Рейтинг@Mail.ru

КОД ПРОГРАММЫ К УРОКУ 14. SHIFT REGISTER

///КОД ПРОГРАММЫ К УРОКУ 14. SHIFT REGISTER

КОД ПРОГРАММЫ К УРОКУ 14. SHIFT REGISTER

/*
* Набор для экспериментов MaxKit 01
* Код программы для опыта №14: sketch 14
*
* Сдвиговый регистр
*
* Написано для сайта «Полный комплект» http://maxkit.ru
*
*
* Помощь сообщества Arduino.
* Посетите сайт http://www.arduino.cc
*
*
* РЕГИСТР СДВИГА
*
* Использование микросхемы регистра сдвига для управления 8 выходами
* используя всего 3 порта Arduino
*
* Интегральная Схема (ИС или «IC — integrated circuit»), или «чип»,
* это самодостаточное электронное устройство встроенное в небольшой
* пластиковый корпус. Если внимательно посмотреть на плату Arduino
* можно рассмотреть некоторое количеству ИС установленных на ней.
* Есть тысячи различных видов ИС, доступных для использования, из
* которых можно собрать множество полезных вещей.
*
*
* Микросхема Сдвиговый Регистр 74HC595 из вашего набора является
* ИС, которая имеет восемь цифровых выходов. Чтобы использовать
* эти выходы, мы будем использовать новый интерфейс под названием
* SPI (Serial Peripheral Interface) или последовательный
* периферийный интерфейс. Это как ТX и RX к которому вы привыкли,
* но имеет дополнительные «часы» линию, которая контролирует
* скорость передачи данных. Многие микросхемы используют SPI
* (последовательный интерфейс) для связи между собой, поэтому и у
* Arduino тоже есть такой интерфейс, а также пара команд: shiftIn()
* и shiftOut(), для доступа и передачи данных ИС.
*
* Эта ИС позволяет использовать всего три цифровых порта Arduino
* для управления 8 цифровыми выходами. А если вам нужно еще больше,
* вы можете подключить последовательно несколько регистров сдвига,
* что позволит управлять практически неограниченным количество
* выходов, все из тех же трех портов Arduino! См. таблицу
* (datasheet) обозначения выводов регистра сдвига SN74HC595:
*
* http://www.sparkfun.com/datasheets/IC/SN74HC595.pdf
*
* Подключение оборудования:
*
* Сдвиговый регистр:
*
*  Подключите чип, так чтобы его выводы оказались с разных
*  сторон центральной линии макетной платы.
*
*  ИС «Регистр Сдвига» имеет 16 контактов. Они пронумерованы
*  против часовой стрелки, начиная от ключа (не большой выемки
*  — углубления на торце чипа). См таблицу выше.
*
*  74HC595 pin  LED pin  Arduino pin
*
*  1  (QB)  LED 2 +
*  2  (QC)  LED 3 +
*  3  (QD)  LED 4 +
*  4  (QE)  LED 5 +
*  5  (QF)  LED 6 +
*  6  (QG)  LED 7 +
*  7  (QH)  LED 8 +
*  8  (GND)    GND
*
*  9  (QH*)
*  10 (SRCLR*)    5V
*  11 (SRCLK)    Digital 3
*  12 (RCLK)    Digital 4
*  13 (OE*)    GND
*  14 (SER)    Digital 2
*  15 (QA)  LED 1 +
*  16 (VCC)    5V
*
*  Светодиоды:
*
*  После присоединения всех положительных выводов, указанных выше,
*  (длинных ножек) светодиодов, соедините их отрицательные выводы
*  (короткие ножки), каждого светодиода, с резисторами по 330 Ом,
*  и соедините другую сторону каждого резистора с общим проводом.
*
*
*
*
*
* Этот sketch был написан SparkFun Electronics,
* Переведен специально для сайта http://maxkit.ru
* 01 февраля 2015г.
*
*/
// Определения контактов:
// 74HC595 использует SPI (последовательный интерфейс),
// которому требуется всего три пина:
// data — данные
// clock — тактовые импульсы
// latch — защелка

int datapin = 2;
int clockpin = 3;
int latchpin = 4;

// Для наглядности и понимания пины названы соответственно:
// Англ. — рус.: data — данные; clock — тактовые импульсы;
// latch — защелка.

