文章目录
- 背景
- 主题活动
- 一、 74HC595和LED电气和数字接口之间的点阵
-
- 电气接口
- 数字接口
记录一段旅程–使用74HC595串转并控制8位移位寄存器LED点阵。
背景
点亮了一颗led，会想点亮更多led灯，也许还想用led灯显示数字、图案等。
主题活动
- 探讨74HC595和LED点阵之间的电气和数字接口，因为我们的主要活动是使用74HC595来驱动LED点阵。
- 点亮并熄灭一个点：讨论单片机IO口上的数字信号是如何传输到的LED点阵上指定的位置。
- 显示一些数字。
- 显示一些图案。
为了缩短篇幅，这次只进行了第一个主题活动，二三四在下一篇。
一、 74HC595和LED电气和数字接口之间的点阵
电气接口
从一个简单的头开始，让我们看看普中开发板是如何处理这个问题的。led点阵与74HC595以及单片机IO共同形成led点阵模块，为了确保分析的完整性，需要将led点阵和单片机IO一起讨论间接口。 
为了使事情更简单，我们首先从上述复合电路中提取基本单元进行分析。 第一眼看到这张图有点惊讶，因为不管是74HC595是ttl器件还是cmos器件，在VCC=5V的条件下，Qn输出的高电平肯定会大于4V。但是红色LED正向压降基本为2V以下，如果74HC595的管脚可以提供相当大的电流，比如大于500mA的驱动力，led会先烧坏，但不幸的是，74HC管脚驱动力最大值为3595mA，那么在led烧坏前，74HC595的输出MOS管道的导通阻抗可能会因损坏而增加，但会适应led工作要求。
当然，以上只是我个人的感觉，感觉过去，没有吃饭的风险，无论如何，灯可以正常亮，设计不合理我不在乎，只是对制造商（不限制流量电阻省钱）和用户双赢的设计，让一个人有一种冲动了解实际情况。
为了便于比较，只测试QA和QH亮灯时的工作情况，在QA输出端与led之间增加150R限流电阻。因为74HC595的每个输出管脚驱动8盏灯，因此每个电路采集8组数据，并提前注明VCC=5.2V。
| 索引 | Ea(V) | Eb(V) | Ec(V) |
|---|---|---|---|
| 1 | 1.909 | 1.425 | 0.457 |
| 2 | 1.909 | 1.427 | 0.460 |
| 3 | 1.913 | 1.437 | 0.458 |
| 4 | 1.909 | 1.430 | 0.456 |
| 5 | 1.902 | 1.419 | 0.454 |
| 6 | 1.904 | 1.421 | 0.453 |
| 7 | 1.903 | 1.423 | 0.453 |
| 8 | 1.902 | 1.421 | 0.452 |
根据以上数据，当驱动一个时，依靠一个感觉仙女的概念led灯时，8条数据差别很大。根据第一条数据，二极管的正导电压为1.425-0.457=0.968V，支路上的电流是(1.909-1.425)/150 = 3.23mA。
接下来我们来看看H通道没有限流电阻。QH不小心画了，这里不理。
| 索引 | Ea(V) | Eb(V) |
|---|---|---|
| 1 | 1.458 | 0.457 |
| 2 | 1.466 | 0.457 |
| 3 | 1.458 | 0.458 |
| 4 | 1.460 | 0.457 |
| 5 | 1.460 | 0.454 |
| 6 | 1.462 | 0.453 |
| 7 | 1.461 | 0.454 |
| 8 | 1.469 | 0.452 |
这也是一种依赖感。我认为我们只需要使用第一个数据。可以知道的信息是，二极管的正导电压为1.458-0.457=1.001V。与之前的测试相比，发现单片机有两种情况IO嘴上的电压也差不多。
后来发现当74HC595每条输出线同时驱动8条LED时情况有点不对劲，这次的led灯光明显没有前面刺眼。同时驱动8颗led和只驱动1颗led比较情况，8路led正导电压为0.905V，和前面的感觉也没差多少，比较明显的区别在于QA和QH端口，单片机IO端口上的电位差有点多。比较三种情况的感觉是VCC和QA之间，单片机IO和GND两者之间可忽视的阻抗。 再从74HC输出管脚的结构在595手册中找到。c52单片机的P0口是mos在这个例子中，只考虑74hc595和单片机的mos导通电阻可获得简单的等效电路。 从定性分析的角度来看，上述电路可以解释单个测试led灯时的测试数据。但无法解释同时点亮8颗led只点亮一个led不同之处在于以下8个led组合结构图。8颗led不同的单片机分别由不同的单片机组成IO根据控制，结论已经很明显了KCL，在Qn只能提供有限的电流的情况下，当每路led单片机只能分配更少的电流IO上压降会减少，同时表现出来led现象不够亮。 神奇的事情还在后面。让我们进行简单的定量分析和比较QA八个通道同时驱动LED和只驱动1颗LED的情况。计算两次的74HC575的输出MOS导通电阻不同。这个电阻是可变的。当然，我不在乎，因为我想我可以在这里停下来。最好暂时少知道一些事情。驻足这里，回首往事，一路上一棵草一棵树，一股对设计师的敬佩之情涌上心头。
数字接口
数字接口其实很简单，会led灯光状态记录1，灯灭记录0。Qn是74HC595的输出，Pn是MCU的输出。
欲知后事如何，且听下回分解。
| Qn(in) | Pn(in) | LED state(out) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |