確連接到接地軌。這很關(guān)鍵，因為如果矩陣反轉(zhuǎn)，LED將會變暗。

第3步：

因此，如圖所示，將電阻矩陣的菱形端（?）插入接地端。然后焊接矩陣的引腳。您也可以通過連接電源來仔細(xì)檢查LED。

步驟3：模塊的組裝和焊接-2

注3：

在插入主IC之前，只需使用指南針或刀片進(jìn)行切割即可。可以使用萬用表中的連續(xù)性測試儀檢查切口。

第4步：

IC如圖所示并且使用DIP插座，以便在發(fā)生任何故障時可以更換IC。最后焊接接頭。

步驟5：

移位寄存器可以控制8個LED，但是模塊有10個LED因此，額外的兩個是由兩個公頭控制的，它們可以由Arduino控制。焊接接頭。

第6步：

需要按圖所示連接跳線。連接器的一端連接到LED條形圖，另一個連接到74HC595的第15引腳。

第7步：

接下來是電源供應(yīng)您需要如圖所示連接兩個接頭并焊接接頭。

第8步：

現(xiàn)在插入兩個如圖所示，以下引腳上的公頭連接器。然后焊接接頭。它們可以連接到Arduino或下一個模塊。

注意4：

將圖中所示的銷釘焊接到接地導(dǎo)軌上。這比連接跳線要容易。

步驟4：模塊的組裝和焊接-3

第9步：

將面包板電線作為跨接線連接起來，如圖所示并將它們焊接在底部。跳線用于將Vcc發(fā)送到IC電源引腳。

步驟10：

焊接1uF電容器如圖所示，使負(fù)極側(cè)焊接到電路板的接地軌，正極軌到達(dá)引腳。只需參考先前步驟中的電路圖即可。

第11步：

使用剪刀剪切模塊并進(jìn)行剪切盡可能緊湊。然后您就完成了您的第一個模塊的準(zhǔn)備工作。

只需重復(fù)這些步驟即可創(chuàng)建所需的任意數(shù)量的模塊，并以菊花鏈的方式增加它們的輸入量。 LED的輸出可以發(fā)送到繼電器板上，并且僅使用Arduino的三個引腳就可以驅(qū)動任意數(shù)量的繼電器。最后一張圖顯示了完成的模塊，到目前為止，我已經(jīng)制作了3個模塊。下一步，我們測試完成的模塊。

步驟5：檢查模塊

一旦完成模塊，您就可以使用此簡單代碼檢查完成的模塊。該代碼顯示了led追蹤器和其他一些有趣的模式。此代碼基本上是用于檢查模塊并確保其正常工作的。

代碼：

int data = 11;

int clock = 12;

int latch = 8;

// the animation sequence for the LED display

// first column is the LED status in binary form， second column is the timing in milliseconds

byte patterns［48］ = {

B00000001， 100，

B00000010， 100，

B00000100， 100，

B00001000， 100，

B00010000， 100，

B00100000， 100，

B01000000， 100，

B10000000， 100，

B01000000， 100，

B00100000， 100，

B00010000， 100，

B00001000， 100，

B00000100， 100，

B00000010， 100，

B00000001， 100，

B00011000， 200，

B00100100， 200，

B01000010， 200，

B10000001， 200，

B01000010， 200，

B10100101， 200，

B01011010， 200，

B00100100， 200，

B00011000， 200

};

// variables used for status

int pattern_index = 0;

int pattern_count = sizeof（patterns） / 2;

void setup（）

{

// setup the serial output if needed

Serial.begin（9600）;

// define the pin modes

pinMode（ data， OUTPUT）;

pinMode（clock， OUTPUT）;

pinMode（latch， OUTPUT）;

}

void loop（）

{

// activate the patterns

digitalWrite（latch， LOW）;

shiftOut（data， clock， MSBFIRST， patterns［pattern_index*2］）;

digitalWrite（latch， HIGH）;

// delay for the timing

delay（patterns［（pattern_index*2） + 1］）;

// move to the next animation step

pattern_index ++;

// if we‘re at the end of the animation loop， reset and start again

if （pattern_index 》 pattern_count） pattern_index = 0;

}

如果一切順利，那么您將獲得與給定視頻相同的輸出。在下一步中，我將向您展示如何菊花鏈它們以及僅使用Arduino的3個引腳控制24個以上輸出的代碼。

步驟6：主代碼

如圖所示連接電路。然后上傳給定的代碼，該代碼可用于控制寄存器的各個引腳。該代碼專門用于控制繼電器。它們也可以用于制造大型LED追逐器，您只需要根據(jù)應(yīng)用程序更改代碼即可。

首先，我將解釋根據(jù)移位寄存器的數(shù)量需要更改的基本行。顧名思義，具有

//How many of the shift registers - change this

#define number_of_74hc595s 1

的代碼行應(yīng)提供您正在使用的移位寄存器模塊的數(shù)量。該程序最多只能有40個以上的移位寄存器。

setRegisterPin（2， HIGH）;

setRegisterPin（3， HIGH）;

setRegisterPin（4， LOW）;

setRegisterPin（5， HIGH）;

setRegisterPin（7， HIGH）;

writeRegisters（）;

這行代碼是u可以用來控制移位寄存器引腳的主要功能。 “ writeRegisters（）”行是為了將數(shù)據(jù)發(fā)送到移位寄存器而需要調(diào)用的函數(shù)。假設(shè)您需要控制第三個移位寄存器模塊的第24引腳，則代碼為

setRegisterPin（24， HIGH）;

假設(shè)您需要重置引腳，以使所有引腳均變低，然后功能將變?yōu)?/p>

clearRegisters（）;

最后，下面給出了控制引腳的總體代碼，我還附帶了該程序的代碼。因此，在此代碼中，以下引腳設(shè)置為高電平，并且可以使用清除寄存器功能將其復(fù)位。我使用3個移位寄存器模塊，因此如果使用2個移位寄存器，則必須更改代碼。如果一切順利，輸出將如上面的視頻所示。使用此基本思想，您可以設(shè)計出色的微控制器項目。

代碼：

int SER_Pin = 11; //pin 14 on the 75HC595

int RCLK_Pin = 8; //pin 12 on the 75HC595

int SRCLK_Pin = 12; //pin 11 on the 75HC595

//How many of the shift registers - change this

#define number_of_74hc595s 3

//do not touch

#define numOfRegisterPins number_of_74hc595s * 8

boolean registers［numOfRegisterPins］;

void setup（）{

pinMode（SER_Pin， OUTPUT）;

pinMode（RCLK_Pin， OUTPUT）;

pinMode（SRCLK_Pin， OUTPUT）;

//reset all register pins

clearRegisters（）;

writeRegisters（）;

}

//set all register pins to LOW

void clearRegisters（）{

for（int i = numOfRegisterPins - 1; i 》= 0; i--）{

registers［i］ = LOW;

}

writeRegisters（）;

}

//Set and display registers

//Only call AFTER all values are set how you would like （slow otherwise）

void writeRegisters（）{

digitalWrite（RCLK_Pin， LOW）;

for（int i = numOfRegisterPins - 1; i 》= 0; i--）{

digitalWrite（SRCLK_Pin， LOW）;

int val = registers［i］;

digitalWrite（SER_Pin， val）;

digitalWrite（SRCLK_Pin， HIGH）;

}

digitalWrite（RCLK_Pin， HIGH）;

}

//set an individual pin HIGH or LOW

void setRegisterPin（int index， int value）{

registers［index］ = value;