// Мы также объявим глобальную переменную для данных, которые
// будем отправлять в регистр сдвига:

byte data = 0;
void setup()
{
// Установим три SPI пина, которые будут выходными:

pinMode(datapin, OUTPUT);
pinMode(clockpin, OUTPUT);
pinMode(latchpin, OUTPUT);
}
void loop()
{
// Мы собираемся использовать те же самые функции, которые
// использовали в опыте №4 (про несколько светодиодов), мы
// просто заменили DigitalWrite() новой функцией shiftWrite()
// Про эту функцию поговорим чуть ниже.
// Еще появилась новая функция, которая демонстрирует работу
// двоичного счетчика.

// Чтобы опробовать различные функции расположенные ниже, просто
// раскомментируйте одну из них, которую хотите запустить, и
// закомментируйте оставшиеся, которые не будут использоваться.

one after another — один за другим
//oneAfterAnother();      // один за другим

//oneOnAtATime();       // прокрутить строку вниз

//pingPong();           // прокрутить строку вниз и обратно

//randomLED();          // мигание случайным светодиодом

//marquee();            // бегущие огни

//binaryCount();        // двоичный счет от 0 до 255
}
void shiftWrite(int desiredPin, boolean desiredState)

// Эта функция позволяет устанавливать на выходах регистра
// сдвига либо HIGH либо LOW, точно также, как при использовании
// функции digitalWrite().

// И также как digitalWrite(), эта функция принимает два параметра:

//    «desiredPin» желаемый pin сдвигового регистра от 0 до 7

//    «desiredState» желаемый потенциал на нем HIGH или LOW
// Внутри Arduino, цифры хранятся в виде «битовых» (bits) массивов,
// Каждый бит может содержать лишь одно значение: либо единицу,
// либо ноль (5 Вольт или 0, HIGH или LOW). Из за того что 8 бит
// называется «байтом» (byte) мы будем использовать переменную,
// которой мы дали название «data» в верхней части скетча, длинною
// в байт (byte=8bit), для передачи данных в регистр сдвига.
// Если бит в «data» при входе был единицей, на выходе будет 1.
// Если бит в «data» был «0», на выходе будет 0.

// Для изменения отдельных битов в переменной «data», мы будем
// использовать новую команду Arduino с названием bitWrite(),
// которая может изменять состояние указанного бита на 1 или 0.
{
// Сначала мы изменим глобальную переменную «data», выборочно
// поменяв выбранные биты на 1 или 0:

bitWrite(data,desiredPin,desiredState);

// Теперь мы отправим эти данные в регистра сдвига. Для этого
// используем функцию shiftOut(), она делает всю тяжелую работу
// управляет данными, тактовыми импульсами и т.д.:

shiftOut(datapin, clockpin, MSBFIRST, data);

// После того, как данные попали в регистр сдвига, нам надо чтобы
// они появились на его выходах. Для этого их нужно «защелкнуть»,
// подав логическую единицу (HIGH) на 12 pin регистра сдвига.
// Поэтому даем HIGH через переменную LatchPin, которая будет
// сигнализировать сдвиговому регистру о том что данным пора
// появиться на выходах.

digitalWrite(latchpin, HIGH);
digitalWrite(latchpin, LOW);
}
/*
oneAfterAnother()

Эта функция будет зажигать один светодиод, делать маленькую паузу,
включать следующий светодиод, опять пауза, затем следующий и так, пока
все светодиоды не загорятся. Затем начнет отключить их в обратном
порядке.
*/
void oneAfterAnother()
{
int index;
int delayTime = 1000; // Время (в миллисекундах) для пауз
// уменьшите или увиличте значение

// Включить светодиоды:

// Этот цикл for() увеличивает переменную на единицу от 0 до 7
// Затем используется digitalWrite(), чтобы включить светодиод.
// Затем пауза

for(index = 0; index <= 7; index++)
{
shiftWrite(index, HIGH);
delay(delayTime);
}

// Выключить светодиоды:

