Note01。arduino和74hc595的使用

　　当我们在搭建arduino项目时，时常因为需要接入按钮、传感器、舵机、LED等而遇到IO口不足的问题，此时就需要使用到74HC595。
　　74HC595是一个8位串行输入、并行输出（SIPO，SerialInParallelOut）的移位寄存器。其具有8个输出引脚，而只需要3个输入引脚。并可以串接多个IC实现更多输出引脚需求。
　　引脚图
　　74HC595引脚图
　　GND
　　连接到Arduino的GND
　　VCC
　　连接到Arduino的5V
　　SER
　　串行输入，用于向移位寄存器存入数据，一次一位（bit）
　　SRCLK
　　移位寄存器时钟，74HC595由上升沿驱动，当向移位寄存器写入数据时，SRCLK必须为高电平。
　　RCLK（latch）
　　锁存器时钟，高电平时，移位寄存器的内容拷贝到锁存寄存器，同时表现为输出。Latch相当于一个阀门。
　　SRCLR
　　低电平有效。可以一次性将移位寄存器所有位置为0。通常情况此引脚连接高电平。
　　OE
　　低电平有效。高电平时输出引脚禁用或为高阻态。低电平时输出引脚正常工作。
　　QAQH
　　输出引脚，可以连接LED或者7段数码管
　　QH‘
　　可用于串接74HC595。当此引脚连接到SER引脚，并同时给2个IC同样的时钟，则可认为是一个具有16个输出的IC。在保证电源供应的情况下，可以串接多个IC。
　　工作原理
　　74HC595具有2个寄存器（可理解为2个存储容器），每个可以存储8位（bit）数据。一个叫做移位寄存器，用于接收输入数据。当74HC595接收到时钟脉冲时：移位寄存器中的位置向左移动一位。移位寄存器的Bit0（右边第一位）接收当前DATA引脚的数据，如果脉冲上升沿时data引脚为高电平则为1并写入移位寄存器，反之则为0。当使能（高电平）RCLK（latch）引脚时，移位寄存器中的数据会拷贝到第二个寄存器，存储（锁存）寄存器。其每个位（bit）均对应连接到QAQH输出引脚，因此当存储（锁存）寄存器中内容发生变化时，相应的表现在输出引脚上。
　　移位寄存器和锁存寄存器原理图
　　实验1：使用Arduino和74HC595控制LED
　　实验材料5mmLED8220欧电阻874HC595芯片1面包板1ArduinoUnoR31杜邦线若干
　　面包板视图
　　Arduino代码intlatchPin5；RCLK
　　intclockPin6；SRCLK
　　intdataPin4；SER
　　byteleds0；
　　voidsetup（）｛
　　putyoursetupcodehere，torunonce：
　　pinMode（latchPin，OUTPUT）；
　　pinMode（clockPin，OUTPUT）；
　　pinMode（dataPin，OUTPUT）；
　　｝
　　voidloop（）｛
　　putyourmaincodehere，torunrepeatedly：
　　leds0；allledsoff
　　updateShiftReg（）；
　　delay（500）；
　　for（inti0；i8；i）｛
　　bitSet（leds，i）；
　　updateShiftReg（）；
　　delay（500）；
　　｝
　　｝
　　voidupdateShiftReg（）｛
　　digitalWrite（latchPin，LOW）；
　　shiftOut（dataPin，clockPin，LSBFIRST，leds）；
　　digitalWrite（latchPin，HIGH）；
　　｝
　　代码解析
　　byteleds0；
　　byte数据类型为8位（bit），刚好能对应8个输出以及8个led。
　　bitSet（leds，i）；
　　bitSet（x，n）：设置变量的某一位（位置为1）。X：要设置位的变量n：要设置变量的哪一位，从最右边0开始为最低有效位。
　　updateShiftReg（）；
　　updateShiftReg（）函数首先将latch锁存引脚置为低电平，然后调用shiftOut（）移位函数，然后再将latch锁存引脚置为高电平实现输出。
　　shiftOut（dataPin，clockPin，LSBFIRST，leds）；
　　shiftOut（dataPin，clockPin，bitOrder，value）函数可以实现每次调用时对寄存器进行移位操作。参数1和2位数据和时钟。参数3指定从数据的那一端开始，如果从最右边的位开始向左移，则称为LeastSignificantBitFirst（LSBFIRST）。反之则从左边的位开始向右移，则称为MostSignificantBitFirst（MSBFIRST）。参数4为实际需要进入移位寄存器的数据。允许的数据类型：byte。
　　实验二：使用PWM控制LED的亮度
　　原理：
　　通过控制IC的OE引脚来控制LED的亮度。OE（OutputEnable）引脚位低电平有效，高电平时位禁止输出，低电平时为正常输出。当通过analogWrite（）函数使用PWM控制，则可以实现LED的亮度调节。
　　实际再PWM的高电平时，OE引脚会短暂的金庸IC输出，但此过程高于人眼所能感知的频率，因此能实现亮度明暗的变化。
　　面包板视图
　　Arduino代码intlatchPin5；RCLK
　　intclockPin6；SRCLK
　　intdataPin4；SER
　　intoePin3；OECtrlPWM
　　byteleds0；
　　voidsetup（）｛
　　putyoursetupcodehere，torunonce：
　　pinMode（latchPin，OUTPUT）；
　　pinMode（clockPin，OUTPUT）；
　　pinMode（dataPin，OUTPUT）；
　　pinMode（oePin，OUTPUT）；
　　｝
　　voidloop（）｛
　　putyourmaincodehere，torunrepeatedly：
　　setBright（255）；
　　leds0；allledsoff
　　updateShiftReg（）；
　　delay（500）；
　　for（inti0；i8；i）｛
　　bitSet（leds，i）；
　　updateShiftReg（）；
　　delay（500）；
　　｝
　　for（bytebr255；br0；br）｛
　　setBright（br）；
　　delay（50）；
　　｝
　　｝
　　voidupdateShiftReg（）｛
　　digitalWrite（latchPin，LOW）；
　　shiftOut（dataPin，clockPin，LSBFIRST，leds）；
　　digitalWrite（latchPin，HIGH）；
　　｝
　　voidsetBright（bytebr）｛
　　analogWrite（oePin，255br）；
　　｝
　　实践：注意确认引脚连接无误后再接通电源
　　视频：文章修改时无法添加视频