Mixly開(kāi)源項(xiàng)目設(shè)計(jì)28：秒懂74HC595移位寄存器（三）

隋杰峰

在秒懂74HC595移位寄存器（一）的最后，我們提到，我們輸入的數(shù)值盡量不要超過(guò)255，0到255這總共256個(gè)數(shù)值就已經(jīng)能全部體現(xiàn)出8個(gè)LED燈亮滅的所有情形。

如果我們一定要輸入一個(gè)大于255的數(shù)值可不可以呢？接下來(lái)，我們就實(shí)驗(yàn)一下。

需要的元件（如下表）

輸入一個(gè)大于255的數(shù)值會(huì)發(fā)生什么

電路連接（沿用上兩期的電路圖）如圖1所示。

檢查電路連接沒(méi)有錯(cuò)誤后，我們開(kāi)始編寫(xiě)程序，回到上面的問(wèn)題——我們輸入一個(gè)大于255的數(shù)值會(huì)發(fā)生什么，如我們輸入259，程序如圖2所示。上傳程序后，結(jié)果如圖3所示。

從運(yùn)行結(jié)果可以看出，輸入數(shù)值259，程序的運(yùn)行結(jié)果和輸入數(shù)值3是一樣的，我們將259轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)為100000011，這是個(gè)9位的二進(jìn)制數(shù)，已經(jīng)超出了8位，實(shí)際上，這時(shí)候只有右面的8位，即00000011，能進(jìn)入移位寄存器，所以Q6和Q7兩個(gè)腳連的LED是亮的。

同樣，程序改為高位先入，也是右面的8位（00000011），能進(jìn)入移位寄存器，這時(shí)是左邊高位的0開(kāi)始進(jìn)入，所以最終Q0和Q1連的LED（左邊的2個(gè)LED）是亮的，也就是說(shuō)，最高位的1始終進(jìn)不了移位寄存器，所以無(wú)論我們輸入的數(shù)值有多大（也不要無(wú)限大），將它轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制，進(jìn)入移位寄存器的始終是從最低位開(kāi)始的8位（最右邊的8位）。為什么會(huì)這樣呢？這是因?yàn)閟hiftOut（）函數(shù)（在Mixly就是我們用的這個(gè)shiftOut模塊）一次只能送一個(gè)位元組（概念請(qǐng)參考下面的注釋），所以程序4，我們只用了一個(gè)shiftOut模塊，因此也只能向移位寄存器里送一個(gè)位元組，從結(jié)果來(lái)看，送往移位寄存器的位元組只能是從二進(jìn)制最低位開(kāi)始的8位。

注：位元組一般指字節(jié)，字節(jié)（Byte）是計(jì)算機(jī)信息技術(shù)用于計(jì)量存儲(chǔ)容量的一種計(jì)量單位，通常情況下一字節(jié)等于有8位。（這是來(lái)自百度百科的解釋）

位元組是計(jì)算機(jī)的一個(gè)記憶單元。位元是電腦最小的記憶單元，一個(gè)位元只能儲(chǔ)存0或1的資料，將8個(gè)位元組合起來(lái)稱為位元組。（這是來(lái)自互動(dòng)百科的解釋）

如果我們一定要讓二進(jìn)制100000011最高位的這個(gè)1進(jìn)入移位寄存器，需要怎么辦呢？

這就需要將它加0補(bǔ)足16位，即0000000100000011，然后，把它拆分成2個(gè)位元組即00000001（高位元組）和00000011（低位元組），第一次shiftOut，讓00000011進(jìn)入移位寄存器，然后再一次shiftOut，讓00000001進(jìn)入移位寄存器，之前進(jìn)入移位寄存器的數(shù)據(jù)00000011，就會(huì)丟失（不是一個(gè)一個(gè)丟失，是整個(gè)8位一起丟失，這很關(guān)鍵），這樣我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，只有一個(gè)LED亮了（如果是低位先入，Q7連的LED會(huì)亮，如圖4所示）。當(dāng)然，如果再級(jí)聯(lián)一片74HC595，之前的數(shù)據(jù)會(huì)通過(guò)Q7S進(jìn)入級(jí)聯(lián)的這片74HC595，這就是74HC595串行輸出的功能。