// Этот цикл for() уменьшает переменную на единицу от 0 до 7
// Затем используется digitalWrite(), чтобы выключить светодиод.
// Затем пауза

for(index = 7; index >= 0; index—)
{
shiftWrite(index, LOW);
delay(delayTime);
}
}
/*
oneOnAtATime ()

Эта функция будет шаг за шагом, по очереди, по одному,
включать светодиоды — первый, второй, третий и т.д.
*/

void oneOnAtATime()
{
int index;
int delayTime = 1000; // Время (в миллисекундах) для пауз
// попробуйте уменьшить или увиличить

// Этот цикл for() увеличивает переменную на единицу от 0 до 7
// Т.е. «переменная», включили, пауза, выключили, прибавили
// в переменную единицу, включили, пауза, выключили и так до 7,
// затем все с начала

for(index = 0; index <= 7; index++)
{
shiftWrite(index, HIGH); // включить светодиод
delay(delayTime);  // маленькая пауза, или большая
shiftWrite(index, LOW); // выключить светодиод
}
}
/*
pingPong()

Эта функция будет шаг за шагом, по очереди, по одному,
включать светодиоды — первый, второй, третий и так до
восьмого, затем действие пойдет в обратном порядке 7, 6,
5, 4, 3, 2, 1 и все повторится, как в игре пинг-понг.
*/

void pingPong()
{
int index;
int delayTime = 100; // Время (в миллисекундах) для пауз
// попробуйте уменьшить или увеличить

// Снова тот же цикл for() увеличивает переменную на единицу

for(index = 0; index <= 7; index++)
{
shiftWrite(index, HIGH); // включить светодиод
delay(delayTime);  // маленькая пауза
shiftWrite(index, LOW); // выключить светодиод
}

// Снова цикл for() с уменьшением переменной

for(index = 7; index >= 0; index—)
{
shiftWrite(index, HIGH); // включить светодиод
delay(delayTime);  // маленькая пауза
shiftWrite(index, LOW); // выключить светодиод
}
}
/*
randomLED()

Функция включает по одному светодиоду в случайной
последовательности, также случайна длительность свечения
*/

void randomLED()
{
int index;
int delayTime = 1000; // Время (в миллисекундах) для пауз
// попробуйте уменьшить или увеличить

// Далее используется функция random(), которая возвращает
// случайное (точнее сказать псевдослучайное) число. Как
// ее использовать. См https://arduino.ru/Reference/Random

index = random(8); // Выбрать случайное число между 0 и 7

shiftWrite(index, HIGH); // включить светодиод
delay(delayTime);  // маленькая пауза
shiftWrite(index, LOW); // выключить светодиод
}
/*
marquee()

Функция имитирует эффек бегущих огней
*/

void marquee()
{
int index;
int delayTime = 2000; // Время (в миллисекундах) для пауз
// попробуйте уменьшить или увеличить

// Шаг — через три светодиода 1-ый и 5-ый, 2-ой и 6-ой…
// То есть Мы будем включать каждый четвертый светодиод

for(index = 0; index <= 3; index++)
{
shiftWrite(index, HIGH);    // включить светодиод
shiftWrite(index+4, HIGH);  // увеличить на 4 и включить
delay(delayTime); // Пауза, чтобы замедлить последовательность
shiftWrite(index, LOW); // выключить светодиод
shiftWrite(index+4, LOW);  // увеличить на 4 и выключить
}
}
/*
binaryCount()

Числа хранятся во внутренней памяти Arduino в виде массивов «бит».
Каждый бит может быть либо логической единицей (HIGH — высокий
потенциал, либо логическим нулем (LOW — низкий потенциал). Так же,
как десятичные числа, которые мы используем каждый день, положение
занимаемой позиции каждого бита влияет на общее число (сумму в байте).

Для примера: В двоичной системе положение бита в первой позиции
(первая позиция в данном случае «0» см. таблицу ниже, вторая «1»,
третья «2» и т.д) будет соответствовать «1» в десятичной системе
исчисления, положение во 2 позиции будет соответствовать двойке
в десятичной, положение в третьей позиции буде соответствовать 4
в десятичной, следующая 8, 16, 32 и т.д )).

