Каковы различия между ИС регистра сдвига?

Я изучаю Arduino, и одна вещь, которая привлекла мое внимание, это использование Shift Registers для увеличения количества цифровых выводов.

Я видел много учебных пособий , в которых используется регистр сдвига 74HC595, но мой местный магазин не продает этот точный регистр сдвига, но продает много других, таких как:

74HC166
CD4015
74HC165
74HC164
CD4014
74HC595 SMD

Все они кажутся 8-битными сдвиговыми регистрами.

Я хочу использовать их для освещения некоторых светодиодов с помощью Arduino. Я полагаю, что у них есть очень конкретные цели, но в целом, могу ли я использовать их в своем проекте?

В чем главное отличие этих регистров сдвига?

Самый простой способ ответить на такой вопрос - взглянуть на таблицы данных компонентов:

• CD4015 является частью более старой линейки чипов серии 4000. Когда они были представлены, они были CMOS, в то время как чипы 7400 были TTL, хотя в настоящее время чипы типа 74HC также являются CMOS. Они все еще находят некоторое применение, потому что работают с более широким диапазоном напряжения, чем чипы 74HC (до 15В, против 7В максимум для 74HC или 5,5 В для 74LS). Они также несколько медленнее (максимум 3 МГц при 5 В против 25 МГц у 74HC595).

• CD4014 имеет спецификации, аналогичные 4015, но вместо того, чтобы иметь выводы, которые позволяют вам брать все значения, которые были сдвинуты одновременно, он позволяет вам вводить несколько значений одновременно, а затем сдвигать их по одному за раз. Таким образом, CD4015 похож на преобразователь последовательный в параллельный, но этот преобразователь является параллельным в последовательный.

• 74HC166 имеет параллельный вход -выход, как CD4014, но находится в диапазоне 74HC, поэтому имеет меньший диапазон напряжения и более быструю реакцию на этот диапазон.

• 74HC165 допускает как параллельный, так и последовательный вход и последовательный выход. Он также обеспечивает инвертированный и не инвертированный выход.

• 74HC164 является последовательным и параллельным, как и CD4015, но это серия 74HC, поэтому он быстрее и с меньшим напряжением.

• 74HC595 (или, точнее, SN74HC595J) и 74HC595-SMD (это может быть несколько разных незначительных изменений) - это один и тот же компонент в разных пакетах. Первый - это традиционный пакет «DIP», который, скорее всего, вам нужен, если вы работаете с макетом, картоном или перфорированными макетными платами. Последним является пакет для поверхностного монтажа (возможно, SOIC), который меньше по размеру и его легче припаять к печатной плате, но может быть немного трудным для прототипирования. Это последовательно-параллельно-параллельно, но у них также есть отдельный набор регистров, в которые могут быть скопированы вводимые данные. Это означает, что ваши параллельные выходы могут изменяться одновременно, вместо того, чтобы содержать недопустимые данные во время смещения новых данных.

Некоторые другие фишки, на которые вы, возможно, захотите взглянуть:

• Как упомянуто @supercat в комментариях, CD4094 полезен, когда вам нужно управлять более чем 8 выходными линиями, потому что он облегчает каскадирование вывода от одного чипа к следующему. 74HC4094 чип с тем же поведением и расположением контактов , но с использованием 74HC напряжений и более высокой скорости.
• TLC6C5912 представляет собой 12-канальный последовательный чип с параллельным выводом , специально разработанный для управления светодиодами, и может работать со светодиодами с напряжениями и токами, значительно превышающими любые из перечисленных выше.
• TLC5911 является монстром чипа, но он управляет 16 светодиодами и имеет драйвер постоянного тока для каждого из них, который может индивидуально управляться на одном из 128 уровней, т.е. вы можете использовать его по отдельности, уменьшая яркость каждого светодиода, сдвигая в 7 битах информация о яркости для каждого, а не только один бит вкл / выкл. Полезно для знаков, которые показывают изображения / видео.

Добавить к ответу schadjo:

Два наиболее часто используемых для Arduino (но не только) - 74HC165 и 74HC595 .

74HC165 можно использовать для подключения до 8 входов (например, переключателей) только к нескольким GPIO.

74HC595 можно использовать для подключения до 8 выходов (например, светодиодов) только к нескольким GPIO.

Для новичка основное различие в регистрах сдвига, вероятно, состоит в параллельном входе / последовательном выходе (PISO) и последовательном входе / параллельном выходе (SIPO).

Как следует из названий, PISO принимает, скажем, сигнал шириной 8 бит и позволяет вам по отдельности сдвигать эти биты по одному (последовательно) с помощью одиночных тактовых импульсов.

SIPO позволяет вам последовательно сдвигать каждый из битов, а затем иметь все, скажем, 8 из этих битов одновременно на 8 выходных выводах, то есть параллельно.

74HC595 (Thruhole или SMD) имеет ограничение 70 мА на Vcc и Gnd выводе, поэтому вы должны выбрать резисторы ограничения тока, которые допускают 8-9 мА. (8 выходов х 9 мА = 72 мА).

Чтобы выбрать резистор: (5V - Vf) /. 008 = резистор, где Vf - прямое напряжение светодиода (например, ~ 2,5 В для типичного красного светодиода, некоторые зеленые и желтые, и часто несколько выше для других цветов, таких как синий). , белый).

(5 В - 2,5 В) /. 008A = 312,5 Ом, поэтому 300 или 330 Ом будут хорошими. 270 также будет хорошо, для 9,25 мА. 1K немного уменьшит яркость, но все равно будет достаточно ярким. 8 мА может быть довольно ярким с современным высокоэффективным светодиодом.

Если вам нужно больше тока, чем TPIC6B595 и TPIC6C595 управляются так же, как 74HC595 - с тактовой частотой, данными и защелкой - но может потреблять 150 мА и 100 мА на каждый выходной вывод (сдвиг в 1, который включает выход, он становится низким потреблять ток от 5 В. через светодиод и его резистор. От тока источника через светодиод / резистор до Gnd).

Не бойтесь заказывать запчасти онлайн. Digikey.com и Mouser.com несут все виды запчастей, и недорогая почта USPS доставит их вам в течение 2-3 дней.

Если вы хотите запастись, потратьте $ 20-30 и получите пакет запчастей от taydaelectronics.com. Вы можете получить много вещей для этого. Я думаю, что запчасти поступают из Таиланда (через Колорадо в США из того, что я получил), закажите подборку деталей, которая продлится довольно много проектов.

В дополнение ко всем остальным хорошим ответам, карта выводов ИС, безусловно, может отличаться для разных ИС. Вы не можете просто подключить провод к тем же контактам, которые вы использовали бы для другого регистра сдвига, и ожидать, что он будет работать. Если вы соответствуете функциональности выводов, есть гораздо больше шансов, хотя функциональность выводов может не совпадать на разных чипах.