}

void loop（）{

setRegisterPin（0， LOW）;

setRegisterPin（1， HIGH）;

setRegisterPin（2， LOW）;

setRegisterPin（3， HIGH）;

setRegisterPin（4， LOW）;

setRegisterPin（5， HIGH）;

setRegisterPin（6， LOW）;

setRegisterPin（7， HIGH）;

setRegisterPin（8， LOW）;

setRegisterPin（9， HIGH）;

setRegisterPin（10， LOW）;

setRegisterPin（11， HIGH）;

setRegisterPin（12， LOW）;

setRegisterPin（13， HIGH）;

setRegisterPin（14， LOW）;

setRegisterPin（15， HIGH）;

setRegisterPin（16， LOW）;

setRegisterPin（17， HIGH）;

setRegisterPin（18， LOW）;

setRegisterPin（19， HIGH）;

setRegisterPin（20， LOW）;

setRegisterPin（21， HIGH）;

setRegisterPin（22， LOW）;

setRegisterPin（23， HIGH）;

writeRegisters（）;

delay（500）;

clearRegisters（）;

setRegisterPin（0， HIGH）;

setRegisterPin（1， LOW）;

setRegisterPin（2， HIGH）;

setRegisterPin（3， LOW）;

setRegisterPin（4， HIGH）;

setRegisterPin（5， LOW）;

setRegisterPin（6， HIGH）;

setRegisterPin（7， LOW）;

setRegisterPin（8， HIGH）;

setRegisterPin（9， LOW）;

setRegisterPin（10， HIGH）;

setRegisterPin（11， LOW）;

setRegisterPin（12， HIGH）;

setRegisterPin（13， LOW）;

setRegisterPin（14， HIGH）;

setRegisterPin（15， LOW）;

setRegisterPin（16， HIGH）;

setRegisterPin（17， LOW）;

setRegisterPin（18， HIGH）;

setRegisterPin（19， LOW）;

setRegisterPin（20， HIGH）;

setRegisterPin（21， LOW）;

setRegisterPin（22， HIGH）;

setRegisterPin（23， LOW）;

writeRegisters（）;

delay（500）;

clearRegisters（）;

}

步驟7：LED追逐者很有趣！

如果您已達(dá)到此測試，則說明您已成功完成模塊。因此，讓我們做一個LED追逐器不僅是為了娛樂，而且是為了進(jìn)一步理解代碼。下面給出了代碼以嘗試使用新模塊。我上傳了我的LED追逐器的視頻。

代碼：

int SER_Pin = 11; //pin 14 on the 75HC595

int RCLK_Pin = 8; //pin 12 on the 75HC595

int SRCLK_Pin = 12; //pin 11 on the 75HC595

//How many of the shift registers - change this

#define number_of_74hc595s 3

//do not touch

#define numOfRegisterPins number_of_74hc595s * 8

boolean registers［numOfRegisterPins］;

void setup（）{

Serial.begin（9600）;

pinMode（SER_Pin， OUTPUT）;

pinMode（RCLK_Pin， OUTPUT）;

pinMode（SRCLK_Pin， OUTPUT）;

//reset all register pins

clearRegisters（）;

writeRegisters（）;

}

//set all register pins to LOW

void clearRegisters（）{

for（int i = numOfRegisterPins - 1; i 》= 0; i--）{

registers［i］ = LOW;

}

writeRegisters（）;

}

//Set and display registers

//Only call AFTER all values are set how you would like （slow otherwise）

void writeRegisters（）{

digitalWrite（RCLK_Pin， LOW）;

for（int i = numOfRegisterPins - 1; i 》= 0; i--）{

digitalWrite（SRCLK_Pin， LOW）;

int val = registers［i］;

digitalWrite（SER_Pin， val）;

digitalWrite（SRCLK_Pin， HIGH）;

}

digitalWrite（RCLK_Pin， HIGH）;

}

//set an individual pin HIGH or LOW

void setRegisterPin（int index， int value）{

registers［index］ = value;

}

void loop（）{

for（int i = 0;i 《 numOfRegisterPins;i++）

{

setRegisterPin（i ， HIGH）;

Serial.println（i）;

writeRegisters（）;

delay（70）;

clearRegisters（）;

}

clearRegisters（）;

for（int i = 24; i 》 0; i--）

{

setRegisterPin（i ， HIGH）;

writeRegisters（）;

Serial.println（i）;

delay（70）;

clearRegisters（）;

}

clearRegisters（）;

}

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