Таблица. Соответствие позиции битов десятичной системы к двоичной:

0              1
1              2
2              4
3              8
4              16
5              32
6              64
7              128

Пример 1:
Чтобы создать цифру пять нужно включить бит в первой позиции, т.е
записать в него единицу (HIGH), и бит в третьей позиции, записать
в него тоже единицу (HIGH). Складываем 1+4:

0=HIGH           1
1=LOW            2
2=HIGH           4
3=LOW            8
4=LOW            16
5=LOW            32
6=LOW            64
7=LOW            128

Пример 2:
Чтобы создать цифру 10 нужно включить бит во второй позиции, т.е
записать в него единицу, и бит в четвертой позиции, тоже записать
в него единицу. Складываем 2+8:

0=LOW            1
1=HIGH           2
2=LOW            4
3=HIGH           8
4=LOW            16
5=LOW            32
6=LOW            64
7=LOW            128

Пример 3:
Чтобы создать цифру 20 нужно включить бит в третьей позиции, т.е
установить его в HIGH, и бит в пятой позиции, тоже HIGH.
Складываем 4+16:

0=LOW            1
1=LOW            2
2=HIGH           4
3=LOW            8
4=HIGH           16
5=LOW            32
6=LOW            64
7=LOW            128

Если все биты LOW, это соответствует 0. Если все биты HIGH (включены),
чило равно 255.

Таким образом можно записать любое число от 0 до 255. Именно столько
помещается в 1 byte.

Пример 4: число 200 (8+64+128):
11001000

Пример 5: число 0:
00000000

Пример 6: число 255:
11111111
Эта функция будет увеличивать переменную «data» на 1 шаг за шагом
от 0 до 255. Достигнув 255 начнет все сначала и т.д. Из переменной,
данные передаются в регистр сдвига, после чего появляюются на
его выходах. Индикатором служат светодиоды. Если их выставить в
ряд, они покажут содержание переменной «data», т.е шаблон из
восьми бит, которые и составляют 1 байт.

См http://www.arduino.cc/playground/Code/BitMath для получения
дополнительной информации о двоичных чисел.
*/

void binaryCount()
{
int delayTime = 1000; // Время (в миллисекундах) для пауз
// попробуйте уменьшить или увиличить

// Отправить байт данных в регистр сдвига:

shiftOut(datapin, clockpin, MSBFIRST, data);

// Защелкиваем данные для того чтобы они появились на выходах:

digitalWrite(latchpin, HIGH);
digitalWrite(latchpin, LOW);

// Увиличиваем данные на единицу и повторяем!
// Из за того что тип «byte» это 8-ми битное, беззнаковое,
// целое число, в диапазоне от 0 до 255, мы не може добавить
// более 255-и, в противном случае все «завалится» обратно
// в 0, все начнется сначала.
data++;

// Задержка, для того чтобы вы что-то успели рассмотреть:

delay(delayTime);
}

5 комментариев

  1. Андрей 08.02.2015 в 16:21 - Ответить

    Добавьте подсветку кода на сайт, это же не сложно. А код читать станет в разы удобнее и проще!

    • Vladimir 08.02.2015 в 16:24 - Ответить

      Сегодня вечером добавлю статью и код, его удобнее читать в Arduino IDE

  2. Александр 16.03.2016 в 12:43 - Ответить

    Ужасный формат статьи 🙁

  3. Алексей 13.04.2017 в 13:43 - Ответить

    Понимаю, что прошло достаточно много времени с момента публикации, но вдруг! 🙂 Непонятно как работает функция shifWrite. Ей передаются выходной пин регистра и его значение — откуда ардуина знает на какой пин передать байт? shiftOut, там понятно. мы указываем пин data и т.д., а shiftWrite откуда знает на каком пине висит регистр? Что-то сродни мистике для меня.Еще ничего не сказано про пин «clock», нафиг он нужен и что с ним можно делать ведь он OUTPUT? Почему мы ничего вообще с ним не делаем? Или что-то происходит в недрах библы Arduino? Поясните эти моменты, пожалуйста.

  4. Алексей 13.04.2017 в 15:24 - Ответить

    А СТОП, понятно как работает. А не понял потому, что статья оформлена не как статья. Вопрос по Clock остается.

Оставить комментарий