兩片74HC595級(jí)聯(lián)

通過(guò)上面的案例，我們知道74HC595有串行輸出的功能，也就是串行輸出引腳Q7S接下一片74HC595的DS，將兩片74HC595的SH和ST連在一起，即兩者共用一個(gè)串行時(shí)鐘輸入和鎖存，這就是74HC595的級(jí)聯(lián)，通過(guò)兩片74HC595的級(jí)聯(lián)，我們可以只用UNO的3個(gè)管腳即可控制16個(gè)LED的亮滅，下面我們就通過(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)了解一下兩片74HC595級(jí)聯(lián)。電路連接如圖5所示。

電路連接沒(méi)有問(wèn)題，我們就來(lái)設(shè)計(jì)一下輸入259的程序，在上面的分析中，我們知道259轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制100000011，這是個(gè)9位的二進(jìn)制數(shù)，而每次shiftOut只能將低位的8位二進(jìn)制送入移位寄存器（這里是00000011），所以，需要將它補(bǔ)足16位，即0000000100000011，然后，把它拆分成2個(gè)位元組即00000001（高位元組）和00000011（低位元組），分兩次shiftOut，將它們送入移位寄存器，第一次shiftOut送入的是00000011（低位元組），由于我們采用了級(jí)聯(lián)，第二次shiftOut后，00000011（低位元組）會(huì)從第一片74HC595的Q7S串行輸出后進(jìn)入第二片74HC595，00000001（高位元組）則被送入第一片74HC595。

但我們?cè)贛ixly中沒(méi)有找到把一個(gè)數(shù)字拆分成2個(gè)位元組的模塊，在這里，我們采用了移位的辦法（上期最后一個(gè)流水燈程序采用的就是移位）。由于shiftOut只能將低位的8位二進(jìn)制送入移位寄存器，所以低位元組可以直接進(jìn)入移位寄存器，不存在問(wèn)題。關(guān)鍵在于高位元組，我們可以讓輸入的數(shù)值向右移（低位方向，符號(hào)>>）8位，低位元組的數(shù)據(jù)將會(huì)移出而永遠(yuǎn)丟失，高位元組右移后將成為新的低位元組，新的高位元組將補(bǔ)0。我們還是以259為例，0000000100000011右移8位后，00000011直接丟失，00000001成為低位元組，左邊缺少的高位元組通過(guò)0補(bǔ)充，即右移的結(jié)果為0000000000000001。由此，我們可以設(shè)計(jì)如圖6所示的程序。上傳程序后，結(jié)果如圖7所示，與理論上的結(jié)果一致。

設(shè)計(jì)16位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器

電路連接與上面相同，程序設(shè)計(jì)如圖8所示。這個(gè)程序需要注意的是，16位二進(jìn)制最大的數(shù)位1111111111111111，即十進(jìn)制的65535，因此，變量i的取值范圍為0-65535。

設(shè)計(jì)16位流水燈

如同上期的8位流水燈程序，用數(shù)組的16位流水燈程序比較容易設(shè)計(jì)，這里就不再提供，感興趣的小伙伴可以自行設(shè)計(jì)。下面，我們依然采用移位的方式設(shè)計(jì)程序，如圖9所示。同樣，通過(guò)改變需要移位的數(shù)值（上面移位的是1），也可以設(shè)計(jì)出更多的流水燈效果。

在本期的內(nèi)容中，我們僅用了UNO的3個(gè)管腳就控制了16個(gè)LED，通過(guò)74HC595或者多片74HC595級(jí)聯(lián)，僅需要少量管腳就可控制更多輸出，可以大大節(jié)省UNO的管腳使用數(shù)量，這對(duì)于設(shè)計(jì)更多功能的作品，非常有利。

實(shí)際上，74HC595的用途非常廣泛，如通過(guò)它驅(qū)動(dòng)7段數(shù)碼管、4位數(shù)碼管、8×8點(diǎn)陣LED燈，也可以通過(guò)它控制更多的LED，制作出效果更炫的流水燈，也可以制作光立方等，至于它的更多的用途，還需要感興趣的小伙伴們自己去開(kāi)發(fā)。